凉滩电站尾水事故检修门结构探讨

2010-04-18庞江

四川水利 2010年6期

庞江

(南充水利电力建筑勘察设计研究院,四川南充,637000)

广安凉滩电站二期工程位于广安市广安区广兴乡消溪场下游约 7km的凉滩大坝处,为渠江干流梯级开发的第三级,上衔风洞子,下接四九滩。电站距广安市区 60km。二期工程电站装机容量2×10MW,引水流量 319.6m3/s,保证出力4.402MW,多年平均发电量 9247万 kW.h,多年平均利用小时数 4623h。设计总工期 20个月。工程静态总投资 17242.92万元。其尾水事故检修门为双向支承、双向止水类平面闸门,结构布置较一般平面闸门复杂,制作、安装精度较高,本文介绍如下。

1 门叶结构设计

该工程尾水事故检修门运行特性为:当机组出现事故时,闸门为事故门运行工况,要求快速下门,截断水流;当机组检修时,闸门为检修门运行工况,拦截尾水,保证机组正常检修。根据此运行特性,该事故检修门采用双向支承钢闸门,下游侧为定轮支承(事故门工况),上游侧为滑道支承(检修门工况),双吊点启吊。闸门的特性见表 1。

表 1 凉滩电站二期工程尾水事故检修闸门技术特性

为了满足运输要求并方便安装,本闸门门叶分 3节制造,运抵现场后拼装成整体。闸门节间采用连接轴支铰连接,出厂前应在厂内预组装。上节门叶高 3.47m,其中吊耳高 0.62m,中节门叶高 2.85m,下节门叶高 2.85m,组装后的门叶总高度为 9.18m。门叶采用焊接结构,面板布置在上游,每节门叶设 3根实腹式组合工字主梁及 4根纵隔板。主横梁为变截面梁,支承于双腹板式边纵梁。双腹板边纵梁用于支承嵌设于之间的(即轮箱式的)滚轮,其外侧的腹板为通长结构,内侧的腹板在与主横梁相交处断开而分段设置,支承于主横梁上。两个腹板共用一个翼缘板,翼缘板为通长结构。纵隔板兼作竖直次梁支承于主横梁上。水平次梁为连续梁,通过纵隔板上的预留孔并支承在纵隔板上。

为满足机组出现事故时闸门在动水中快速下门的特性,该闸门下游侧采用定轮支承,闸门边梁采用双腹板边纵梁结构。当机组检修时,闸门为静水启闭,挡下游尾水,采用滑道支承。由于本闸门采用双向止水,滚轮采用自润滑球面调心轴承,同时采用双向支承,止水与支承布置在同一侧,因此在闸门支承结构及门槽深度上,需要较大的尺寸。为保证门槽的宽深比在规范规定的较优取值范围内,上下游的滑动支承和定轮支承布置在同一位置,即支承跨度相同。对于滑道支承的单腹板边纵梁结构闸门,滑道支承位置与边纵梁腹板布置在同一位置,受力状况是最好的。而本事故检修门采用双腹板边纵梁结构,由于上下游支承的跨度相同,使得上游滑道的支承点不能布置在边纵梁位置,只能布置在双腹边纵梁双腹板之间的中间位置。一般闸门受力的传递应该是面板→主横梁→边纵梁→支承系统,而本事故检修门的受力传递为面板→主横梁→边纵梁→面板→支承系统,显然这样的受力状态是不好的。为了解决一这问题,在布置滑道位置处设滑道加强板,并布置滑道加劲板与边纵梁双腹板及滑道加强板焊接,这样水压力就能通过滑道加强板和滑道加劲板,很好地传给支承系统。

图 1 检修闸门支承(双腹板中心)

2 支承行走机构的选择

平面闸门的行走支承形式,按闸门启闭时的阻力分滑动式行走支承和滚动式行走支承两大类。本闸门具有两种运行工况:第一种工况为快速事故门,当机组出现事故时,支承设于下游侧,采用定轮支承,选用龙溪轴承股份有限公司生产的自润滑球面滑动轴承。其定轮装置见图 2。

图 2 检修闸门定轮装置

球面滑动轴承装配时,必须在轴承及轴承周围空间填加润滑脂。润滑脂应采用轴承厂提供的2号锂基脂,装配工艺按轴承厂的要求执行。本定轮装置采用偏心轴,安装时应通过偏心轴调整,使各滚轮踏面保持在同一平面,以保证安装精度。为保证自润滑球面滑动轴承良好的工作状态,分别在密封零件压板(一)、压板(二)、挡圈上采用U型密封及 O型密封结构,其主要零件结构见图3、图 4所示。

本闸门作为检修门使用时,静水启闭,支承设在上游,其工作特点是挡水水头比启闭操作水头大得多,因此,要求闸门的支承具有较高的承载能力。同时,为保证闸门能一次顺利下闸,并尽量降低启闭机容量,又要求支承材料具有较低的摩擦系数。据此,本闸门上游支承采用了结构简单,易于制造、安装的滑动式支承。为满足上述特性,经过对多种支承材料的研究、比较,最后决定支承材料采用嘉兴天佑机械有限公司生产的“TS-70C”滑块,其材料为钉板型复合材料滑道系列油尼龙塑料合金。滑块许用荷载为 47kN/mm,时效摩擦系数≤0.1,静水摩擦系数 0.08,动水摩擦系数0.055,主滑块按等载荷布置。本闸门双向支承布置见图 5所示。

3 止水装置设计

止水漏水会引起闸门振动和空蚀,导致闸门结构、埋件及止水本身的破坏,影响闸门正常工作,因此必须确保闸门止水效果良好。

闸门的两种运行工况,决定了本闸门顶、侧及转角需采用双向止水(双向 P60)。为保证上水严密并降低上水与座板之间的摩阻力,对不锈钢座板进行了机械加工。底上水和中间上水采用条型上水,止水压缩 5mm。为避免橡皮翻卷及压板边缘切割橡皮,止水压板的边缘加工为圆弧状。为了减少上水与座板间的摩阻力,并提高止水的耐磨性,顶、侧及转角止水的材料均采用橡塑复合型橡皮。底止水、中间止水采用整体成型,各止水之间采用热胶合连接,以消除止水橡胶接缝处的漏水隐患。