9 000 kN固定卷扬式启闭机的安装与施工

张 普 风， 陈 苗， 蒋 天 国

(中国水利水电第五工程局有限公司 机电制造安装分局，四川 成都 610066)

1 概 述

锦屏二级水电站利用雅砻江下游河段锦屏大河湾的天然落差，截弯取直，通过各长16.6 km的4条引水隧洞(开挖洞径达13 m)，获得水头约310 m用于发电。地下发电厂房位于雅砻江锦屏大河湾东端的大水沟，采用一洞一室两机布置形式，共安装8台单机容量60万kW的混流式机组，总装机容量为480万kW。在4条引水隧洞末端各设一座上游差动式调压室，每个调压室设两孔平面滑动事故闸门，事故闸门通过9 000 kN固定卷扬式启闭机实现静水启动水闭。

固定卷扬式启闭机的单吊点启门力为9 000 kN，扬程为118 m，目前为世界同类最大(图1)。启闭机机架分两件制造，两件尺寸分别为7.96 m×3.15 m×2.56 m和7.96 m×2.85 m×2.35 m，通过连接板连成整体，最大件重量约为16.7 t。启闭机卷筒直径为3 m，卷筒装置尺寸为φ3.46 m×5.8 m，重量为48.6 t。启闭机的钢丝绳直径为52 mm，长度为3 300 m，重量约45 t。动滑轮装置(组)重15.6 t，滑轮倍率为12。

该固定卷扬式启闭机安装于高约13 m、宽约22 m的差动式调压室(洞室)内，其安装存在较大难度；尤其是钢丝绳的安装(直径为52 mm、长度为3 300 m、重量为45 t)难度最大。

图1 9 000 kN卷扬机示意图

2 安装重点

(1)由于钢丝绳直径为52 mm、长度为3 300 m、重量为45 t，在穿绕到启闭机双缠绕卷筒的过程中，极易产生扭曲和脱落，安全隐患与风险最大，应做为重点而予以特别关注；

(2)启闭机卷筒直径为3 m，卷筒装置尺寸为φ3.46 m×5.8 m，重48.6 t，安装于高约13 m、宽约22 m的洞室内，吊装空间受限，吊装成难题；

(3)工期紧张，能否顺利完成9 000 kN卷扬机安装，将直接影响锦屏二级水电站2012年充水发电的目标；

(4)闸门检修门槽尚未完成锁定平台浇筑(图2)，不具备先将动滑轮组与钢丝绳连接，再将闸门与滑轮组连接的条件。由于启闭机动滑轮组的上吊耳板与闸门吊耳板为穿轴连接，若滑轮组吊耳孔与闸门吊耳孔稍有偏差，连接轴则不能穿过。此时正在进行检修门槽土建施工，闸门只能放在检修门槽的上游侧，而不能放在9 000 kN固定卷扬式启闭机的正下方。

3 安装方案

鉴于该台单吊点启门力为9 000 kN的固定卷扬式启闭机尚无成熟经验可借鉴，经反复论证，最终决定采用先将闸门与滑轮组连接，再利用闸门井(高度为131.8 m)释放卷绕钢丝绳，最后将钢丝绳穿过滑轮组、固定在卷筒上的安装方案。

图2 位于高程1 680 m的上游调压室闸门检修门槽示意图

4 过程控制

4.1 启闭机卷筒装置的吊装

启闭机卷筒、机架等部件通过上游调压室交通洞被运到上游调压室(洞顶高度为13 m)内的1 696.5 m高程平台，而后进行组装。采用200 t汽车起重机吊装卷筒装置，吊装时吊车回转中心距洞室轴线约为9 m，吊车主臂长度为17.6 m，在吊车工作幅度为10～11 m时允许起吊59 t(大于卷筒装置总重量48.6 t)，主臂倾角约53°(吊装平面布置图、吊装立面图在此略去)，经过试吊并检查起重机各个机构主要部位和整机稳定性等未见异常，确认安全，而后正式进行起重作业(图3)。

图3 卷筒吊装图

4.2 钢丝绳的安装

(1)准备。 将闸门吊至检修平台上游，利用吊车把动滑轮组按其使用状态吊到闸门吊耳部位，使动滑轮组的吊耳板与闸门吊耳板对正并穿轴，再用锁扣和钢丝绳将动滑轮组与门叶固定。围绕动滑轮组搭设简易平台，以保证工作人员进行钢丝绳穿绕等工作的安全(图4、5)。

图4 工作平台搭设示意图

(2)卷绳。 在上游调压室1 696.5 m高程平台上，利用汽车起重机把启闭机的钢丝绳整卷吊至专用放绳架(带制动功能为宜)上，以保证钢丝绳能顺利放出而不打扭。根据钢丝绳在卷筒上的卷绕方向，先用麻绳把钢丝绳绳头拉住，从放绳架上缓缓放绳，直至能用压板将钢丝绳绳头固定在卷筒(左)上，再开动启闭机收绳，放绳架由人工放绳，把钢丝绳全部卷到卷筒(左)上。在钢丝绳收、放过程中，需由专人负责控制放绳速度，以防止钢丝绳因过松而打扭(图6、7、8)。

图5 滑轮组与闸门连接示意图

图6 放绳架放绳示意图

图7 钢丝绳放绳架图

图8 钢丝绳卷绳示意图

(3)“小绳带大绳”完成穿绳。 在1 696.5 m高程平台布置一台5 t慢速卷扬机，将该卷扬机的钢丝绳(φ22，已经核算受力与长度)穿过动滑轮组、定滑轮组及平衡轮，将φ22钢丝绳绳头与φ52钢丝绳绳头借助一M24螺母(已经核算受力)焊接相连。启动5 t卷扬机，通过“小绳带大绳”完成9 000 kN固定卷扬式启闭机的穿绳工作。应特别注意钢丝绳连接绳头进入滑轮时有无卡阻，应及时做引导(图9、10)。

图9 “小绳带大绳”穿绳示意图

(4)当φ52钢丝绳完全穿过动滑轮、定滑轮及平衡轮后，关闭5 t固定式卷扬机并解开φ52钢丝绳与φ22钢丝绳的连接，将φ52钢丝绳绳头拉到上游调压室平台，用锁扣将绳头固定在卷筒(右)的机架上(暂不固定到卷筒上)。开动启闭机卷绳，直到钢丝绳受动滑轮重力后再升高少许，使固定动滑轮组的钢丝绳松动，拆卸固定用的钢丝绳，使动滑轮组自由吊于启闭机钢丝绳上。将临时平台上的人员撤离并拆掉平台(图11)。

图10 钢丝绳安装示意图

图11 绳头固定示意图

(5)开动启闭机卷绳，将闸门吊离检修平台，使闸门处于自由悬空状态(图12)。

图12 闸门吊离检修平台示意图

(6)开动启闭机放绳，让闸门落到门槽底槛上，直到卷筒上的钢丝绳放尽。将钢丝绳绳头按照设计要求固定在卷筒(右)上，解开机架上固定钢丝绳的锁扣，此时，钢丝绳的两个绳头已按设计要求分别固定在卷扬机上(图13)。

图13 绳头安装完成示意图

(7)开动启闭机卷绳，将闸门提至最大行程高度。开动启闭机放绳，将闸门落到门槽底槛上，直到卷筒上的钢丝绳放尽。如此反复多次，有效地释放了钢丝绳的扭曲势能。至此，启闭机钢丝绳安装全部完成(图14、15)。

图14 启闭机卷绳示意图

图15 闸门提升图

5 结 语

通过采用先将闸门与滑轮组连接，再通过闸门井(高度为131.8 m)空间，利用启闭机和卷扬机释放、卷绕钢丝绳，最后将钢丝绳穿过滑轮组、固定在卷筒上的安装方案，顺利完成了锦屏二级水电站上游调压室1#井事故闸门及启闭机的安装任务，实现了锦屏二级水电站2012年“一洞双机”目标。

通过上述安装方案的实施，确认其值得安装类似大型固定卷扬式启闭机借鉴。