尼尔基溢洪道弧门动作可靠性分析

贺曦

（嫩江尼尔基水利水电有限责任公司，黑龙江 齐齐哈尔161005）

尼尔基溢洪道弧门动作可靠性分析

贺曦

（嫩江尼尔基水利水电有限责任公司，黑龙江 齐齐哈尔161005）

通过对尼尔基水利枢纽溢洪道金属结构及机电设备的工作系统特点、运行维护特点进行分析，介绍了其开敞式泄洪弧门运行维护的主要技术和组织措施经验，从泄洪弧门动作可靠性角度浅析对防汛工作的保障。

尼尔基水利枢纽；防汛；液压启闭机；可靠性；黑龙江

1　概　　况

尼尔基水利枢纽位于黑龙江和内蒙交界处，位于齐齐哈尔以北约130km，是嫩江干流上的重要控制性工程，承担着下游城镇、农田等的防洪、供水任务，枢纽水库总库容86.1亿m3。安全防汛度汛是枢纽运行管理每年的重点工作，枢纽泄洪设施在汛期是否能可靠工作尤为重要，关系着枢纽及上下游流域的度汛安全。作为枢纽的主要泄洪设施，溢洪道弧门及其控制系统在汛前应具备可靠启闭条件，在汛期泄洪期间应保障动作安全准确。

枢纽泄洪建筑物为开敞式溢洪道，共11孔，每孔装有1扇12×（19～18.65）m弧形工作闸门及1台2×2000kN液压启闭机，每孔弧门配1套液压泵站及配电控制系统，11孔共用2扇12×（17～16.5）m平面检修闸门和1台2×800kN单向门机。

2　弧门控制系统配置特点

2.1配电系统

溢洪道配电系统的主要负荷是11孔弧门液压启闭机泵站及其电控系统。为保障供电可靠性，配电系统设两段0.4kV母线7D和8D，2段母线电源分别取自枢纽发电厂10.5kV厂用电Ⅰ，Ⅱ段母线，经高压输电、变压器降压后供电；并设1台500kW柴油发电机组作为溢洪道的保安电源，接入7D和8D母线；2段母线间设联络断路器，能实现远方控制和备用电源自动投入。11孔弧门泵站及其电控系统分别设现地动力屏，其电源分别取自7D和8D母线，由GLD型自动切换负荷开关切换。

正常运行时每孔负荷由1段母线供电，当该段电源失去时自动切换至备用电源侧；电厂的10.5kV厂用电系统设有3段母线，其电源分别取自系统（Ⅰ，Ⅱ段）和地区电（Ⅲ段），地区电做为备用电源能立即切换带失电侧母线或全厂厂用电，从而保障溢洪道电源可靠性；仅当电厂提供电源全部失去时，溢洪道柴油发电机保安电源可应急投入带负荷。

2.2液压启闭机及泵站系统

溢洪道弧门启闭受液压启闭机控制，可实现准确可靠动作。液压启闭机及泵站系统具有以下功能特点。

弧门液压启闭机为双作用摆动型，油缸布置采用后拉斜吊两端铰支方式，上、下支铰均装有球面自润滑关节轴承，具有自动调心、对偏斜不敏感、受力均匀、承载力高的特点。油缸的进、回油管及管接头采用软管连接，满足油缸摇摆与偏摆要求。油缸有杆腔（下腔）油口处装有安全锁定阀块，能可靠锁定弧门开启至任意高度时的开度，同时可用于下腔的超压保护，也可用于事故状态下手动闭门。启闭机液压泵站配2套油泵电机组，可轮换工作，互为备用。液压泵站除具有压力和方向控制功能外，在左右油缸的有杆腔回路均设置双向调速回路，可实现对启闭门速度的调节，以保障弧门工作安全平稳。并且在左右油缸的有杆腔回路还设置了旁路纠偏回路，可调节左右油缸的启闭速度，使达到同步，避免发生弧门受力不均，运行卡死的情况。

2.3电控系统

溢洪道弧门电控系统可实现弧门启闭全过程控制和弧门启闭过程中各种工况参数的自动采集与监视，以及故障报警和事故处理等功能。在动力电源回路液压泵站两台油泵电机组均配置独立的软启动器和旁路接触器，完全实现互为备用功能，而旁路接触器的使用提高了软启动器的使用寿命；在控制方式上有远方集中控制、现地自动、现地手动方式，可以选择切换并相互闭锁，如在自动或远方控制方式下，PLC故障则可用现地手动控制方式，提高了可靠性；在自动或远方方式下，给定启闭门指令后，PLC可自动启泵，并执行启闭门操作，达到预置指令后自动停止；在启闭门过程中，通过安装在左右液压缸上的行程检测装置，可全程连续检测两油缸行程，反映弧门开度，实现监视和控制，当启闭门不同步时，PLC可自动进行纠偏控制，实现同步运行；为保证弧门泄洪时的开度维持稳定，PLC根据检测到的弧门开度，当因油缸泄露等原因引起弧门沉降下滑超差时，则系统自动启泵提升弧门至下滑前开度，同时报警；系统设有急停按钮，紧急情况下可将弧门停止在任意开度，控制泵站停止工作。

3　工程运行面临的环境因素和防汛要求

尼尔基水利枢纽地处位置属寒温带，冬季寒冷干燥，历时长达半年，测得尼尔基站多年平均气温1.5℃，极端最低气温-40.4℃，坝址河段一般11月中旬开始封江，多年平均封江期11月12日，稳定封冻期平均为155d，次年4月中旬开江，多年平均开江期4月16日。枢纽每年6—9月进入汛期。按照防汛要求，每年5月15日前应完成溢洪道全部机电及金属结构设备的检修工作，具备弧门动作条件。

在漫长寒冷的冬季，工程运行面临的主要问题就是如何防止弧门冰冻，并在要求时间前化解弧门后及液压启闭机等部位冻冰，使之能灵活可靠动作。

4　应对的技术措施

4.1防结冰措施

冬季尼尔基段的最大冰厚可达1.52m，长期结成的冰盖随着水位的下降会对弧门产生巨大的推力，会造成门叶变形或损坏。为了防止冰冻伤害，工程运行采用潜水泵防结冰方法。每孔弧门前检修门槽区域正中下一台潜水泵。水泵选用大流量、低扬程轴流离心泵；电源取自每孔弧门启闭机泵房动力盘；采用绳索悬吊固定，可依据水面变化调整水泵潜深，绳索设有防打结装置；潜深以运行时出水翻花波动足够影响门槽宽为宜，如下的太深翻水周围会结冰，如下的太浅，因库水位下降会需要频繁及时调整。水泵冬季不间断运行，一般每年11月初下泵，次年4月初收泵。多年冬季以来，该防冰措施均取得良好效果。

4.2除冰措施

由于弧门水封会有一定的渗漏量，在冬季弧门漏水会在门后形成巨大积冰，主要分布在底坎后、溢流面、两侧水封后、液压启闭机活塞杆上等部位，积冰覆盖堆积严重，需要在汛前采取措施除冰，以保证弧门动作条件。工程运行采用水泵冲冰措施。一般在每年4月中旬开始架设临时水泵，使用水龙带，固定冲水位置后冲冰，水泵型式采用小功率较大流量即可，受环境温度和积冰厚度影响，每孔门冲冰需要2～7d时间。

4.3汛前检修

在汛前，溢洪道设备检修工作主要包括每孔弧门配电系统、控制系统、弧门结构及密封、液压启闭机及泵站等设备设施的检查与试验。由于4月中旬气温才开始回暖，距离防汛要求的5月15日前具备动作条件的时间较短，而检修工作部分作业耗时较多，主要是冲冰和提检修门作业，如果当库水位低于约211.6m时检修门不能进行节间充水，故需要设水泵进行充水，此时充水效率低，耗时长。因此需要合理安排检修工作各环节顺序和配合。当一孔门冲冰结束后，即可落下检修门，进行弧门动作试验。检修试验期间，各项检修工作均按照相关标准和规程进行，每孔门均经过相应动作试验，使泄洪设备满足防汛功能和时间要求。

5　组织措施

5.1巡检维护

溢洪道设备巡视检查分为日常巡检和季节性巡检2类。日常巡检为每周1次，季节性巡检为汛5.2汛期泄洪管理

期和冬季巡检，每周3次。每次巡回检查均做好巡回检查记录，一旦发现缺陷立即处理。冬季巡检任务除常规项目外，主要对设备防寒防冻措施情况进行检查，防止低温冰冻等环境因素对设备设施造成影响，如巡检时依水位及时调整防结冰水泵潜深。汛期巡检任务主要是常规项目检查，加强了巡检频次，保障设备能随时投入泄洪。

在汛期泄洪期间，防汛、度汛各级成员和各工作小组能及时响应，严格执行度汛措施，履行职责。松花江防汛抗旱指挥部下达弧门启闭调度令，现场防汛指挥部下令后，弧门操作小组执行操作。在泄洪期间，现场驻巡检组24h值班，定时巡回弧门工作情况，做好数据记录。对指令执行情况和巡检中发现的任何问题，及时反馈和汇报，按指令进行处理。

5.3存在问题

溢洪道设备自蓄水运行以来，已对各孔弧门水封进行了更换，更换后漏水量满足要求；经过2013年泄洪动作后，发现1号孔弧门支铰轴缺陷，后经鉴定，对11孔弧门支铰轴进行了全部更换，新轴符合相关检测标准。

6　结语

尼尔基水利枢纽管理从越冬和汛前检修等方面来看，所采取的技术措施和组织措施，取得了实效，实现了汛前具备弧门启闭条件，保障了弧门运用可靠性；从汛期泄洪度汛方面来看，溢洪道弧门液压启闭机及其控制系统等，功能完善，具备准确可靠动作条件，枢纽管理所执行的泄洪度汛措施可以保障弧门泄洪动作期间的准确执行和安全可靠。弧门支铰轴的更换完毕，消除了隐患，为日后泄洪安全提供了保障。尼尔基溢洪道弧门动作可靠性满足防汛、度汛要求。

TV698

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2015-08-20