小山口二级电站排冰闸工作门的选型与设计

2015-06-05杨丽娟赵中营

综合智慧能源 2015年4期

关键词：翻板启闭机山口

杨丽娟，赵中营

（1.黄河勘测规划设计有限公司，郑州 450003；2.华电郑州机械设计研究院有限公司，郑州 450015）

小山口二级电站排冰闸工作门的选型与设计

杨丽娟1，赵中营2

（1.黄河勘测规划设计有限公司，郑州 450003；2.华电郑州机械设计研究院有限公司，郑州 450015）

排冰闸正常运行是保证寒冷地区引水式电站冬季安全运行的重要保障。分析了小山口二级电站排冰闸采用的设计方案，给出了保证排冰闸安全运行的措施，为类似工程提供参考。

排冰闸；下翻板闸门；不锈钢复合钢板；加热防冰冻设备

0 引言

开都河为新疆内陆河流，位于天山南坡，塔里木盆地以北，发源于天山南麓中部海拔4000m的依连哈比尔尕山，流经巴音郭楞蒙古自治州的和静、焉耆、博湖3县，注入博斯腾湖，整个流域分上、中、下三段，大山口以下为下游。小山口二级水电站位于大山口下游，属径流式无坝引水式电站，多年平均气温8.13℃，极端最低气温-36.60℃，最大岸边冰厚0.52m。

鉴于该地区冬季气温较低，当引水渠流量较小时会结冰。为保证电站在冬季正常发电，提高冬季水的利用率而增加发电量，减少浮冰对电站的影响是排冰闸设计面临的主要问题。

1 排冰闸工作门的选型

小山口二级水电站选择正向排冰、正向进水的方案，排冰闸设置在电站进口的上层，主要功能是在冬季排除渠道里的浮冰，保证电站正常运行，提高水的利用率。根据闸门的工作性质，需要一种能从上面过流排冰且弃水较少的闸门。鉴于工作性质，工作闸门选用下翻板闸门。下翻板闸门是一种底部设有支承铰，门叶可以绕支承铰转动的闸门，根据闸门转动角度的不同来控制闸前水深，闸前水深超过闸门高度，水可从门顶自然溢流排泄。闸门完全开启时，转动下卧至平躺状态，为减小门体对水流的障碍，在闸底坎下游设有一道跌坎，过水时门体收放于该跌坎中，水流从上面流过。由于该跌坎低于过水底板，易形成淤积，该闸门不适宜泥沙含量特别大的河流。

小山口二级水电站承接小山口电站尾水发电，由于上游已建察汉乌苏、大山口水电站的拦沙作用，进入小山口电站的水含沙量已经很小，再加上小山口电站的蓄水拦沙，随小山口电站发电尾水进入小山口二级水电站的沙量更小，基本上为清水，无推移质泥沙。所以，根据工作性质和工作环境，排冰闸工作门选用下翻板闸门。

2 排冰闸工作门的设计

小山口二级水电站排冰闸为3孔，设置在电站进口的上层，底坎高程1273.95m，依次设检修门和工作门。工作门每孔1扇，为液压下翻板闸门，孔口尺寸为7.80m×3.38m，设计水头3.38m，运用方式为动水启闭，闸门可绕底部转动铰转动，实现闸门任意位置的排冰、泄洪。排冰闸工作门的设计如图1所示。

闸门门叶由面板、主梁、次梁、纵向隔板和边梁组成，为同层布置，面板布置在上游侧。由于浮冰对闸门构件表面冲击和摩擦的破坏作用，普通的防腐方案基本无效。因此，排冰闸的面板和埋件外露面选用不锈钢复合钢板，闸门其余材料选用Q235C，埋件其余材料选用Q235B。考虑工地安装并满足运输单元的要求，设计中将闸门分成两节制造，运到工地后焊成整体。闸门主梁为焊接工字钢，水平次梁为工字钢，底次梁为槽钢，考虑到边梁上面与液压启闭机吊头，下面与底铰联接，边梁选用双腹板焊接箱梁结构。为解决闸门顶部过水补气问题，闸门顶部迎水面设置破水板。采用布置在闸墩顶部的液压启闭机操作闸门，启闭机容量为2×500 kN，扬程为4.5 m，3台液压启闭机共用1个液压泵站。

排冰闸工作闸门凌汛期排冰，平时挡水，为了保证冬季闸门正常运行，使闸门封水不和闸门槽冻结，在闸门槽内设置有加热防冰冻措施。加热防冰冻设备的加热器布置在前池液压机房内，通过管路将加热液输送到闸孔两侧的侧槽内对闸门槽进行加热，从而实现闸门的正常运行。