昆明市柴石滩水库溢洪道金属结构更新设计

张宇

【摘要】昆明市柴石滩水库于2002年建设完成，至今已经运行了14年。根据云南省水利水电勘测设计研究院2012年做出的安全评价，需要对溢洪道表孔金属结构进行改造设计。该闸门已于2013年6月改造完成。

【关键词】柴石滩水库；溢洪道金属结构；更新设计

1、基本概况

柴石滩水库位于云南省昆明市宜良县境内的南盘江干流上游，是珠江流域规划中南盘江中下游梯级电站的龙头水库。水库为完全年调节水库，总库容4.37亿m3，电站装机60MW，是云南省九五期间的大型重点水利工程项目。

由于柴石滩水库上游径流面积较大，上游区工、农业水库水质污染较严重，对金属结构的腐蚀较大，而且闸门运行时间较长，部分设备老化。我单位受业主委托，对溢洪道表孔金属结构及启闭设备进行了安全鉴定，并对溢洪道表孔金属结构进行了改造设计。

2、设计内容及改造项目

溢洪道堰顶高程1630.000m，闸门底槛高程1629.814m，主要承担汛期泄洪任务，共两孔弧形工作闸门。孔口尺寸12m×15.5m，设计水头15 m。启闭设备采用液压启闭机，型号为QHLY 2 × 2000kN-6.732m。

闸门启闭时左右超差（1#、2#闸门均存在），纠偏不能满足要求；闸门不能锁定以及不能自动停机；高压软管老化开裂、油管及液压油缸局部锈蚀严重；电气控制设备部分老化。

根据安全鉴定结论及现场实际情况，溢洪道表孔金属结构需要做以下工作：

1）对闸门门叶、门槽、液压缸及支臂、侧轮、支铰进行全面检修、维护，重点进行除锈、重新喷涂油漆处理；

2）更换闸门水封，液压启闭机高压软管、部分油管；

3）更换液压启闭机的泵站阀组、传感器、开度仪、闸门自动控制系统；

4）增设柴油发电机作为备用电源；

5）新建柴油发电机房。

3、更换的设备的主要技术要求

a）液压启闭机的泵站阀组

1 缸旁阀组、泵站阀组等各类阀件的选择均应该符合（SL41-2011）第5.4.5条的要求。

2 缸旁阀组、泵站阀组等阀件的先导阀件必须可靠，寿命长，应选用优质进口件。其工作寿命须达到10年以上（按每年动作720次计算）。

3 二通插装阀的的连接尺寸应符合GB2877的规定，插装阀的制造应符合GB7934的规定。（本次技改建议将原阀组换为插装阀）

4 溢流阀的容量应足以排出系统最大流量而无震动。

5 阀组块必须经过镀镍或磷化等防腐处理。

b）液压启闭机的油管和管接头

1 油管和管接头采用不锈钢材料。

2 当油管最高工作压力不大于1MPa时，可采用焊接钢管，当油管最高工作压力大于1MPa时，应选无缝钢管。

3 油管和管接头最大耐压不低于额定工作压力的2.5倍。

4 油管和管接头在工作压力下不允许冒汗等渗漏现象。

c）閘门开度指示及行程检测

1 启闭机应设置一套闸门开度检测设备，两套开度指示设备。

2 闸门开度应在液压启闭机中心控制室及现场操作室的电控柜中显示。

3 闸门开度指示在电控柜上以数字直接显示，显示误差在最大行程 时应不大于10mm。

4 闸门开度与活塞杆的行程之间的转换数学模型必须准确可靠。活塞行程检测采用外置式线性传感器，并采用绝对值编码器编码，实现双缸同步且可连续纠偏。

5 活塞杆行程检测传感器：传感器的检测范围应大于液压缸的行程。检测精度：分辨率1mm，精度±1mm，输出量4～20mA。

d）电气及操作控制设备

1 进线电缆为双回电源，配置双电源自动接入模块，电压380V。

2 阀的控制电压：直流24V±10%，电流不大于1.5A。

3 电动机启动方式：电动机容量大于（含）18kW时，采用软启动方式启动，容量小于18kW时，可以直接启动。

4 设一套电气控制柜。电气控制柜应包括PLC控制器、手动/电动/远控转换开关，电动启动器、所有继电器、隔离开关、开度指示器、指示灯及仪表、控制及监测设备正确运行的所有电器设备。所有电器设备都必须安装在控制柜内电器控制盘上合适的位置。

3、具体设计内容

本次技术改造，为确保电气系统及液压系统与原来的液压启闭机油缸有良好配合，电气原理图及液压系统原理图都由设计单位提供。设计成果经过设计单位的质量管理体系的评定及复核，经过业主聘请的专家评审，满足本次技术改造的要求，满足设计规范的要求，满足使用的要求。

在施工过程中，供货厂家与设计协调，将原液压系统原理图中的两个电磁球阀（合并为一个组合式插装阀，同时满足了原来的设计中两个阀门的功能要求，经设计单位复核，认为可以修改。

此外，在新液压系统及电气系统安装调试完毕后，发现两孔闸门同时开启，同步性能都满足设计及使用要求，但两孔同时关闭时，发现液压启闭机的活塞杆会轻微抖动。经过核实，发现是液压系统的回油管直径偏小，补油不够，产生负压引起的问题。下阶段在检修更换油管时，建议将回油管DG25更换为DG40即可满足使用要求。目前使用时，只要注意不要同时关闭闸门，即可避免此类问题。

4、结语

柴石滩水库溢洪道表孔金属结构改造已于2013年6月改造完成，更新完成后，业主方、设计方、设备制造方和土建施工方联合进行运行试验，闸门在全行程的开启和关闭过程中，左右油缸基本同步，油缸及输油管道无明显振动、运行噪声小，泵站系统、油缸及油管无漏油现象，闸门可做全行程的正常启闭，能锁定以及自动停机，符合现行规范要求，电气控制设备也已更换，基本能满足设计要求和工程安全运行的要求。