牛心岭拦河坝液压启闭机改造成固定式卷扬启闭机的经验探讨

彭永强

摘  要：通过牛心岭拦河坝受到超百年一遇洪水袭击后将旧液压启闭机改造成固定式卷扬启闭机的经验进行探讨。文章分别从改造原因、通过力学计算定出卷扬启闭机的各种参数、安装步骤、通过洪水考验等方面进行阐述，供同类工程参考。

关键词：概况;改造原因;力学计算;安装步骤;通过汛期考验

1 工程概况

从化市牛心岭拦河坝枢纽工程由穗计农〔2003〕68号及穗水建〔2004〕110号文批准建设。该枢纽工程于2005年1月开工，2008年5月完工并通过完工验收，2013年1月枢纽工程通过单位工程竣工验收。本枢纽工程位于从化区太平镇牛心岭村附近的流溪河右岸，由拦河闸坝及附属水电站和管理区组成，设计标准均按五十年一遇洪水标准设计，百年一遇洪水标准校核。其中拦河坝闸坝全长89米，设5孔泄洪闸，安装5扇16m*5.8m的弧形钢闸门，工程等级为Ⅱ等，属大（2）型拦河坝。拦河坝闸门启闭由广东江海机电工程有限公司安装的型号为QHLY2*1250KN的液压启闭机控制。

2 改造原因

2014年5月23日从化地区遭受超百年一遇洪水袭击，牛心岭拦河坝过坝流量超过2500m3/s，水位为21.61m（珠基、下同）。因为牛心岭拦河坝是按50年一遇洪水设计，过坝流量2080m3/s，相应上游洪水位为20.41m，所以整个牛心岭拦河坝枢纽工程被淹1.20m。拦河坝整套闸门液压启闭设备（除闸门金属结构外的机械部分和电气部分）被洪水淹没而瘫痪。另外，此套液压启闭设备经过7年的运行还存在保养、维修困难等客观问题。

综合上述两个客观因素，公司领导先后找来了广东江海机电工程有限公司和湖南邵阳液压设备有限公司的技术人员来牛心岭拦河坝进行研究修复此套液压设备，而结论都是工程费用高、工期长，没有合适的稳妥的修复方案。最后通过水利系统的相关网站找到了河北省新河县启闭机械有限公司来牛心岭拦河坝进行实地勘察和方案探讨，最终在方案可靠、价钱合理和不需另外增加水工建筑物的前提下确定将本套液压启闭机QHLY2*1250KN改造成稳定可靠的固定式卷扬启闭机QH-2*1250KN。

3 改造方案的力学计算

选用固定式卷扬启闭机QH-2*1250KN的力学计算依据是：

（1）闸门自重：每扇60t，按广东江海机电工程有限公司的弧形钢闸门安装图纸计算得出结果。（2）水的压力：面积*水的平均压强，水头5.8米，取中2.9米，闸门面积5.8*2.9=92.8平米。所以闸门压力F=2.9*92.8=269.12，按270t。（3）水压力在垂直方向的分量：f垂直=270*tg17°角度正切值=270*tg17=270*0.3057=82.5t。（4）垂直总合力F总=60t+82.5t=142.5t。（5）钢丝绳与闸门角度37度，启闭机的动滑轮斜拉力F斜=142.5/37度余弦值=142.5/cos37=142.5/0.798=177.5t，取178t。（6）机械效率取0.9，F=178*0.9=160.2t。（7）安全系数1.2-1.25中取1.25，F总=160*1.25=200t，取250t。（8）确定双吊点固定式启闭机起吊力为2*125t。

4 固定式卷扬启闭机安装步骤

（1）将5扇闸门旧液压启闭机油缸拆除后，将支铰轴Φ220装上3个定滑轮（外径610，总宽度240）;下面闸门吊耳处装动滑轮组;为了尽量不改变原金属结构，可以用连接板将动滑轮与闸门吊耳连接;动滑轮组为6倍率。（2）安装钢丝绳。采用Φ32不锈钢，其单股拉力不小于300kN;动滑轮组承载不小于300*6=1800kN。（3）成套启闭机由小吊车运载在人行桥上，沿导轨送到支墩处，用连体升降机提升到1.2米高度，超过桥上1.05米护栏后，送到各闸墩上方相应位置慢慢放置于闸墩40%着力点处，现场用中板与型钢组合焊接启闭机下面在支铰上的斜支撑;支撑底架完成后，启闭机方可完全从升降机上释放。卸放及固定和焊接完一台启闭机后，将运载小车沿导轨移去，为下一台启闭机运载做准备。（4）将钢丝绳一头固定在启闭机卷筒上，另一头顺绕6周后，向下绕定滑轮及动滑轮3周，将绳头用钢丝绳专用桃形体配合绳夹子牢固于定滑轮处，并在支铰轴头处打加油孔1个。（5）分别将两边启闭机的钢丝绳手动调成一致后，安装连接同步轴、軸支架等。（6）电路接线：将2个电动机引线（70平方电源线）分别通过电机保护器后，进入电控柜接交流电源380V/50Hz。（7）试机运行：将减速机、卷筒轴、滑轮组轴、液压制动器、钢丝绳等检查后，通电试运行：在每闸门从闸室底12.00m高程开启至20.41m高程（50年一遇洪水标准）。一边开启闸门一边观察其马达发热情况、联轴器转动情况、钢丝绳拉伸情况、滑轮组转动情况、闸门提升及关闭时左右平衡状况等用记录本记录分析，每扇闸门启闭三次无误后宣告闸门启闭设备改造成功。

5 卷扬启闭机技术参数

选用固定式卷扬启闭机QH-2*1250kN的技术参数见表1。

表1 固定式卷扬启闭机QH-2*1250kN技术参数表

6 洪水考验

在2015年4月1日固定式卷扬启闭机QH-2*1250KN安装和调试完毕并经过验收合格后交付运行管理单位使用后，牛心岭拦河坝在2015年5月经历了3次洪水袭击，分别是：（1）5月6日晚1000m3/s（五年一遇）;（2）5月19日晚1300m3/s（十五年一遇）;（3）5月25日900m3/s（三年一遇）。运行管理单位根据《2015年度从化市牛心岭拦河坝汛期调度运用计划和防洪抢险应急预案》提前开启防洪闸门，在洪水来临前将五扇闸门全部开启至20.41m高程（50年一遇洪水标准），让洪水顺利通过牛心岭拦河坝使拦河坝上下游不发生洪涝灾害而安全度汛。

7 结束语

通过此次固定式卷扬启闭机QH-2*1250KN的改造，使牛心岭拦河坝的防洪安全性得到大大提高。运行管理单位认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针，经常性地做好拦河坝汛期安全度汛的思想准备、机制准备和工作准备。树立和落实科学发展观，努力实现由控制洪水向管理洪水的思想转变，克服麻痹侥幸心理，把保障拦河坝上下游人民群众的生命安全、财产安全作为牛心岭拦河坝汛期防汛度汛工作的主要目标。