无电应急启闸操作器在涔天河水库的应用

何卫东，佟子健，宋思雨

（1.湖南涔天河工程建设投资有限责任公司，湖南 永州425500；2.北京世纪合兴起重科技有限公司，北京102627）

1 前言

2011年中央1号文件明确指出“加快水利改革发展，不仅事关农业农村发展，而且事关经济社会发展全局；不仅关系到防洪安全、洪水安全、粮食安全，而且关系到经济安全、生态安全、国家安全”，开始全面树立水安全保障的理念。2014年习总书记指出，河川之危、水源之危是生存环境之危、民族存续之危。全党要大力增强水忧患意识、水危机意识，从全面建成小康社会、实现中华民族永续发展的战略高度，重视解决好水安全问题。

2016年7月，习总书记在河北唐山调研中还指出“坚持以防为主、防抗救相结合，坚持常态减灾和非常态救灾相统一，努力实现从注重灾后救助向灾前预防转变、从应对单一灾种向综合减灾转变、从减少灾害损失向减轻灾害风险转变”，提出了灾前预防的重要性。

水库是水利工程的重要组成部分，水库安全是实现水库巨大功能和社会效益的前提条件。保证水库安全，防范化解灾害及突发事故带来的重大风险威胁，是水利工程管理工作的重中之重。水库的泄洪设施作为水库的一项重要组成部分，其主要功能和作用是实现水库调峰泄洪、保坝安全，因此，泄洪设施是否能够确保正常、安全运行直接影响到水库大坝的安全，以及下游的人民安全。

2 卷扬启闭机无电液控应急操作器

2.1 启闭机设备现状

泄洪设备的挡水设备为闸门设备，操作设备为启闭机设备，《水利水电工程钢闸门设计规范》《水电站大坝运行安全评价导则》对泄洪设施的启闭机设备均提出了更高的要求，并作出了相关运行可靠性的规定。

启闭机设备是由机械和电气两部分组成[1]，机械部分运行的可靠性一般较高，出现故障的可能性较小，电气部分受各种因素的影响较大，如温度、湿度、程序、电网稳定性等，出现故障的环节较多。对于泄洪设施的启闭机设备，常规提高运行可靠性的措施为泄洪设施的启闭机提供备用电源，从提高电源的可靠性方面来提高启闭机运行的可靠性。但电源仅是启闭机设备运行的要素之一，若启闭机电动机出现故障，或是电气元器件出现故障，亦或是电气控制系统出现故障等，即使供电电源正常，启闭机也不能正常工作。

2.2 启闭机无电液控应急操作器成果

北京世纪合兴起重科技有限公司通过多年的调查、研究、试验，研发出来的MQHGTD 系列卷扬启闭机无电液控应急操作器、MQHGYD 系列液压启闭机应急操作器和MQHGKD 系列螺杆启闭机应急操作器，能在启闭机电源及备用电源出现故障，或柴油发电设备、电动机出现故障、电气元器件出现故障、电气控制系统、液压元器件出现故障时，或极端天气、自然灾害造成的大面积设备损坏等情况下，应急操作启闭机设备，可使启闭机设备运行的可靠性提高到一个全新的台阶，是水利、水电工程的重要安全保障。应急操作器平时与启闭机处于脱离状态，对启闭机的正常运行无任何影响，需要应急操作时连接上对启闭机进行操作。

同时应急操作器还具备以下特点：

（1）无需电源，以柴油机为动能，通过油路循环实现启闭功能。

（2）起闭速度快，完美替代手摇机构（额定速度的1/2～1/5）。

（3）本产品不使用时与启闭机处于完全分离状态，互不干扰。

（4）使用时连接迅速、简单（卷扬花键离合、液压开关阀组）。

（5）液压应急操作器有液压锁功能，闸门可长时间保持在某一位置。

（6）卷扬应急操作器动力单元可一对多个闸门，实现逐一起升功能，可连续作业。

（7）低转速大扭矩，最大限度的对现有启闭机进行扩容，应急启升闸门。

（8）无电操作、无漏电风险，可避免突发事件来临时电源导致的二次安全事故。

MQHGTD 系列卷扬启闭机无电液控应急操作器安装位置灵活，可与卷扬启闭机的电动机后出轴或减速器输入轴相联，如图1所示。

MQHGTD 系列卷扬启闭机无电液控应急操作器执行闭门操作时无需电源，其利用自身内部的液压阻尼系统可平稳控制闸门下降运行。启闭机需应急起升操作时，动力单元通过快速接头经3条高压管路与卷扬启闭机无电液控应急操作器连接。通过动力单元产生压力油驱动应急操作器工作，从而驱动启闭机平稳操作闸门开启。MQHGTD 系列卷扬启闭机无电液控应急操作器动力单元为便携移动式设计，一个动力单元可用于多个液控应急操作器。

3 卷扬启闭机无电液控应急操作器的应用

3.1 工程背景

湖南省涔天河水库扩建工程坝址位于湘水支流潇水上游雾江段，坝址位于永州市江华瑶族自治县东田镇境内，下距东田镇和江华县城分别为3km和12km。本工程是以灌溉、防洪、向湘江下游长株潭河段补水为主，兼顾发电、航运等综合利用的大型水利水电工程。水库正常蓄水位为313.0m，总库容为15.1亿m3，防洪库容2.5亿m3；水电站装机容量为200MW；船舶通航等级为50t 级。枢纽工程由钢筋混凝土面板堆石坝、1～2号泄洪洞、放空洞、发电引水洞、电站厂房和灌溉渠首工程等主要建筑物组成[2]。

图1

3.2 工程应用

涔天河水库扩建工程是湖南省重点工程，为提高泄洪设施的可靠性，在泄洪设施的启闭机上均配置了MQHGTD、MQHGYD 系列启闭机无电液控应急操作器。2018年3月19日，涔天河水库进行汛前防洪仿真演练。水库接近预警水位，根据工程度汛方案，需要开启弧形工作闸门进行泄洪。在准备提起落在门槽底部的事故检修闸门时，发现固定卷扬启闭机电机、电源和备用柴油发电机均出现故障，无法提门，情况十分紧急。经会商后决定使用无电液控应急操作装置提门，并请求设备厂家派人支援。在迅速赶到的设备厂家技术人员的帮助下，将重达169t 的1号泄洪洞进口事故检修闸门提起，顺利开启弧形工作闸门泄洪。这是我国大型水库首次使用无电液控应急操作装置成功进行的实际应急提门操作，效果十分明显。

3.2.1 卷扬启闭机无电液控应急操作器选型计算

湖南潇水涔天河水库扩建工程1号泄洪洞事故检修闸门，采用2×4000kN-66m 固定卷扬式启闭机启闭，其参数如表1所示。

表1 固定卷扬式启闭机参数

应急操作器选型功率：

式中：P电机-电机功率，160kW；SF-增容系数，1.15；P应急-应急选型功率。

根据选型功率选用MQHGTD-120卷扬启闭机无电液控应急操作器，其主要参数见表2。

表2 应急操作器主要参数

根据MQHGTD-120的参数，计算得到启升闸门速度为：

启升速度约为原启升速度的1/12。

3.2.2 现场操作

（1）检查应急动力单元燃料是否充足，点火是否正常，液压油是否充足，油管及快速接头是否能正常连接应急操作器，确保动力单元能正常运转。

（2）确认提起闸门时的电机转向后，对2个换向球阀工作位进行设定。

（3）将离合器合上，使应急操作器与电机处于联动状态。

（4）应急操作器加液压油（与动力单元液压油油号相同）。

（5）打开应急操作器小门，将动力单元上的油管与应急操作器对应快速接头连接。

（6）将应急操作器的控制杆拨至起升位置。

（7）启动动力单元，调整动力单元油门。

（8）将动力单元换向阀拨至起升位置，同时手动松开启闭机制动。

（9）观察动力单元的压力表及油温表，直至闸门提起至指定位置。

（10）将启闭机制动器手动关闭，将动力单元换向阀拨至“0”位，关闭动力单元，断开与应急操作器连接的所有油管，将应急操作器的控制杆拨至下降位置，关闭应急操作器小门。

（11）将启闭机制动器手动缓慢松开，闸门缓慢下降，到达指定位置，手动关闭（抱死）制动器。

（12）将离合器与电动机轴分离，使应急操作器与电机处于断开状态。

（13）清理现场。

3.2.3 事后总结

至此顺利通过应急操作器对泄洪闸启闭机进行了应急开闸操作，使水库顺利泄洪，消除了涔天河水库扩建工程水库运行的一项重大安全隐患。实践证明，应急操作器为涔天河水库扩建工程水库运行提供了更高一层的安全保障，也为其他工程提供了工程实践及借鉴经验。

涔天河水库扩建工程泄洪闸启闭机为2×4000kN固定卷扬式启闭机，属超大容量双吊点启闭机，成功通过应急操作器顺利操作，说明MQHGTD 系列卷扬启闭机无电液控应急操作器具有高度的运行可靠性和实用性。

4 结语

水库安全是经济、社会多方面的要求，水库泄洪设施的启闭机设备运行的可靠性是水库安全的基础之一，卷扬启闭机无电液控应急操作器及动力单元在涔天河水库2×4000kN 固定卷扬式启闭机上成功应用，说明应急操作器具有很高的实用性，启闭机应急操作器占启闭机设备的投资比例非常小，同时应急操作器平时与启闭机处于脱离状态，对启闭机的正常运行无任何影响，但可使启闭机设备运行的可靠性提高到一个全新的层面，社会、经济效益突出，具有广泛的推广应用意义。

重视水利、水电工程的水库安全管理工作，做好灾前预防工作，宁可十防九空，不可一次不防；宁可备而不用，不可用而无备。