高坝深孔狭窄空间内大型液压启闭机拆除和翻身技术

李传法，张 浩，杨 飞

（中国水利水电第七工程局有限公司，四川成都 610213）

0 引言

液压启闭机在液压系统的控制下，液压缸内的活塞体内壁做轴向往复运动，从而带动连接在活塞上的连杆和闸门做直线运动，以达到开启、关闭孔口的目的。近年来，随着液压技术日趋成熟，应用更加广泛，液压启闭机较多地用于操作弧型闸门、人字闸门、快速闸门或高水头深孔闸门。受电站水工结构设计、布置的影响，部分大型水电站高水头的深孔闸门液压启闭机室的布置较为紧凑和狭窄，仅利用现场的吊装设备无法完成大尺寸液压启闭机油缸的翻身工作，只有结合现场的实际情况以及采用一些特殊工装，来完成狭窄空间内的液压启闭机油缸的翻身。

1 工程概况

二滩水电站位于四川省攀枝花市盐边县与米易县交界处，是雅砻江流域梯级开发的第一级水电站，装设6 台单机容量为550 MW 混流式水轮发电机组。电站坝身内设4 孔放空底孔，其泄水道位于泄洪中孔的下方，进水口设4 套事故闸门，出口设4套工作闸门；设有2 底孔工作闸室，沿坝轴线对称分布在双曲拱坝17#、24#坝段内，其中：17#坝段闸室16.71 m×6.5 m×13.4 m（长×宽×高），24#坝段闸室16.71 m×6.19 m×13.4 m，闸室地面高程为1092.10 m。闸室内各设置2 台液压启闭机、1 台50 t 检修桥机，液压启闭机的电气液压控制系统布置在两个闸室中间位置上游侧为21.23 m×3 m×3.5 m 的检查廊道内，廊道地面高程为1091.25 m。底孔工作闸门液压启闭机自投产以来一直处于停运状态，每年均定期开展例行维护和保养，4 台液压启闭机均可实现启闭闸门操作。为确保电站安全稳定运行，现对液压启闭机进行大修。

2 液压启闭机拆除技术难题分析

（1）液压启闭机油缸拆除、翻身施工空间狭小，安全风险较大。液压启闭机活塞杆全部收回油缸底部后高度为9.375 m，最大外径为0.81 m，无油状态下单缸重量为12.8 t。而闸室内50 t 检修桥机吊钩提升至最大高度后，吊钩至油缸基座上平面距离仅为10 m，液压启闭机拆除、翻身的有效空间为8.3 m×5 m×10 m，拆除及翻身空间非常狭小，安全分析较大。

（2）受自重影响，液压启闭机油缸在翻身或垂直吊装过程中，活塞杆若突然窜出油缸，对周围的设备及人员造成伤害，存在较大的安全隐患。

3 拟采取的措施

（1）根据现场启闭机室的结构布置、液压启闭机拆除覆盖范围及室内起重设备的起吊能力，结合启闭机室空间尺寸以及吊装设备运行、起升极限位置尺寸，利用CAD 模拟液压启闭机翻身的最佳位置及角度，并合理布置翻身工装如翻身吊具、导向钢丝绳、手拉葫芦等，保证液压启闭机在狭窄空间内由垂直状态至水平状态的翻身工作顺利实施。

（2）研制一种具有锁定机构的液压驱动装置，安装于活塞伸缩部外端，锁牢活塞，防止翻身或垂直吊装过程中活塞杆突然窜出，同时增加辅助翻身工装，利用现有的吊装设备和多台大吨位手拉葫芦联合运行，实现液压启闭机的空中翻身。

4 狭窄空间内液压启闭机油缸拆除、翻身技术

4.1 施工准备

（1）技术准备：①根据设计图纸及批复的拆除、翻身专项方案对现场人员进行技术交底；②根据油缸、启闭机室的实际尺寸，用CAD 模拟油缸翻身所需最佳位置、角度等；③根据模拟情况选择液压启闭机翻身所需辅助翻身工装设计与制作。

（2）生产准备：主要包括施工布置、辅助翻身工装制作、设备材料准备等，并适时做好各相应施工工序的准备工作。

4.2 检查校核

（1）检查、复核液压启闭机油缸实际尺寸：检查确认液压启闭机油缸活塞杆全部收回后油缸底部至活塞杆端部距离为9.375 m，油缸底部吊耳孔中心线至活塞杆端部距离为9.475 m，最大外径为0.81 m，无油状态下油缸重量12.8 t。

（2）测量吊耳孔至液压启闭机油缸底座上平面的实际尺寸：油缸在正常工作位置时，测量其吊耳中心线至油缸底座平面的实际尺寸为7.20 m，底座到启闭机室地面垂直距离为0.58 m。

（3）测量50 t 桥机吊钩起升至最大高度时吊钩至液压启闭机底座的有效尺寸：当桥机吊钩起升至最大高度后，测量吊钩至油缸基座上平面的实际高度为10 m。

（4）当桥机吊钩全部行走到下游后，测量吊钩中心至上游轨道中心线实际距离为4 m。

4.3 模拟翻身

（1）根据检查校核的实际情况，在CAD 中模拟液压启闭机翻身所需最佳位置、角度。

（2）选择液压启闭机油缸翻身所需辅助翻身工装，如翻身吊具、导向钢丝绳及手拉葫芦。

4.4 翻身起吊工装设计

（1）根据50 t 桥机起升到最大高度时，吊钩至油缸基础座上平面的相对尺寸，若采用钢丝绳及卸扣等方式翻身，油缸活塞杆将无法吊出油缸基础座板孔，因此需自主设计一套翻身起吊工装，以减小吊钩与油缸底部吊耳之间的垂直距离（图1）。

图1 翻身起吊工具

（2）自主设计的翻身起吊工装，有效减小吊钩与油缸底部吊耳之间的垂直距离，通过CAD 模拟，能够确保安全的前提下将液压启闭机油缸底座提出孔口，同时也满足在检查廊道口进行液压启闭机翻身倒运的最佳工况。

4.5 承载力计算

根据液压启闭机油缸拆除、吊运的步骤，全面考虑吊运过程中的各个环节，进行承载力计算。

（1）吊具选择。翻身起吊工具最大起吊重量为35 t，远大于启闭机重量的12.8 t，承载力满足要求。

（2）辅助液压启闭机翻身钢丝绳承载力计算。4 根Φ28 mm、长16 m、抗拉强度为1670 MPa 的钢丝绳，挂10 t 手拉葫芦，辅助液压启闭机油缸翻身。经计算，单根钢丝绳的破断拉力为386.237 6 kN，安全系数约为11，满足油缸起吊、翻身要求。

（3）手拉葫芦承载能力计算。液压启闭机油缸重量为12.8 t，采用4 台10 t 手拉葫芦，两两分别与50 t 桥机配合进行空中翻身，辅助翻身的手拉葫芦的承载能力满足要求。

4.6 油缸拆除、起吊布置

油缸拆除前对启闭机油泵、盘柜断电，拆除液压启闭机油缸进出油管、电气元件等，并对液压启闭机油口、电气元件进行保护。

4.7 活塞杆固定

（1）启动闸门前，将底槛、门槽及门楣部位的混凝土粘浆、垃圾等异物清除干净。

（2）将活塞杆全部收回，闸门关闭至0 m 开度，撤除所有油压后，关闭液压设备上所有阀组。

（3）将活塞杆端盖对称方向的4 个M32 螺栓拆除，安装自制工装螺栓和锁板，将活塞杆锁定牢固（图2）。

图2 活塞杆锁固工装及固定

4.8 活塞杆与闸门连接螺母拆除

（1）螺母拆除：①拆除前，先将裸露的螺纹部分上的锈蚀清扫干净，并喷上螺栓松动剂，30 min 后开始拆除螺母；②由于空间狭窄且把合时间久，拆卸较为困难，通过在圆螺母旋转孔内加装临时螺杆，同时辅助16 t 千斤顶对称进行松卸。

（2）液压启闭机与基座拆除：利用50 t 桥机起吊排油后的液压启闭机，缓慢起升桥机吊钩，使吊钩轻微受力后，拆除液压启闭机与基座的把合螺栓。

（3）螺母防护：①液压启闭机与基座的把合螺栓拆除完成后，缓慢起升吊钩，使液压启闭机活塞杆全部脱离基座；②移动桥机将液压启闭机油缸吊至下检查廊道口的中间位置后，将小车移动至下游最端头，利用2 台5 t 手拉葫芦将小车锁定牢固，同时利用32 t 千斤顶从上游往下游将50 t 桥机主梁固定；③当液压启闭机活塞杆下落距地面300 mm 时，利用手动叉车将螺母把合在活塞杆上面，螺母与螺杆下端相平，用于翻身过程中保护活塞杆螺纹部分不被损伤。

4.9 液压启闭机油缸起吊、翻身

（1）采用2 台10 t 手拉葫芦。一侧挂在廊道预埋板的吊耳上，另一侧捆绑在液压启闭机端头活塞杆位置，交叉捆绑牢靠，其夹角与液压启闭机底部的吊耳呈三角形。

（2）缓慢下落50 t 桥机大钩，注意下落过程中，保证大钩始终垂直，同时拉紧2 台10 t 手拉葫芦，左右手拉葫芦受力均匀，防止液压启闭机突然转动。

（3）当液压启闭机活塞杆移至下检查廊道口时，在地面放上两块木板，将活塞杆（即螺母部位）放在木板上面进行换钩，再检查廊道上面挂2 台10 t 手拉葫芦，挂钩端挂在手拉葫芦的钢丝绳上面，拉紧2 台10 t 手拉葫芦并使液压启闭机整体悬空，同时缓慢下落50 t 桥机大钩，直至液压启闭机完成90°翻身，最后将全部重量移至下检查廊道内的2 台15 t 环形吊车上面，利用廊道内15 t 检修葫芦将液压启闭机转运至廊道内（图3）。

图3 液压启闭机油缸起吊、翻身及运输示意

5 结束语

应用高坝深孔狭窄空间内大型液压启闭机拆除、翻身技术，与合同工期相比，4 台液压启闭机拆除、翻身工期共节约直线工期22 d。液压启闭检修后按拆除、翻身的反向工序进回装，在调试运行过程中未发现异常，经多次测试和全过程运行监控，液压启闭机各系统运行情况良好，各参数符合规程规范和电厂技术要求。本技术弥补了国内外在高坝深孔狭窄空间进行大型液压启闭机拆除、翻身及检修维护方面的技术空白，因地制宜解决了工程实际难题，为在狭窄空间里进行同类型大型液压启闭机的拆除、翻身及检修维护积累了经验，值得大力推广。