岩滩水电站金属结构运行存在问题的探讨

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概述
    岩滩水电站为红水河梯级骨干电站之一，位于广西大化县境内红水河中游，电站装机容量1210Mw，电站一号机组于1992年9月投产发电，四号机组于1995年6月投产发电。根据电站枢纽布置和岩滩地区水文特性以及机组引用流量大和含沙量大等特点，岩滩电站共设有各类闸门37扇，拦污排一道，拦污栅22扇，启闭机24台。
    一、金属结构的布置
    1、溢流坝段
    溢流坝段设有7个表孔和一个泄水底孔组成，表孔宽高为15×21m，堰顶高程202m，设15×22.5m露顶式弧形工作闸门7扇，门槽7套，15×22.4m露顶式事故检修闸门1扇，为7孔共用，门槽7套。在18号坝176m高程设5×8m深孔式弧形闸门1扇，门槽一套，5×9.556m深孔式事故检修闸门1扇，门槽1套。
    溢流坝弧形工作闸门采用2×2800kN固定启闭机启闭，事故检修闸门共用坝顶2×2500kN门机启闭。底孔弧形闸门采用2×1600kN固定启闭机启闭，底孔事故检修闸门共用坝顶2×2500kN启闭。
    2、发电机组段
    机组引水系统采用单机单管引水，引水钢管内径10.8 m，每条钢管中心长度69.348 m。进水口前面设两道拦污设备，第一道为浮筒式拦污排，第二道拦污栅共20孔，4台机贯通式布置，设有4.5×29 m拦污栅22套(其中工作拦污栅20套,检修拦污栅2套),互相通用,栅槽共40套,前面为工作栅槽,后面为检修拦污栅槽。
    每台机组进水口设8.2×14.1(宽×高) m快速闸门1扇,快速闸门用8000kN/6000kN液压启闭机启闭。快速闸门前面设8.2×15.49 m事故检修闸门1扇,4台机组共用，利用坝顶2×2500kN门机启闭。每台机组尾水管用两个中墩分隔成三个孔,每孔设1扇检修闸门，4台机组共12扇闸门,尾水闸门用2×1250kN尾水台车启闭。
    厂房安装间下游侧高程174 m设进厂通道,为防止两年一遇洪水进入厂房,设10×7.1 m防洪大门1扇,利用尾水2×1250kN台车启闭。
    3、冲沙孔
    在厂房左、右两侧各布置一个冲沙孔，左冲沙孔设在12号坝段，出口处设3×5 m工作闸门1扇，闸门采用1×3600kN固定式卷扬机启闭。进口设3×6 m事故检修闸门1扇，闸门用1×2800kN固定式卷扬机启闭。右冲沙孔布置在4号坝段，出口处设2.8×3 m工作闸门1扇，闸门用1×2800kN固定式卷扬机启闭。进口设2.8×4.5 m事故检修闸门1扇，闸门用1×2800kN固定式卷扬机启闭。
    4、升船机坝段
    在升船机坝段设有12×21.6 m露顶式挡水闸门1扇，洪水期和非通航期，关闭挡水闸门挡水，闸门共用坝顶2×2500kN门机启闭。在上闸首设有12×15.55m工作闸门一扇，闸门用2×3000kN接力式液压启闭机启闭。在升船机上游航道左右两侧各设置一个冲沙孔，设有3.0×6.315m冲沙闸门各一扇，分别用一台1×250kN固定卷扬机启闭。在下闸首设有16.5×13.1m工作闸门一扇，用一台2×800kN固定式卷扬机启闭。
    二、金属结构运行存在的主要问题及对策
    1、闸门自动抓梁
    岩滩水电站闸门自动抓梁均采用自如式自动抓梁，根据闸门规格不同共有四种：机组进水口检修闸门抓梁、尾水检修闸门抓梁、溢流坝检修闸门抓梁、升船机挡水闸门抓梁。四种抓梁在工作中均出现过抓梁单边脱钩等情况，造成闸门不同程度的损坏，给金属结构的安全运行带来了极大的影响，造成工作人员一提到动闸门就提心吊胆，更加大了安全运行的难度。通过对抓梁的结构和事故情况进行认真的分析和研究，抓梁存在的主要问题是抓钩时没有限位装置、抓体本身润滑装置不好、梁体整体结构不太合理等因素。为此，我们决心对闸门自动抓梁进行分期分批改造，通过和设计部门的共同研究，在原来抓梁的基础上进行改造，通过改造后的运行实际检查，达到了预期的效果，提高了闸门操作的可靠性。
    2、进水口拦污排
    岩滩水电站进水口设有一道浮筒式拦污排，在库水位由低向高变化时，下游端头的牵引浮筒不能自动浮升，造成过拉断连接装置和附近浮筒经常翻转的现象，虽然进行了多次改造和处理，均不能达到理想，其主要原因是牵引装置本身的浮力不够，加上导轨的摩擦力较大的结果。最后也只能计划安装卷扬机进行提升牵引装置，以解决长期存在的问题。
    3、冲沙孔水封翻转
    岩滩两个冲沙孔检修及工作闸门均有中间水封，门楣高度1米左右，在闸门启闭的过程中经常发生水封翻转的现象，造成水封极容易损坏，影响止水效果，每年都要更换水封，虽然采用过淋水、涂黄油等措施，均不理想，后经我们认真分析研究，认为主要是由于门眉高度长，造成摩擦力过大，水封压板压头弧度不够的原因。通过对水封压板进行改造，很好地解决了水封翻转的问题，延长了水封的使用寿命和节约了资金。
    4、进水口油压启闭机
    岩滩水电站进水口快速闸门#4油压启闭机是在安装时就发现有缸体拉伤损坏且经过返厂处理后安装的，而且在现场安装时又发现有拉伤，现场再进行处理过后带病运行的，在运行后又进行了两次处理。通过认真分析其主要原因是由于厂家在厂内组装时引起的。虽然经过处理后能够运行，但还是一个安全隐患，后来更换了启闭机的活塞头，情况有所好转，但都不是最好的解决办法，最近重新购置一台新的启闭机，以确保设备的安全运行。
    三、有待改进的问题
    1、充水问题
    岩滩水电站右冲沙孔检修闸门充水平压方式采用提门充水方式，在实际操作中经常出现操作控制不够准确的情况，造成充水过快，冲坏工作闸门水封的现象，对安全运行极为不利，建议今后的闸门冲水平压方式均应采用冲水阀冲水方式为宜。底孔检修闸门充水阀设计时止水装置水封没有固定，运行后水封脱落，造成从充水阀处漏水大，给工作闸门的维护带来了较大的困难，后经过检修改造，达到了止水的效果。
    2、闸门检修维护
    左冲沙孔检修闸门安装的底槛高程为159.5 m,设计水头为68 m，系平面定轮钢闸门。闸门自重41.48t，加重122.9t，启闭机的动滑轮与闸门的吊耳直接连接。闸门平时用224 m平台上的锁锭装置把闸门锁锭于门槽内。由于水库正常库水位为223 m，检修闸门底部一直泡在水中，同时当检修门需要检修时，只好将固定启闭机吊走，再将闸门掉出到闸检室进行检修，工作量很大。设计时应该考虑将启闭机的安装高程提高，以方便运行和检修。
    3、闸门门槽
    弧形闸门门槽在设计时只安装到闸门顶上1 m（224 m高程）， 在224 m～坝顶233m高程之间为砼墙，由于砼施工过程中控制不很严格，当闸门开启时不仅严重刮坏水封，甚至无法开启闸门，只好在砼墙上打出1条弧形槽 ，以不影响开门为原则，7孔弧门共打了14条弧形槽，由于是高空作业，排架搭设和打槽，既费工、费时又不安全，而且影响美观，同时有些地方由于钢筋的影响，打槽不到位，对闸门的安全运行不利。如果设计时考虑将门槽（不需要不锈钢止水段面）延伸到顶，则减去大量不必要的麻烦。
    4、船机导航浮堤的运行
    岩滩升船机上游导航堤采用砼浮堤，设在#7溢流孔和升船机航道之间，由于导航堤长达65m，在实际运行中，问题主要出现在汛期，在洪水期间库区浮渣较多，由于水流的作用，在浮堤的左侧堆积有大量的浮渣，#7孔闸门的开度大小直接影响着浮堤的安全运行，闸门的开度一般要控制在5m左右为宜，否则由于浮渣堆积和水流的影响，会造成导航浮堤两侧的水位差达到1m左右，严重威胁着导航浮堤的安全运行，如何解决这方面的问题，还有很多值得探讨的地方，如我们也想增设活动拦污浮排、移动导航浮堤等方案，这都有待进一步去研究解决。
    5、坝顶门机
    岩滩水电站坝顶2×2500kN门机，两个钓钩同步采用通过两个卷筒的开式大齿轮直接传动，此方式给运行和维护都带来较大的影响：两主钩的调平难度大、当单边电机或制动器出问题时，会造成大齿轮咬伤和基础松动等设备损坏现象。这应引起今后设计的改进。
    岩滩水电站投产发电10年来，金属结构的运行也由初期的不稳定到现在稳定运行，认真总结金属结构在岩滩的设计、安装、运行等经验和教训，为今后的水电建设与运行提供宝贵的财富。