革什扎河吉牛水电站的金属结构设计

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摘 要：革什扎河吉牛水电站为典型的低闸引水式电站，其金属结构包括泄水系统、引水系统及尾水系统的闸门及启闭机设备。介绍该电站各部位闸门、启闭机的布置、选型等设计特点，并总结工程设计经验。

关键词：吉牛水电站 金属结构 回转式清污机

中图分类号：TV34 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）011-114-02

1 概述

吉牛水电站位于甘孜州丹巴县革什扎河干流上，是革什扎河“一库四级”水电开发方案的最后一级。电站共装2台冲击式水轮发电机组，总装机容量20MW，为单一发电工程，无灌溉、防洪等要求。水库正常蓄水位2378.00m，总库容 197.5万m3，具有日调节性能。引水线路全长22.4km，额定引用流量60.28m3/s，为典型的低闸引水式电站。

吉牛水电站金属结构包括泄水系统、引水系统和尾水系统三部分的闸门和启闭设备，各部位闸门、启闭机的选型及设计情况介绍如下。

2 首部枢纽布置概况

首部枢纽闸坝从右至左依次布置右岸挡水坝段、泄洪闸、冲沙闸、左岸挡水坝段，取水口侧向布置于河道左岸，在主河床布置一孔冲沙闸和两孔泄洪闸，构成“正向冲沙、泄洪，侧向取水”的引水防沙和泄洪冲沙的枢纽布置体系，如图1所示。

3 泄水系统的闸门与启闭设备

泄水系统的金属结构由两孔泄洪闸和一孔冲沙闸的闸门和启闭设备组成。泄洪闸和冲沙闸采用同一底坎高程2362.00m，底坎以上高1.2m范围的流道布置有厚12mm材料为Q235B的钢衬。坝顶高程2380.00m，坝前正常蓄水位为2378.00m，设计洪水位为2371.77m，校核洪水位为2369.76m。

3.1 泄洪闸的闸门与启闭机

泄洪闸位于主河床上，共两孔，底坎高程为2362.00m。其主要作用是泄洪期泄洪，由于闸门为动水启闭，且有局部开启控制流量要求，而弧形闸门无门槽边界突变，水流顺畅，因此设置两扇弧形工作闸门。为检修和维护工作闸门及门槽，在工作闸门前面设置检修闸门，两孔共用一扇门叶。

3.1.1 泄洪闸工作闸门与启闭机

工作闸门按正常蓄水位2378.00m设计，孔口尺寸为616m（宽福克罚峦判臀笨字骱崃褐敝П刍⌒握⒚牛捎米匀蠡亟谥岢校芩沽ξ438kN。闸门支铰高度7.5m，面板曲率半径为10m。闸门的主横梁及支臂均为箱型梁结构，顶水封采用P60A橡塑水封固定在门叶上，在闸门关闭后起封水作用，另在门槽顶楣上设一道外PL-B型橡塑水封，在闸门开启过程中防止门顶缝隙射水；侧水封为P45B方形橡塑水封，底水封为条形橡胶水封。

闸门为动水启闭，双吊点起吊（间距5.5m），可局部开启，由行程为4.8m，容量为20kN的悬挂式液压启闭机操作。油缸上铰点与埋设在闸墩内的上部支座相连，油缸活塞杆的下端与闸门边梁腹板上的吊耳相连。液压启闭机可现地操作，也可通过安装在闸首值班室的闸门现地控制单元（5LCU）实现远方控制。

3.1.2 泄洪闸检修闸门与启闭机

检修闸门按正常蓄水位2378.00m设计，孔口尺寸为62-16m，门型为潜孔平面滑动闸门，面板和水封均设在下游侧，总水压力为5517kN。门叶结构主要材料为Q235B，沿高度方向分为3节制造、运输，下2节于工地焊接成一整体，上节通过销轴加活动联接板与下2节联接；节间水封位于上节底部，节间充水的开启行程为0～120mm。顶、侧水封采用P60A橡塑水封，底水封为条型橡胶水封。闸门主支承采用NL150型滑道，并设有8套悬臂式侧轮导向装置。

闸门为静水启闭，单吊点起吊，启门时先起吊上节门叶约100mm进行节间充水，待上下游水位差小于3m后提起整扇门叶，由坝顶630/50kN单向门机通过拉杆操作。

泄洪闸闸门、启闭机设备的布置情况如图2所示。

3.2 冲沙闸的闸门与启闭机

冲沙闸位于泄洪闸的左侧，共一孔，底坎高程为2362.00m，其主要作用是排沙，兼顾泄洪，设有一扇工作闸门和一扇检修闸门。

3.2.1 冲沙闸工作闸门与启闭机

工作闸门按正常蓄水位2378.00m设计，孔口尺寸为2.516m，门型为潜孔主纵梁直支臂弧形闸门，采用自关节轴承，总水压力为2369kN。闸门支铰高度7.5m，面板曲率半径为10m。闸门的主纵梁和支臂为工字梁结构，水封设置与泄洪闸工作闸门类似，不再赘叙。

闸门为动水启闭，可局部开启，由行程为4.8m，容量为630kN的悬挂式液压启闭机操作。油缸上铰点与锚固在孔口上方的油缸支座相连，油缸活塞杆的下端与闸门纵梁腹板上的吊耳相连。液压启闭机可现地操作，也可通过安装在闸首值班室的闸门现地控制单元（5LCU）实现远方控制。

3.2.2 冲沙闸检修闸门与启闭机

检修闸门按正常蓄水位2378.00m设计，孔口尺寸为2.5-16m，门型为潜孔平面滑动闸门，面板和水封均设在下游侧，总水压力为2725kN。门叶结构主要材料为Q235B，整体制造、运输。闸门主支承采用NL150型滑道，并设有6个侧导向装置。顶、侧水封采用P60A橡塑水封，底水封为条型橡胶水封。

闸门为静水启闭，单吊点起吊，启门时先将门叶提起约100mm进行小开度充水，待上下游水位差小于3m后启门，由坝顶630/50kN单向门机通过拉杆操作。

冲沙闸闸门、启闭机设备的立面布置情况与泄洪闸（图2）类似。

4 引水系统的闸门与启闭设备

引水系统的金属结构设备由取水口回转式清污机、进水口事故闸门及启闭设备、引水隧洞施工支洞封堵闸门三部分组成。

4.1 取水口回转式清污机

取水口位于河床的左岸，通过中墩分隔为两孔，底坎高程为2367.00m。

为防止污物进入水轮机，每孔设置一套露顶回转式清污机进行拦污、清污，污物直接输送至坝面皮带输送机和料斗中，再由皮带输送机输送至卸污平台或直接转运至指定位置。两套回转式清污机共用一套皮带输送机及料斗。

回转式清污机的孔口尺寸为5-4m，按70倾斜布置￥条净距危mm。在回转式清污机前后埋设有测量水位差装置，当污物堵塞致使回转式清污机前、后水位差大于2.5m时，通过声光报警信号提醒进行清污作业。因回转式清污机水下结构的破坏几率较小，其检修可在机组停机检修时择机进行，采用20kN手动葫芦将回转式清污机栅体旋转起吊并锁定在坝面上进行维修。

4.2 引水隧洞进口事故闸门与启闭机

引水隧洞进水闸位于取水口后约20m处，进口布置有一扇事故闸门，用于引水隧洞检修及下游流道的事故保护。事故闸门的底坎高程为2362.80m。

事故闸门按正常蓄水位2378.00m设计，孔口尺寸为5.66-15.2m，门型为潜孔平面定轮闸门，面板及水封设在上游侧， 700mm简支式定轮支承，总水压力为4613kN。门叶结构主要材料为Q345B，沿高度方向分上下2节制作、运输，在工地焊接成一整体。定轮直径为 700mm，定轮材料ZG310-570铸钢，轴材料为40Cr合金钢，定轮轴直径130mm，轴承为FZ-8自轴套。顶、侧水封采用P60A橡塑水封，底水封为条形橡胶水封。

闸门可动水闭门，小开度向引水隧洞内充水平压后启门。闸门由设置在2389.00m高程启闭机房内的800kN固定卷扬式启闭机现地操作，并可通过安装在闸首值班室的闸门现地控制单元（5LCU）实现远方状态监视。事故闸门平时锁定在坝顶平台上。

4.3 引水隧洞施工支洞封堵闸门

由于引水隧洞长达22.4km，考虑到今后对引水隧洞的维护和检修，分别在2#、4#、7#和10#在施工支洞与主洞交叉处留有进人孔，并设置封堵闸门。闸门孔口尺寸为2.480m，门型为潜孔平面铰链闸门，总水压力为4741kN。门叶结构主要材料为Q235B，布置5根焊接工字形横梁，中间设纵隔板，边梁为工字形焊接结构，门底设滚轮，门侧设置两个铰链与门槽埋件相连，水封为 型橡胶水封。

闸门操作方式为无水条件下人工启闭，闸门封闭进人孔时，采用螺栓将门叶与埋件进行固定，完全关紧时水封压缩4mm，应保证水封均匀接触止水座板。当引水隧洞处于有水状态时，严禁开启封堵闸门。

引水系统闸门、启闭机设备的布置情况如图3所示。

5 尾水系统的闸门与启闭设备

为了方便施工期挡水、机组检修以及防止尾水高于最高发电尾水位时水流倒灌现象，在尾水管出口设有检修闸门。两台机组共两孔，设置两扇检修闸门，为了提高操作效率，每扇闸门各设一套启闭设备。厂房的尾水校核洪水位为1869.89m，最高发电尾水位为1867.34m，闸门底坎高程为1863.84m，尾水操作平台高程为1873.55m。

检修闸门按尾水校核洪水位1869.89m设计，孔口尺寸为5m41m-6.05m，门型为潜孔式平面滑动闸门，面板和水封设在上游侧，总水压力为876kN。门叶结构主要材料为Q235B，沿高度方向分为2节制造、运输。闸门上游侧主支承采用平面铸铁滑道，下游侧设有弹簧反轮装置。顶、侧水封采用P45A橡塑水封，底水封为条型橡胶水封。

闸门为静水启闭，由20kN固定式电动葫芦操作，双吊点起吊（间距3.24m），启门时，先将门叶提起约80mm进行小开度充水，待上、下游水位差小于1m后启门。闸门平时锁定在尾水操作平台上。

6 结语

（1）本文重点介绍了吉牛水电站的金属结构布置，论述了工程各部位闸门、启闭机的选型、布置等设计特点，对类似布置的工程具有实际参考价值。

（2）吉牛水电站即将投运发电，对相关设计进行梳理、总结与分析，对设计经验的提炼、工程的可靠运行具有现实意义。