馬美香，蔡銀輝

(1.國(guó)電大渡河瀑布溝水力發(fā)電總廠，四川 雅安 625300；2.國(guó)電大渡河檢修安裝有限公司，四川 樂山 614900)

某水電站裝設(shè)4臺(tái)165 MW軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組，水電站樞紐工程由河床式廠房、窯洞式安裝間、泄洪閘、沖沙閘、擋水壩等建筑物組成，壩頂高程662.50 m。4臺(tái)機(jī)組進(jìn)水口分布在壩體下，在每臺(tái)機(jī)組進(jìn)水口處設(shè)置三扇檢修閘門，在檢修閘門后設(shè)置三扇事故閘門，事故閘門一門一機(jī)布置，在每臺(tái)機(jī)組尾水出口設(shè)置三扇尾水閘門。

機(jī)組進(jìn)水口事故閘門為潛孔、平面、滑動(dòng)閘門，孔口尺寸6.2×16.228-55.645 m(寬×高-水頭)，門槽底坎高程604.35 m，單扇閘門重125 861 kg，門體支承為MGA鋼復(fù)平面滑道、反向鋼滑塊，頂、側(cè)止水采用橡塑水封P60A，底止水為條形橡皮，門體吊點(diǎn)采用單吊點(diǎn)。啟閉條件為動(dòng)水閉門、充水閥充水平壓后靜水啟門。門葉主要材料Q345B，門槽主要材料Q345，止水座板為1Cr18Ni9Ti。閘門為焊接結(jié)構(gòu)，門葉主橫梁為焊接組合工字梁，縱隔板為實(shí)腹T型焊接結(jié)構(gòu)，其止水座面及結(jié)合面采用機(jī)加工，加工后的表面粗糙度Ra 12.5 μm。門槽埋件包括主軌、反軌、底檻等，均為焊接組合結(jié)構(gòu)，其不銹鋼止水面及不銹鋼支承面采用機(jī)加工，加工后的表面粗糙度Ra 3.2 μm。

5 000 kN固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)安裝在壩面662.5 m上的排架上，主要由機(jī)架、電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、聯(lián)軸器、減速器、小齒輪裝置、卷筒裝置、開度儀裝置、滑輪裝置和電氣設(shè)備組成。

1 故障情況

電站3號(hào)發(fā)電機(jī)組檢修后進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，機(jī)組進(jìn)水口3號(hào)事故閘門在遠(yuǎn)程啟閉試驗(yàn)過程中發(fā)生卡阻，閘門在提升高度14 m時(shí)荷重超載報(bào)警，閘門提升程序停止。

2 原因分析

閘門發(fā)生卡阻后，對(duì)閘門門槽、門體、吊頭、鋼絲繩等進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)吊頭一側(cè)配重塊脫落并被鋼絲繩纏繞，吊頭動(dòng)滑輪1槽鋼絲繩脫槽并拉傷護(hù)板。如圖1所示。

圖1 吊頭配重塊脫落圖

結(jié)合試驗(yàn)流程及現(xiàn)場(chǎng)檢查分析，閘門試驗(yàn)過程中下落至全關(guān)位置后，開度傳感器故障導(dǎo)致啟閉機(jī)未收到控制程序停止指令而繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，卷筒上的鋼絲繩繼續(xù)下放松弛繼而在吊頭動(dòng)滑輪下方形成堆積纏繞，隨后在閘門起升過程中松弛鋼絲繩纏繞吊頭配重塊(4顆M24螺栓)將其固定螺栓剪斷，配重塊脫落后被鋼絲繩掛住進(jìn)而卡于吊頭與閘門連接夾板處，鋼絲繩一側(cè)也卡于吊頭與夾板之間，最終導(dǎo)致鋼絲繩受力卡死無法傳動(dòng)，閘門荷重超載無法提升(見圖2、圖3)。

圖2 吊頭鋼絲繩脫槽情況圖

圖3 吊頭完好狀態(tài)圖

3 方案及處理

由于閘門處于一定起升高度，要處理鋼絲繩纏繞，必須首先固定閘門防止其移動(dòng)，避免移動(dòng)過程中造成鋼絲繩受力過大發(fā)生斷裂造成門體墜落、鋼絲繩甩出等事故，基于此前提，經(jīng)過研究形成了以下方案。

3.1 方案一

在閘門門體下方進(jìn)行支撐，采用墊枕木、搭建鋼支撐等方式對(duì)門體進(jìn)行固定(防止門體下移)后，再通過啟閉機(jī)下落吊頭松弛鋼絲繩，消除纏繞故障后實(shí)行閘門正常啟閉。

但由于閘門下方底坎為斜面(見圖4)，閘門卡阻位置高度較高(14 m)，此方案施工難度較大，且工期時(shí)間長(zhǎng)。

圖4 閘門底部示意圖

3.2 方案二

在閘門上方通過在門槽中焊接鋼結(jié)構(gòu)固定點(diǎn)，然后采用鋼梁或其他連接裝置固定閘門于當(dāng)前位置，防止閘門移動(dòng)，然后啟動(dòng)啟閉機(jī)下落吊頭松弛鋼絲繩消除纏繞故障。

此方案門槽固定點(diǎn)、門體連接點(diǎn)焊接施工難度、工作量均較大，且閘門門體自重125 t，普通焊接點(diǎn)強(qiáng)度難以承受如此重量。

3.3 方案三

通過啟閉機(jī)上方下放2根等徑鋼絲繩，用卡環(huán)分別鎖住吊頭動(dòng)滑輪(8槽，兩邊為動(dòng)繩，平衡輪在中間兩槽)兩邊動(dòng)繩，然后啟動(dòng)啟閉機(jī)下落松弛鋼絲繩消除纏繞故障[1-2]。單扇閘門重量為125 861 kg，正常情況下16根鋼絲繩每根承重約7 866 kg。鎖定上游側(cè)2根動(dòng)繩(見圖5)后承重鋼繩剩余14根，每根鋼絲繩承重約8 990 kg，φ 54鋼絲繩安全起重量約為33 000 kg，鋼絲繩承重在安全范圍內(nèi)。

圖5 閘門吊頭動(dòng)滑輪繞繩示意圖

此方案操作便捷，實(shí)施難度較小，作業(yè)人員可在孔口上方作業(yè)，安全風(fēng)險(xiǎn)也較小。

3.4 處理

通過對(duì)各站方案比較論證，最終選用第三種方案作為實(shí)施方案。利用大壩門式起重機(jī)400 t主鉤吊下2根直徑φ 56 mm長(zhǎng)15 m鋼絲繩與閘門吊頭2根上游側(cè)動(dòng)繩(型號(hào)54ZAB6×36SW+IWR-1870ZS)通過φ 56卡環(huán)(每根8個(gè)卡環(huán))進(jìn)行鎖固，見圖6，然后啟動(dòng)啟閉機(jī)緩慢運(yùn)行，觀察(在安全位置)鋼絲繩卡環(huán)是否鎖緊受力，閘門是否位移。確認(rèn)鋼絲繩無松動(dòng)及相互位移、閘門無位移、各部分無異常后，對(duì)脫落平衡塊固定于吊頭上，然后啟動(dòng)啟閉機(jī)下落鋼絲繩，吊頭動(dòng)滑輪2根動(dòng)繩緩慢下落松弛[3]。

圖6 鋼絲繩鎖緊情況圖

鋼絲繩松弛裕度滿足要求后，作業(yè)人員通過手拉葫蘆將平衡塊放置于閘門門體上，再用手拉葫蘆輔助拉出卡于吊頭夾板間的鋼絲繩，使松弛鋼絲繩下垂部分無卡阻、阻擋。檢查鋼絲繩是否受損情況及范圍，經(jīng)過檢查鋼絲繩存在部分?jǐn)嘟z，但受損情況滿足規(guī)范要求，可以繼續(xù)使用。

啟動(dòng)啟閉機(jī)緩慢收緊鋼絲繩，使脫槽鋼絲繩歸位。啟閉機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，閘門向上運(yùn)動(dòng)，通過門式起重機(jī)下放的2根鋼絲繩出現(xiàn)松弛，鋼絲繩鎖緊卡環(huán)不再受力后停止啟閉機(jī)。

拆除鋼絲繩鎖緊卡環(huán)，撤離門式起重機(jī)及下方鋼絲繩，恢復(fù)吊頭滑輪槽拉傷護(hù)板，復(fù)位吊頭配重塊，修復(fù)開度傳感器，試運(yùn)行閘門無異常后投入運(yùn)行[4]。

4 結(jié) 語

水電站機(jī)組進(jìn)水口事故閘門作為設(shè)備故障情況下的安全保障，發(fā)揮著重要作用，其一旦發(fā)生故障，直接影響發(fā)電設(shè)備是否可以安全的投入運(yùn)行，本文通過對(duì)閘門吊頭發(fā)生鋼絲繩纏繞故障的分析研究及處理，采用科學(xué)、有效的方法快速解決了故障，消除了隱患，為發(fā)電機(jī)組按時(shí)投入運(yùn)行，避免了損失作出了重要貢獻(xiàn)。此類故障的處理方案也可為其他閘門吊頭鋼絲繩類似故障提供處理借鑒、參考，促進(jìn)水電設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。