探索水电站金属结构设计

 柬埔寨甘再水电站PH1电站枢纽金属结构设备分别布置在发电引水隧洞及厂房尾水建筑物的相关部位；反调节堰枢纽(PH2电站)金属结构设备分别布置在下游反调节堰、河床贯流机组厂房及尾水建筑物的相关部位。

1PH1电站枢纽金属结构设计

1．1电站基本资料

进水口坝顶高程153．00in最大可能洪水位(PMF)151．88in正常蓄水位(NWL)150．00m死水位(DWL)130．00m1．2金属结构设备概况本电站金属结构主要包括进水口闸门、拦污栅、尾水闸门及其启闭设备。电站共布置各类闸门门槽、拦污栅栅槽1O孔，设置闸门和拦污栅8扇，各类启闭设备3台(套)。金属结构设备总工程量约为535．3t，其中闸门、拦污栅重约202．3t，门槽埋件重148．8t，启闭设备重约170t，启闭设备埋件重约13．9t。

1．3金属结构设计

1．3．1进水口闸门及拦污栅

PH1电站进水口布置主拦污栅栅槽、副拦污栅栅槽各3孔，其中主拦污栅栅叶每孔1扇，副拦污栅栅叶3孔共用1扇。清污方式为提栅清污，即需要清污时先将副拦污栅落下，再将主拦污栅提至清污平台进行人工清污。电站进口主、副拦污栅均采用直立式平面滑动拦污栅。主拦污栅孔口尺寸(宽X高)为5mX15m，设计水头4nl。底槛高程为115m，栅叶采用平面焊接结构，滑动支承，动水启闭，提栅水头≤2m。副拦污栅孑L口尺寸(宽×高)为5mx11．35rn，设计水头4m，底槛高程为115m，栅叶采用平面焊接结构，滑动支承，动水启闭，提栅水头≤2m。副栅平时锁定在孔口上方151．2m平台上。栅叶主要材料为Q345B，栅槽埋件包括主、反轨，底坎等，均为型钢与钢板焊接件，主要材料为Q345B。拦污栅由布置在孔口顶部排架上的2x400kN桥式启闭机配合液压自动抓梁操作。3孔拦污栅向下游收缩成1孔，设电站进水口事故闸f11道，闸门底坎高程为115m，孔口宽8m，孑L口高9m，设计水头35m。动闭静启，采用平面滑动闸门，水封设在下游侧。门顶设充水阀充水平压，启门允许水压差≤5m。主支承采用复合材料滑道，反向支承采用铸铁滑块。全门共设4个侧轮装置，主滑道、反滑块均通过螺栓连接固定于闸门上。门叶设有锁锭座平时锁定在孔口上方150．3m平台上。闸门为双吊点，按运输要求分节，工地组焊，底节为箱形主梁，其余各节均为双主梁结构。门叶主要材料为Q345B。顶、侧止水采用“P”形止水橡皮，底止水为条形止水橡皮。门槽形式为I形，槽宽1．7m，深0．9m，宽深比1．9。门槽埋件包括主、反轨，侧柜，底坎，门楣等，均为型钢与钢板焊接件，主要材料为Q345B。闸门由2X1600kN固定卷扬式启闭机。

1．3．2尾水检修闸门

尾水检修闸门共3孔，闸门底坎高程为13．907In，孔口宽8m，高3．63m，设计水头26m。静水启闭，采用平面滑动闸门，水封设在上游侧。平压方式为旁通管充水，启门允许水压差≤1m。主支承采用复合材料滑道，反向支承采用铰式反向弹性滑块。全门共设4个侧轮装置，主滑道、反滑块均通过螺栓连接固定于闸门上。门叶设有锁锭座以便闸门平时锁锭用。闸门为双吊点，按运输要求分节，在工地组焊，各节均为双主梁结构。门叶主要材料为Q345B。顶、侧止水采用“P”形止水橡皮，底止水为条形止水橡皮。门槽形式为I形，槽宽1．25m，深0．6m，宽深比2．08。门槽埋件包括：主、反轨和侧轨、底坎、门楣等，均为型钢与钢板焊接件，主要材料为Q345B。闸门由2x200kN尾水门机启闭。门叶平时锁定在孔口上方39．3ITI平台上。

1．3．3启闭设备

1．3．3．1坝顶2x400kN桥式启闭机

2x400kN桥式启闭机布置于电站进水口排架上，安装高程169．00m，配拦污栅液压自动抓梁1套。启闭机主要用于主、副拦污栅的启闭和坝面零星物品的吊运。起升容量2x400kN，总起升高度45m，吊点间距2．8m，大车轨距8rn，小车轨距5m。

1．3．3．22x1600kN固定卷扬式启闭机

2xl600kN固定卷扬式启闭机布置于电站进水口事故闸门孔口顶部排架上，安装高程169．001TI，用于事故闸门的启闭。起升容量2X1600kN，总起升高度45I1，起升速度1．6m／min，吊点间距6m01．3．3．3尾水2x200kN单向门式启闭机2x200kN单向门式启闭机布置于电站尾水平台上，安装高程41．00m，配尾水检修闸门液压自动抓梁1套。启闭机主要用于尾水检修闸门的启闭和坝面零星物品的吊运。起升容量2x200kN，总起升高度30m，起升速度2m／min，吊点间距3m，轨距3．5ITI。

2反调节堰枢纽(PH2)电站枢纽金属结构设计

2．1电站基本资料堰顶高程

31．001TI校核洪水位30．30In设计洪水位30．08m正常蓄水位25．00in尾水平台高程31．00Il校核尾水位29．46nl设计尾水位28．95m满发尾水位17．771TI。

2．2金属结构设备概况

本电站金属结构设备主要包括分布于电站进水口、电站厂房尾水、泄洪冲沙闸等部位的闸门、拦污栅及其启闭设备，担负着整个枢纽控制水位、渲泄洪水、排沙排污及保护机组正常运行等任务。整个枢纽共布置各类闸门门槽、拦污栅栅槽l8孔，设置闸门和拦污栅16扇，各类启闭设备3台(套)。金属结构设备总工程量为616．5t，其中闸门、拦污栅(含加重)重约286．6t，门槽埋件重139．4t，启闭设备重约165t，启闭设备埋件重约26t。

2．3金属结构设计

2．3．1进水口闸门及拦污栅

PH2电站装机4台，其中1～3号为3台大机，4号为1台小机。电站进水口布置主拦污栅、副拦污栅、检修闸门各4孔，副拦污栅与检修闸门共槽布置。进水口拦污栅采用直立式主、副拦污栅拦污，提栅清污方案。前道栅为主栅，后道栅为副栅，清污时将副栅入槽，提出主栅至清污平台进行人工清污。电站进口主拦污栅4孔4扇，其中大机3孔3扇，小机1孔1扇，均采用直立式平面滑动拦污栅。大机主拦污栅孔口尺寸(宽×高)为5．31m×8．94m，设计水头4m。底槛高程为9．633m，栅叶采用平面焊接结构，滑动支承，动水启闭，提栅水头≤2m。小机主拦污栅孔口尺寸(宽×高)为2．65m×4．36m，设计水头4m，底槛高程为11．175m，栅叶采用平面焊接结构，滑动支承，动水启闭，提栅水头≤2ITI。电站大机进口副拦污栅3孔共用1扇，与检修闸门共槽，采用直立式平面滑动拦污栅。孔口尺寸(宽×高)为5．31m~6．71m，设计水头4m，底槛高程为8．561TI，栅叶采用平面焊接结构、滑动支承、动水启闭，提栅水头≤2m。小机副拦污栅1扇，与检修闸门共槽，采用直立式平面滑动拦污栅。孔口尺寸(宽×高)为2．65m~2．98m，设计水头4rn，底槛高程为11．175m，栅叶采用平面焊接结构、滑动支承、动水启闭，提栅水头≤2m。拦污栅由布置在堰顶的800kN双向门机配合液压自动抓梁操作。电站进水口检修闸门共4孔，考虑初期发电时挡水每孔各设1扇。正常运行时，1～3号机只留1扇存放于门库中，4号机检修门锁定于孔口上方。1～3号机检修闸门底坎高程为8．56m，孔口宽5．31m，孔口高6．71ITI，设计水头22m。静水启闭，采用平面滑动闸门，水封设在下游侧。门顶设充水阀充水平压，启门允许水压差≤3m。主支承采用钢基铜塑滑道，反向支承采用铸钢滑块。全门共设4个侧挡装置，主滑道、反滑块均通过螺栓连接固定于闸门上。门叶设有锁锭座以便闸门平时锁锭用。闸门为单吊点，按运输要求分节，在工地组焊，每节均为双主梁结构。顶、侧止水采用“P”形止水橡皮，底止水为条形止水橡皮。门槽形式为I形，槽宽1m，深0．7m，宽深比1．4。门槽埋件包括主、反轨和底坎，门楣等，均为型钢与钢板焊接件。闸门由800kN坝顶门式启闭机通过液压抓梁启闭。4号机检修闸门底坎高程为11．175m，孔口宽2．65m，高2．98m，设计水头19m。静水启闭，采用平面滑动闸门，水封设在下游侧。平压方式为小开度提门充水平压，启门允许水压差≤1m。主支承采用HTN复合材料滑块，反向支承采用铸钢滑块。全门共设4个侧挡装置，主滑道、反滑块均通过螺栓连接固定于闸门上。门叶设有锁锭座平时可锁定于孑L口上方，闸门为单吊点。顶、侧止水采用“P”形止水橡皮，底止水为条形止水橡皮。门槽形式为I形，槽宽0．55m，深0．43m，宽深比1．3。门槽埋件包括主、反轨和底坎、门楣等，均为型钢与钢板焊接件。闸门由800kN坝顶门式启闭机通过液压抓梁启闭。

2．3．2尾水事故闸门

尾水事故闸门位于尾水出口处，4台机组设尾水事故闸门槽4孑L，4扇闸门，满足机组检修、初期发电的需要。闸门为下游定轮、上游滑块支承平面钢闸门。水封设在上游侧，顶、侧止水采用双头“P”形止水橡皮，底止水为条形止水橡皮。侧向支承为简支式侧轮装置。1～3号机尾水事故闸门底坎高程为8．44m，孑L口宽5．12m，高5．12m，设计水头21m。动水闭门、静水启门，旁通管充水，允许提门水压差不大于1m。闸门为双吊点，按运输要求分节，工地组焊，各节均为双主梁结构。主支承为定轮，反向为滑块。门槽形式为I形，槽宽1．06m，深0．66m，宽深比1．6。门槽埋件包括主、反轨和底坎，门楣等，主轨为铸件，其余均为型钢与钢板焊接件。闸门平时锁定于门槽上部，由2~320kN尾水门机通过液压抓梁操作。4号机尾水事故闸门底坎高程为8．12ITI，孔口宽3．59nl，高2．58II1，设计水头21m。动水闭门、静水启门，旁通管充水，允许提门水压差不大于lm。闸门为双吊点，为双主梁结构。主支承为定轮，反向为滑块。门槽形式为I形，槽宽0．73ITI，深0．66in，宽深比1．1。门槽埋件包括主、反轨和底坎，门楣等，主轨为铸件，其余均为型钢与钢板焊接件。闸门平时锁定于门槽上部，由2~320kN尾水门机通过液压抓梁操作。

2．3．3泄水、排沙建筑物闸门

PH2水电站工程泄水建筑物为1孔泄洪冲沙闸，布置在电站进水口的左侧。泄洪冲沙闸主要承担枢纽的泄洪和排沙排污的任务。泄洪冲沙闸进口处依次设1孔事故闸门门槽和1孔弧形工作闸门门槽。泄洪冲沙闸事故闸门设置在弧形工作闸门上游，底坎高程为13．00m，孑L口宽6ITI，高4．6IIl，设计水头12m。该闸门动水闭门，充水阀充水平压后，静水启门，启门水头≤3m。主支承采用定轮。水封和面板均设在上游侧，侧止水采用“P”形止水橡皮并预压4mm以确保封水效果，底止水为条形止水橡皮。门叶两侧设侧向导轮，以防止闸门运行时出现歪斜，使闸门卡死。事故闸门为双吊点。门槽形式为I形，门槽宽0．85m，深0．55m，宽深比1．55。门槽由主、反轨、门楣及底坎埋件组成，均为型钢与钢板焊接件。闸门由800kN坝顶门式启闭机通过液压抓梁启闭，闸门平时放置于门库中。泄洪冲沙闸工作闸门底坎高程为13．00m，孔口宽6m，高4m，设计水头121TI。闸门动水启闭，有局开要求。门型为双主横梁直支臂弧形闸门，弧面半径7m，为保证水流下泄时不冲刷弧门铰座，弧门支铰高程确定为18．40m，主框架为直支臂竹形框架，主梁与支臂均为箱形结构，支铰形式为球铰，支铰轴承为自润滑球面滑动轴承。侧止水采用方头“P”形止水橡皮，顶止水为圆头“P”形止水橡皮，底止水为条形止水橡皮。门叶两侧设侧向滑块。闸门为单吊点。【作闸门按运输要求分节，在工地组焊成整体。门槽由侧轨、门楣及底坎埋件组成，均为型钢与钢板焊接件。闸门由1000kN／400kN液压启闭机启闭。

2．3．4启闭设备

2．3．4．1坝顶800kN双向门式启闭机800kN坝顶门机布置于电站进水口平台，安装高程31．00tn，配1～3号机主、副拦污栅、检修闸门液压自动抓梁1套，4号机主、副拦污栅、检修闸门液压自动抓梁1套，泄洪冲沙闸事故闸门液压自动抓梁1套。门机主启升用于机组检修闸门，主、副拦污栅及泄洪冲沙闸检修闸门的启闭和坝面零星物品的吊运。主起升容量800kN，总起升高度30m，轨面以上启升高度11m，大车轨距6．4ITI。

2．3．4．2尾水2~320kN单向门式启闭机2~320kN尾水门机布置于尾水平台，安装高程31．00m，配尾水事故闸门液压自动抓梁1套。门机用于尾水事故闸门的启闭和坝面零星物品的吊运。主起升容量2~320kN，总起升高度28m，轨面以上起升高度6．5m，大车轨距3．5m。

2．3．4．3泄洪冲沙闸工作闸门启闭机泄洪冲沙闸弧形工作闸门液压启闭机采用单缸摆动式液压启闭机，启闭力1000kN／400kN，工作行程5．95m，最大行程6．15m。活塞速度0～0．87m／min(启门)0～0．54m／rain(闭门)。活塞杆下吊头与闸门上吊耳铰接，油缸与闸室上方机架上的轴承座铰接，控制部分、油箱控制阀组及油泵电机组布置在坝顶操作机房内。现地及远方均能实现对弧形工作闸门的启闭操作，液压启闭机的检修由临时设备操作。

3结语

甘再水电站金属结构设计结合电站水工枢纽布置，合理设置了各部位闸门、拦污栅结构形式，支承方式，止水形式等，并根据各类闸门工作运行要求，合理配置了启闭设备，既节约了投资，又保证了枢纽安全、可靠的运行要求。