阿海水電站金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布置

第第頁阿海水電站金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布置摘要：阿海水電站位于金沙江中游河段，是金沙江中游河段一庫八級開發(fā)方案的第四級，本文對阿海水電站的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布置進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹。

關(guān)鍵詞：阿海水電站金屬結(jié)構(gòu)總體布置

【分類號】TV34

1工程及金屬結(jié)構(gòu)布置概況

阿海水電站位于云南省麗江市玉龍縣（右岸）與寧蒗縣（左岸）交界的金沙江中游河段，是金沙江中游河段一庫八級的第四級，上游與梨園水電站相銜接，下游為金安橋水電站。電站水庫正常蓄水位EL.1504.00m，死水位EL.1492.00m，校核洪水位EL.1507.484m，壩頂高程EL.1510.00m，最大壩高132m?？値烊?.06×108m3，調(diào)節(jié)庫容2.38×108m3，具有日調(diào)節(jié)能力。多年平均發(fā)電量單獨(dú)運(yùn)行為80.98×108kW.h，聯(lián)合運(yùn)行為89.52×108kW.h。

電站安裝5臺400MW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量2000MW，電站建成后將成為云南電網(wǎng)的骨干電源之一，對彌補(bǔ)云南省和西電東送電力電量的不足，增強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)峰能力，促進(jìn)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行和提高供電質(zhì)量等具有重要作用。

電站樞紐由碾壓混凝土重力壩、左岸溢流表孔、左岸泄洪沖沙底孔、右岸沖沙底孔、壩后主副廠房等組成，主要建筑物呈“一”字形布置。

電站金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備根據(jù)水工建筑物的布置要求，分為引水發(fā)電系統(tǒng)、泄洪沖沙系統(tǒng)及導(dǎo)流系統(tǒng)三個(gè)部分。整個(gè)電站共設(shè)有閘門及攔污柵60扇（其中閘門33扇，攔污柵27扇）；門槽及攔污柵槽埋件92套（其中閘門槽42套，攔污柵槽50套）；各類啟閉機(jī)21臺（其中雙向門機(jī)1臺，單向門機(jī)2臺，固定式卷揚(yáng)機(jī)4臺，液壓啟閉機(jī)14臺）。金屬結(jié)構(gòu)總量約12723.42噸。

2引水發(fā)電系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備

引水發(fā)電系統(tǒng)與壩體結(jié)合，采用單管單機(jī)的引水方式，五臺機(jī)組設(shè)有5個(gè)進(jìn)水口。引水發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)水口設(shè)有攔污漂、攔污柵、檢修閘門、快速事故閘門及相應(yīng)啟閉設(shè)備。在廠房的下游尾水管出口設(shè)有尾水檢修閘門及啟閉設(shè)備。

進(jìn)水口攔污漂

為有效阻攔污物進(jìn)入電站進(jìn)水口，特別是在水庫初期蓄水時(shí)，會有大量的樹枝類污物，故在攔污柵前設(shè)置一道能隨水庫水位變化而垂直升降的攔污漂。攔污漂的兩端設(shè)置有凹型鋼結(jié)構(gòu)導(dǎo)槽，其一端布置在大壩左岸泄洪沖沙壩段，另一端布置在水庫右岸，與壩體形成47°角，導(dǎo)槽總高度為20m，導(dǎo)槽底部高程為EL.1490.00m，低于死水位EL.1492.00m，可確保在電站運(yùn)行的整個(gè)水位變動范圍內(nèi)都能有效攔阻污物。

攔污漂兩端直線距離350m，漂體矢高7.5m，水上攔污高度0.5m，水下攔污高度1.785m。整個(gè)漂體由55節(jié)鋼浮箱組成，浮箱間通過鉸軸連接，其中左右端部兩節(jié)為過渡結(jié)構(gòu)，是攔污漂主體和滑輪結(jié)構(gòu)間的過渡裝置，其一端和浮箱結(jié)構(gòu)連接，另一端和滑輪結(jié)構(gòu)連接。

進(jìn)水口攔污柵及啟柵設(shè)備

電站進(jìn)水口攔污柵采用前后雙層垂直布置，前面一層為工作柵槽，后面為檢修柵槽，五個(gè)進(jìn)水口共設(shè)置了25×2孔柵槽、27套柵葉，柵后為五孔連通式結(jié)構(gòu)，當(dāng)部分?jǐn)r污柵被污物堵塞時(shí)，仍能保證每臺機(jī)有足夠的引水量，可減少因污物堵塞而停機(jī)的可能性。攔污柵底檻高程為EL.1460.00m，孔口尺寸4.5m×32m（凈寬×凈高），按承受4m水頭差設(shè)計(jì)，柵條凈距200mm。工作攔污柵和檢修攔污柵的柵葉結(jié)構(gòu)和柵槽形式以及孔口尺寸完全相同，每扇攔污柵體分為11節(jié)制造、運(yùn)輸，每節(jié)柵體布置3根主橫梁，縱向柵條利用橫向螺桿和套筒串接后固定在柵框上，攔污柵采用定輪支承。

攔污柵采用提柵清污的方式清污，利用壩頂雙向門機(jī)的副小車（1000kN）借助液壓自動抓梁進(jìn)行操作，當(dāng)某扇工作柵由于污物較多造成堵塞需要清污時(shí)，將備用柵放置在該工作柵后面的備用柵槽內(nèi)，然后提起工作柵進(jìn)行清污。備用攔污柵葉平時(shí)鎖錠在檢修柵槽頂部。

進(jìn)水口檢修閘門和啟閉設(shè)備

在每臺機(jī)組的進(jìn)水口攔污柵后設(shè)有一道檢修閘門門槽，五個(gè)孔口共用1扇平面檢修閘門門葉，閘門底檻高程為EL.1464.00m，孔口尺寸9m×14m（凈寬×凈高），設(shè)計(jì)水頭40m，總水壓力42277kN。閘門分5節(jié)制造、運(yùn)輸，在工地用鉸軸連成整體。閘門采用下游止水，復(fù)合材料滑道支承，操作條件為靜水啟閉，利用上節(jié)門葉上設(shè)置的充水小門充水平壓后靜水啟門。閘門利用壩頂3200kN/1000kN雙向門機(jī)的主小車通過拉桿進(jìn)行操作。平時(shí)閘門存放在儲門槽內(nèi)，當(dāng)快速事故閘門或壓力鋼管需要檢修時(shí)下閘擋水。

進(jìn)水口快速事故閘門和啟閉設(shè)備

在每臺機(jī)組進(jìn)水口檢修閘門之后均設(shè)置1扇快速事故閘門，共設(shè)置5孔5扇。閘門底檻高程為EL.1464.00m，孔口尺寸9m×12m（凈寬×凈高），設(shè)計(jì)水頭40m，總水壓力37363kN。門葉共分為4節(jié)制造、運(yùn)輸，在工地用鉸軸連成整體。閘門采用下游面板下游止水，帶滾動軸承的滾輪支承。操作條件為動水快速關(guān)閉閘門，靜水啟門，利用門頂設(shè)置的充水小門充水平壓。閘門利用自重閉門，加上采用滾動軸承，有效的降低了啟閉設(shè)備的容量。

機(jī)組及壓力鋼管正常運(yùn)行時(shí)閘門懸吊于孔口門楣上方1.05m的位置并處于待命狀態(tài)，當(dāng)機(jī)組或壓力鋼管發(fā)生事故時(shí)閘門能在3min內(nèi)快速關(guān)閉孔口，以保證機(jī)組安全。該閘門由單缸浮動支承式液壓啟閉機(jī)進(jìn)行操作，啟閉機(jī)啟門力3600kN，閉門力3600kN，工作行程13.3m，液壓缸外徑Φ690mm，內(nèi)徑Φ580mm，活塞桿直徑Φ280mm，桿腔計(jì)算壓力18.42MPa，無桿腔計(jì)算壓力1.0MPa，液壓缸工作狀態(tài)為垂直布置，浮動支承式安裝，可適應(yīng)一定的安裝偏差。每臺液壓啟閉機(jī)設(shè)置一套液壓泵站，5臺液壓啟閉機(jī)共設(shè)置5套液壓泵站，每套液壓泵站設(shè)置兩臺互相備用的油泵電機(jī)組?？焖偈鹿书l門及液壓啟閉機(jī)的工作狀態(tài)可在電站集中控制中心顯示，當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，液壓啟閉機(jī)接受控制中心發(fā)來的信號后快速（≤3min）關(guān)閉閘門。

廠房尾水檢修閘門及啟閉設(shè)備

在每臺機(jī)組的尾水出口處設(shè)置檢修閘門。為減小閘門的寬度，在每臺機(jī)組尾水出口處設(shè)置一中間閘墩，使每臺機(jī)組的尾水出口一分為二，5臺機(jī)組共布置10個(gè)尾水出口。由于施工期間需采用尾水閘門擋水，10個(gè)尾水出口共設(shè)置10扇尾水檢修閘門。閘門底檻高程EL.1386.50m，孔口尺寸為10.37m×9.82m（凈寬×凈高），設(shè)計(jì)水頭52.995m，總水壓力49805kN。閘門分3節(jié)制造、運(yùn)輸，在工地用鉸軸連成整體，采用復(fù)合材料滑道支承。尾水檢修閘門的操作條件為：靜水啟閉，啟門水頭差小于1m，通過水機(jī)專業(yè)埋設(shè)的旁通閥充水平壓。

尾水檢修閘門在電站正常運(yùn)行時(shí)，鎖定在尾水門槽內(nèi)，機(jī)組檢修時(shí)利用尾水2×1600kN單向門機(jī)通過液壓抓梁操作閘門。

尾水門機(jī)布置在尾水平臺上，高程為EL.1442.00m，啟門容量為2×1600kN，揚(yáng)程60m，軌上揚(yáng)高11m，軌距7m，輪距14m。門機(jī)自帶一根液壓自動抓梁。

壩頂雙向門機(jī)

壩頂雙向門機(jī)設(shè)置在高程為EL.1510.00m的壩頂平臺上。門機(jī)為雙向雙小車型式，主小車容量為3200kN，副小車容量為1000kN，主小車位于門機(jī)跨內(nèi)工作，主要作用是啟閉左岸泄洪沖沙底孔事故閘門、右岸沖沙底孔檢修閘門和電站進(jìn)水口檢修閘門；副小車位于門機(jī)主梁上游懸臂段工作，用于啟閉進(jìn)水口攔污柵。門機(jī)主小車總揚(yáng)程45m，軌上揚(yáng)高17m，副小車總揚(yáng)程35m，軌上揚(yáng)高18m，門機(jī)軌距13.5m，輪距11.0m。主小車通過拉桿操作各閘門，副小車通過液壓抓梁操作攔污柵。

3泄洪沖沙系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)

電站的泄洪沖沙系統(tǒng)由左岸泄洪沖沙底孔、右岸沖沙底孔和溢流表孔組成。

一條左岸泄洪沖沙洞布置在廠房壩段左側(cè)和溢洪道中間，該洞進(jìn)口段用砼中墩隔為2孔，金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備由2孔1扇事故閘門和2孔2扇弧形工作閘門及相應(yīng)的啟閉設(shè)備組成。

右岸沖沙底孔緊靠進(jìn)水口壩段的右側(cè)，金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備由1孔1扇檢修閘門、1孔1扇事故閘門和1孔1扇弧形工作閘門及相應(yīng)啟閉設(shè)備等組成。

溢流表孔布置在大壩的左側(cè)，金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備由5孔1扇平面滑動檢修閘門、5孔5扇弧形工作閘門及相應(yīng)啟閉設(shè)備組成。

左岸泄洪沖沙底孔事故閘門與啟閉設(shè)備

左岸泄洪沖沙底孔事故閘門設(shè)置在左岸泄洪沖沙底孔進(jìn)口處，每孔各設(shè)置一道事故閘門門槽，兩個(gè)孔口共用一扇事故閘門門葉。閘門底檻高程為EL.1445.00m，孔口尺寸5m×9m（凈寬×凈高），設(shè)計(jì)水頭59m，設(shè)計(jì)淤沙高度5m，總水壓力和泥沙壓力共27198kN。門葉共分為3節(jié)制造、運(yùn)輸，在工地用鉸軸連成整體。閘門采用上游面板上游止水，帶滾動軸承的滾輪支承。操作條件為動水閉門，利用門上設(shè)置的充水閥充水平壓后靜水啟門。事故閘門的門槽型式采用Ⅱ型結(jié)構(gòu)，為帶錯(cuò)距的較優(yōu)寬深比的門槽，具有較好的水力學(xué)特性。為節(jié)約投資，在設(shè)計(jì)過程中對門槽型式進(jìn)行了優(yōu)化，門槽EL.1468.80m高程以上為擴(kuò)大門槽，只設(shè)側(cè)導(dǎo)向裝置，取消主、反軌。

左岸泄洪沖沙底孔事故閘門利用壩頂3200kN/1000kN雙向門機(jī)的主小車通過拉桿進(jìn)行操作。

左岸泄洪沖沙底孔工作閘門與啟閉設(shè)備

左岸泄洪沖沙底孔弧形工作閘門設(shè)置在左岸泄洪沖沙底孔下游出口處，共2孔2扇。閘門底檻高程為EL.1445.00m，孔口尺寸5m×8m（凈寬×凈高），設(shè)計(jì)水頭59m，設(shè)計(jì)淤沙高度8m，總水壓力和泥沙壓力為31388.2kN，面板曲率半徑為14.5m。該閘門采用主橫梁、直支臂、圓柱鉸結(jié)構(gòu)形式，主橫梁和支臂均為箱形結(jié)構(gòu)，為增加支臂剛度，在上、下支臂之間設(shè)有連接系。閘門兩側(cè)止水為“P”型方頭水封，底止水為板型水封。支鉸軸承采用自潤滑滑動軸承，但設(shè)計(jì)中仍保留有常規(guī)注油潤滑油孔，作為自潤滑不理想或失效時(shí)的后備措施。閘門的操作條件為動水啟閉，可局部開啟。

弧形閘門采用單缸雙作用搖擺式液壓啟閉機(jī)操作，啟閉機(jī)啟門力3600kN，閉門力1000kN，工作行程10.633m，液壓缸外徑Φ740mm，內(nèi)徑Φ620mm，活塞桿直徑Φ380mm，桿腔計(jì)算壓力19.1MPa，無桿腔計(jì)算壓力3.3MPa。每臺液壓啟閉機(jī)設(shè)置一個(gè)液壓泵站，每套液壓泵站設(shè)置兩臺互為備用的油泵電機(jī)組。閘門及液壓啟閉機(jī)的工作狀態(tài)可在電站集中控制中心顯示，可現(xiàn)地或遠(yuǎn)方工作。

右岸沖沙底孔檢修閘門與啟閉設(shè)備

右岸沖沙底孔檢修閘門設(shè)置在右岸沖沙底孔進(jìn)口處，為1孔1扇。閘門底檻高程為EL.1433.00m，孔口尺寸5m×8m（凈寬×凈高），設(shè)計(jì)水頭71m，設(shè)計(jì)淤沙高度4m，總水壓力和泥沙壓力共29355kN。門葉共分為3節(jié)制造、運(yùn)輸，在工地用鉸軸連成整體。閘門采用復(fù)合材料滑道支承，上游面板上游止水。操作條件為：靜水啟閉，利用門上設(shè)置的充水閥充水平壓。因檢修閘門的水頭較高，門槽流速大，門槽型式采用Ⅱ型結(jié)構(gòu)，為帶錯(cuò)距的較優(yōu)寬深比的門槽，具有較好的水力學(xué)特性。門槽EL.1450.00m高程以上為擴(kuò)大門槽，只設(shè)側(cè)導(dǎo)向裝置，取消主、反軌。

該閘門利用壩頂3200kN/1000kN雙向門機(jī)的主小車通過拉桿進(jìn)行操作。

右岸沖沙底孔事故閘門與啟閉設(shè)備

在右岸沖沙底孔進(jìn)口檢修閘門后設(shè)置1孔1扇事故閘門。閘門底檻高程為EL.1433.00m，孔口尺寸5m×7m（凈寬×凈高），設(shè)計(jì)水頭71m，設(shè)計(jì)淤沙高度4m，總水壓力和泥沙壓力共26282kN。門葉共分為3節(jié)制造、運(yùn)輸，在工地用鉸軸連成整體。閘門采用上游面板上游止水，帶滾動軸承的滾輪支承。操作條件為動水閉門，利用門上設(shè)置的充水閥充水平壓后靜水啟門。門槽型式采用Ⅱ型結(jié)構(gòu)，為帶錯(cuò)距的較優(yōu)寬深比的門槽。

該閘門由單缸浮動支承式液壓啟閉機(jī)進(jìn)行操作，啟閉機(jī)啟門力3000kN，持住力1600kN，工作行程7.8m，液壓缸外徑Φ600mm，內(nèi)徑Φ500mm，活塞桿直徑Φ220mm，桿腔計(jì)算啟門壓力19.73MPa，桿腔計(jì)算持住壓力10.3MPa，無桿腔計(jì)算壓力0.5MPa，液壓缸工作狀態(tài)為垂直布置，浮動支承式安裝，可適應(yīng)一定的安裝偏差。液壓啟閉機(jī)設(shè)置一個(gè)液壓泵站，液壓泵站設(shè)置兩臺互為備用的油泵電機(jī)組。閘門及液壓啟閉機(jī)的工作狀態(tài)可在電站集中控制中心顯示，可現(xiàn)地或遠(yuǎn)方工作。

右岸沖沙底孔工作閘門與啟閉設(shè)備

右岸沖沙底孔弧形工作閘門設(shè)置在右岸沖沙底孔下游出口處，閘門底檻高程為EL.1427.00m，孔口尺寸4m×4m（凈寬×凈高），設(shè)計(jì)水頭77mm，設(shè)計(jì)淤沙高度4m，總水壓力和泥沙壓力共16400kN，面板曲率半徑為8m。閘門采用主橫梁、直支臂結(jié)構(gòu)形式，主橫梁和支臂均為箱形結(jié)構(gòu)，為增加支臂剛度，在上、下支臂之間設(shè)有連接系。閘門兩側(cè)止水為“P”型方頭水封，底止水為板型水封。閘門支鉸軸承采用自潤滑滑動軸承，設(shè)有常規(guī)注油潤滑油孔。閘門的操作條件為動水啟閉，全開全關(guān)。

弧形閘門采用單缸雙作用搖擺式液壓啟閉機(jī)操作，啟閉機(jī)啟門力2000kN，閉門力1000kN，工作行程6.82m，液壓缸外徑Φ540mm，內(nèi)徑Φ450mm，活塞桿直徑Φ260mm，桿腔計(jì)算壓力18.88MPa，無桿腔計(jì)算壓力6.29MPa。液壓啟閉機(jī)設(shè)置一個(gè)液壓泵站，液壓泵站設(shè)置兩臺互為備用的油泵電機(jī)組。閘門及液壓啟閉機(jī)的工作狀態(tài)可在電站集中控制中心顯示，可現(xiàn)地或遠(yuǎn)方工作。

溢洪道檢修閘門及啟閉設(shè)備

在溢洪道表孔設(shè)置有5孔1扇檢修閘門。閘門底檻高程為EL.1483.714m，孔口尺寸13m×20m（凈寬×凈高），設(shè)計(jì)水頭20.7m，總水壓力27990kN。該閘門設(shè)計(jì)為平面鋼疊梁形式，共分7節(jié)，采用復(fù)合材料滑道支承，下游橡皮止水。操作條件為靜水啟閉，頂節(jié)門葉小開度動水提門充水平壓。檢修閘門采用2×500kN單向門機(jī)帶液壓自動抓梁分7次起吊。平時(shí)不用時(shí)，溢洪道檢修閘門放置在儲門槽內(nèi)。

該單向門機(jī)布置在高程為EL.1510.00m的壩頂平臺上，啟門容量為2×500kN，揚(yáng)程30m，軌上揚(yáng)高5m，軌距5m，輪距8.7m。門機(jī)自帶一根液壓自動抓梁。

溢洪道弧形工作閘門與啟閉機(jī)

溢洪道檢修閘門后設(shè)置5孔5扇露頂式弧形工作閘門，閘門底檻高程為EL.1483.55m，孔口尺寸13m×20m（凈寬×凈高），設(shè)計(jì)水頭20m，總水壓力32800kN，面板曲率半徑21m。閘門采用主橫梁、斜支臂的結(jié)構(gòu)形式，圓柱鉸支承。為增加閘門的整體剛度，主梁與支臂均為箱形結(jié)構(gòu)。閘門兩側(cè)止水為“L”型水封，底止水為板型水封。閘墩頂部設(shè)有機(jī)械鎖定裝置。閘門支鉸軸承采用自潤滑滑動軸承，設(shè)有常規(guī)注油潤滑油孔。閘門的操作條件為動水啟閉，可局部開啟。

每扇弧形工作閘門采用一套懸掛式雙缸液壓啟閉機(jī)操作。啟閉機(jī)啟門力為2×3500kN，工作行程8.5m，液壓缸外徑Φ670mm，內(nèi)徑Φ560mm，活塞桿直徑Φ280mm，桿腔計(jì)算壓力19.6MPa，無桿腔計(jì)算壓力1.0MPa。每套液壓啟閉機(jī)由單獨(dú)的液壓泵站控制，以保證閘門運(yùn)行的安全可靠。油缸的上端鉸支在閘墩上部的鉸軸上，油缸活塞桿的下端與閘門下主梁兩端后翼緣上的吊耳相連。在油缸的上下端吊頭內(nèi)均裝有優(yōu)質(zhì)自潤滑球面滑動軸承，能滿足油缸自由擺動，并可以消除啟閉機(jī)或閘門由于安裝等誤差造成的對油缸的不利影響。為保證閘門在開啟和關(guān)閉的過程中能平穩(wěn)運(yùn)行，油機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)有雙缸同步裝置。閘門及液壓啟閉機(jī)的工作狀態(tài)可在電站集中控制中心顯示，可現(xiàn)地或遠(yuǎn)方工作。

4導(dǎo)流系統(tǒng)