小浪底排沙泄洪事故闸门水封密封新技术
水电站机电技术2001年第1期
小浪底排沙泄洪事故闸门
水封密封新技术
赵海林
中水一局机电安装分局,迁宁大连,116041
捕要肚小浪底水利枢纽工程排沙,泄洪事故ff9门水封密封新结拘后腔加压水实践为基础,将其成功应用于小
灌底水利枢纽工程中,有助于解决闸门水封密封问
.
关键词超大型金属结构
水头高承受压力大运行杂斗牛复杂闸门永封后腔加压水新结构
1概述3金属结构主要特点
小浪底水利枢纽地处黄河中游河南省洛阳市境
内,是黄河中游最后一段峡谷的出口处,也是峡谷最
大的水利枢纽工程.坝址以上控制流域面积69.4万
km,占黄河流域面积的92.3.水库的总库容
126.亿m.,其中后期有效库容51亿m.,是黄河干
流在三门峡水库以下唯一能够取得较大库容的控制
性工程,在黄河治理中具有重要战略地位和深远意
义.
小浪底水利枢纽的开发目标是以肪洪,防凌,减
淤为主,兼顾供水,灌溉,发电,蓄清排浑,除害兴利,
综台利用.工程建成后可使下游防洪标准由60年一
遇提高到千年一遇,与三门峡水库联台运用可基本
解除下游河段凌汛威胁i可拦蓄泥沙约100亿t,减
缓下游河道泥沙擀积;使下游河道20年不抬高;平
均每年增加2O亿m.的调节水量,改善下游农业灌
溉和城市供水条件.电站建成后给该地区经济发展
带来生机,库区旅游业发展很快,该地区有山水旅游
景区;电站装机180万kW,每年平均发电量51亿
kW?h,是河南电网中理想的调峰电站.
2布置
小浪底水利枢纽工程有:枢纽建筑物泄洪洞,排
沙河,发电引水洞地下厂房,防淤闸及溢洪道等各类
金属结构计有闸门62扇,其中平面闸门4l扇,弧形
闸门21扇,拦污栅26扇.各种起重机械75台,其中
固定卷扬式启闭机2O台,油压启闭机36台+门式起
重机2台,台车式启闭机1台.清污机4台,总用钢
是32000t.另有附属检修桥机12台.
(1)设计水头高,承受压力大,运行条件复杂
孔板泄洪洞工作闸门设计水头139.4m,1#明
流洞工作闸门总水压力7700t,2#明流洞事故闸门
总水压力5800t,闸门行走单轮轮压达4130kN,均
属国内最大.排沙洞工作闸门孔口尺寸4.4m×
4.5m,要求在120m水头下长期局部开启泄水运
用,在国外亦属罕见.
(2)流量最大,磨损严重
泄洪洞,排沙洞工作闸门在汛期控制水位下泄
流时,孔口流速在30m/s左右,在最高库水位条件
下泄流时,孔口流速达33,37m/s.事故闸门孔处的
相应流速为18m/s左右和24m/s,加上高含沙水流
通过门孔将给闸门埋件和门体造成严重的磨损及空
蚀.
(3)冲沙,淤积,条件复杂
最低泄洪,排沙进水口位于正常死水位以下
55m,如果隧洞停泄关门时,将造成严重的淤积.闸
门设计要解决门前淤积的预报冲淤和包括地震及水
库骤降情况下冲沙漏边坡滑塌在内的泥沙淤堵问
题.
(4)排沙洞泄水频繁机会最多建筑物?
排沙洞在泄水建筑物中是运用机会最多的建筑
物.主要承担排沙,担负电站进El排污,调节水库下
泄流量,并同孔板洞一起保持进口的冲刷漏斗,达到
保护进El不被泥沙淤堵的目的.
4问题的提出和新技术突破
小浪底水利枢纽工程设计是针对黄河流域若干
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电站存在问题,泥沙量大,特别在汛期排沙洞闸门频
繁启动,对闸门水封有一定的磨损,长期运行会影响
止水效果.经过多方讨论和试验,咨询外国专家,大
胆地采取这种设想,详细见水封新结构(图1,2所
示).在原来水封结构基础增加两条~~5mm直径橡
皮条.在水封后腔增加1.46MPa压强,闸门水封进
人工作位置时,开始在闸门水封后腔加压力水系统,
使水封在工作位置进行膨胀10,16mm,水封密封
严密就能克服长期存在闸门水封安装的累计局部公
差问题.水封后腔加压力水新工艺弥补局部漏水难
题,也就是说间隙大水量和膨胀尺寸相对大一点.因
此闸门厚度和门槽宽度尺寸配合可以适当地放宽.
水封后腔的加压如下所述.
囝1闸门增加水督示意
卜一转向脾
罔2水封增加示意
l一5rrLm橡皮条2一25mm钢管
(1)排沙洞事故闸门背压腔系统设在276.5m
高程的右侧,水箱和压力罐通过高压系统水源供水
电气控制盘操作事故门开启之前,排沙洞弧形门必
须处于关闭状态.
在目前的设计中,为提高主水封的闭水性,在事
故闸门的顶部安装有一”换向阀”以给水封的后腔加
压.从位于276.5m高程的水箱处引下一条长软瞥
以给换向阀供水.把胶皮钢丝软管存放在闸门上方,
随着上下运动收放.压力值约为(276.5一l75):
101.5m水头(注:底坎高程为175m).
除了1O1.5m水头的静水压强外,从一水箱吸
水并将水充人一被预加压的蓄能器内的水泵还有能
提供0.45MPa,也就是有146.5m的水头来给水封
的后腔加压力水.
(2)孔板洞事故闸门水封后腔的加压设施与排
沙洞基本上相同,就是位于高程发生变化,孔板洞位
于283m高程的水箱和配套压力罐处引下一长软管
以给换向阀供水.
除了(283一l75)一108m水头的静水压强外
(底坎高程l75m),从一水箱内吸水并将水充人一被
预加压的蓄能器内的水泵还能提供45m水头的压
强,也就有(1O8+45)一153m的水头来给水封的后
腔加压水.
(3)事故闸门完全关闭滑轮组起升250mm后,
主令控制器将滑轮组起升停止在水封加压及解压位
置.
换向阀处于高位,水封的后腔连接至位于换向
阀底部的排水管,将水排人闸门下游侧的洞内.主水
封解压.
当平压系统的压力继电器检测到闸门处于平衡
状态时,将允许闸门进行开启操作.
5结束语
排沙,泄洪洞事故闸门12扇,在水封后腔采用
加压水取得一些成功的经验,经过一年来运行试验,
闸门工作位置时水封止水效果良好,能延长水封使
用寿命,减少水封更换次数,相应提高经济效益.真
正解决闸门水封局部漏水的难题.
这种新技术
试验运行是可行的,将为我国水电站建设事业的发
展起到积极的推动作用.
(收穑日新:2000一o8—14责任编辑杨虹尹杰康)