摘要：本文对毛家河水电站金属结构的主要设计布置进行了叙述，对各部位闸门、拦污栅及配套启闭机的选型布置、技术参数和结构设计的主要技术参数进行了详细描述，可供同类型电站金属结构设计时参考。
关键词：毛家河水电站；金属结构；闸门；拦污栅；启闭机
Design Summary of Hydraulic Steel Structures for Mao jiahe Hydropower Station
Gao Wei Xu Yi
（PowerChina Guiyang Engineering Corporation Limited，Guiyang，Guizhou，550081）
Abstract：This paper introduced the design and layout of hydraulic steel structure for Mao jiahe hydropower station. A detailed description has been given to the layout and type selection，technical parameters，structure design of gates and trash racks and corresponding hoists，which may provides a reference for the design of metal structure in same type hydropower station.
Key words：Mao jiahe hydropower station；hydraulic steel structure，gate，trash rack；hoist
1工程概述
毛家河水电站位于云南省与贵州省的界河清水河上，为北盘江12个梯级水电开发规划中的第5个梯级电站。水库正常蓄水位1300m，正常蓄水位下库容1203.4万m3，电站设有3台单机额定容量60MW的混流式水轮发电机组，总装机容量180MW，工程等别为三等，工程规模为中型。工程枢纽主要由碾压混凝土重力坝、坝身泄洪冲沙系统、右岸引水发电系统和地面厂房组成。
本工程的金属结构设备由分布于引水发电系统、泄洪冲沙系统和施工导流系统的闸门、拦污栅及其启闭机组成，共设置闸门13扇、拦污栅3扇、门槽13道、栅槽3道，启闭机12台套。金属结构工程量共计2199.13吨，其中闸门、拦污栅结构件879.21吨，埋件478.59吨，锁定及配重231.05吨，启闭机设备及其附件610.28吨。
2引水发电系统金属结构
引水发电系统采用截弯取直布置在河道右岸，为塔岸式结构，由进水口、引水隧洞、上游调压室、压力钢管组成，采用1洞3机的布置型式。顺水流方向依次设有3扇拦污栅，1扇进水口事故闸门，1扇调压井检修闸门。3台机组后各设1条尾水洞，设置3扇尾水检修闸门。
2.1进水口拦污栅及其启闭机
进水口拦污栅孔口尺寸为3.8m×15m（宽×高，下同），底槛高程1270.0m，设计水压差4m，总水压力2280kN。拦污栅采用潜孔平面直立滑动型式，运行方式为静水启闭。拦污栅栅条采用扁钢，净距为100mm，主梁及边梁采用焊接工字型结构，主支承采用自润滑复合材料滑块，反向支承采用钢滑块，栅体下游两侧设有角钢作为侧向支承，每扇拦污栅分5节制作，通过边梁销轴铰接成一体。
拦污栅通过拉杆连接至1303.5m高程的进水口塔顶平台，采用2×250kN进水口双向清污门机操作，扬程44m（轨上6m），轨距3m。栅槽前后设有水位计监控拦污栅前后压差，当压差大于2m时操作清污抓斗进行清污，抓斗容量为3m3。拦污栅的检修维护由清污门机通过吊梁提至进水口塔顶平台上进行。
2.2进水口事故闸门及启闭机
进水口事故闸门孔口尺寸为6m×7.3m，底槛高程1270.0m，设计水头30m，总水压力14340kN。闸门采用平面滑动门型，主支承采用自润滑复合材料滑块，反向支承采用铰式反向弹性滑块，侧向支承采用槽内式简支侧轮，面板及底水封设置在上游侧，顶、侧水封设置在下游侧，门顶设1套管径400mm的压盖式充水阀。闸门运行方式为利用自重及水柱压力动水闭门，充水阀充水平压后启门，启门水压差≤5m。
闸门采用1台QP2500kN-38m固定卷扬式启闭机进行操作，启闭机布置在1317.0m高程的混凝土排架上。闸门的锁定及检修维护在进水口塔顶平台上进行。
2.3调压井检修闸门及启闭机
调压井检修闸门孔口尺寸为5.8m×6.4m，底槛高程1247.7m，设计水头52.3m，总水压力19266.8kN。闸门采用平面滑动门型，主支承采用自润滑复合材料滑块，反向支承采用铰式反向弹性滑块，侧向支承采用槽外式简支侧轮，面板及水封设置在下游侧，门顶设1套管径400mm的压盖式充水阀。闸门运行方式为静水闭门，充水阀充水平压后启门，启门水压差≤4m。
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闸门采用1台QP2500kN-83m固定卷扬式启闭机操作，启闭机布置在1343.0m高程的混凝土排架上。闸门的锁定及检修维护在调压井顶部的1330.0m平台上进行。
2.4尾水检修闸门及启闭机
尾水检修闸门孔口尺寸为6.983m×3.472m，底槛高程1139.147m，设计水头34.603m，总水压力8844kN。闸门采用平面滑动门型，面板及止水设置在机组侧。闸门运行方式为静水启闭，旁通阀充水平压，闸门前后设有水位计监测启门平压情况，启门水压差≤4m。
闸门采用1台TQ2×320kN单向台车通过液压自动抓梁操作。台车布置在1174.2m高程尾水平台上，扬程32m，轨距3m。闸门的锁定和检修在1165.0m高程平台进行。
3泄洪冲沙系统金属结构
泄洪冲沙系统由溢流表孔、冲沙底孔组成。大坝中部设有3孔溢流表孔，设置3扇工作闸门。坝身底部表孔两侧设有2条冲沙孔，分别在进口设1扇事故闸门，出口设1扇工作闸门。
3.1溢流表孔工作闸门及启闭机
溢流表孔净宽8m，堰顶高程1285.2m，坝顶高程1303.5m。工作闸门底槛高程1285.0m，闸门高度15.5m，设计水头15m，总水压力11704.98kN。闸门采用平面定轮门型，主支承采用简支式定轮，自润滑球面滑动轴承，反向支承采用铰式反向弹性滑块，侧向支承采用槽外式悬臂侧轮，面板及止水设置在上游侧。闸门运行方式为动水启闭，不作局部开启。
闸门采用3台QP2500kN-21m固定卷扬式启闭机进行操作，启闭机布置在1323.0m高程的混凝土排架上。闸门的锁定及检修维护在坝顶平台上进行。
由于死水位1285.0m低于偃顶高程0.2m，根据水库调沙方式，降水位排沙时有足够的时间对工作闸门及门槽进行检修维护，因此，工作闸门前不设检修闸门。
3.2冲沙孔工作闸门及启闭机
冲沙孔工作闸门孔口尺寸5m×6m，底槛高程1252.0m，设计水头49.17m，总水压力25563.5kN。闸门采用双主横梁、直支臂弧形闸门，面板外缘弧面半径13.5m，支铰中心距底槛高度12m，支铰采用自润滑球面滑动轴承。闸门运行方式为动水启闭，可局部开启。
闸门采用QHSY-2000/1000kN-7.1m液压启闭机操作，启门力2000kN，闭门力1000kN，油缸工作行程7.1m。启闭机泵站和控制柜布置在1275.5m高程的机房内，可现地操作，也可通过中控室计算机远控操作。泵站采用双回路供电，设有两套油泵电动机组，互为备用（一用一备）。
3.3冲沙孔事故闸门及启闭机
冲沙孔事故闸门孔口尺寸5m×7.09m，底槛高程1252.0m，设计水头49.17m，总水压力21087.3kN。闸门采用平面定轮门型，主支承采用简支式定轮，自润滑滑动轴承，反向支承采用铰式反向弹性滑块，侧向支承采用槽外式悬臂侧轮，面板及止水布置在上游侧，门顶设1套管径300mm的柱塞式充水阀。闸门运行方式为利用自重及配重动水闭门，充水阀充水平压后静水启门，启门水压差≤4m。
闸门采用1台QP2500kN-54m固定卷扬式启闭机操作，启闭机布置在1317.5m高程的混凝土排架上。闸门的锁定及检修维护在坝顶平台上进行。
4施工导流金属结构
在右岸设有1条导流洞，在导流洞入口设1扇封堵闸门，孔口尺寸7m×8.165m，底槛高程1246.0m，设计挡水水头47m，总水压力28856kN。闸门选用平面滑动门型，主支承采用自润滑复合材料滑块，反向支承采用铸铁滑块，侧向支承采用槽内式简支侧轮，面板及止水设置在下游侧，顶、侧止水均采用Ω型水封。
门槽采用Ⅱ型门槽，过流面内采用全钢板衬护。
闸门设计闭门水头为3.5m，启门水头8.5m。采用1台QPQ2000kN-16m固定卷扬式启闭机操作，启闭机布置在1270.0m高程的井筒上。闸门的安装、锁定及检修维护1257.5m高程平台上进行。
5结论
毛家河水电站金属结构的设计充分考虑工程特点和水工枢纽布置要求，根据相关规范合理确定各部位闸门、拦污栅的结构形式等，并根据各闸门的运行要求进行启闭设备的选型配置。电站自2015年1月并网发电以来，金属结构设备运行良好，满足电站的安全运行的要求。
参考文献：
[1] 水利水电工程钢闸门设计规范，SL74-2013[S].
[2] 水利水电工程启闭机设计规范，SL41-2013[S].
[3] 《水电站金属结构设计手册》编写组.水电站机电设计手册（金属结构一）[M].北京：水利电力出版社，1988.
第一作者简介：
高伟（1985-），男，湖北荆门人，工程师，工学硕士，主要从事水利水电工程金属结构设计工作.
论文作者:高伟,徐祎
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/29
标签：闸门论文; 高程论文; 水压论文; 启闭机论文; 水头论文; 电站论文; 金属结构论文; 《电力设备》2017年第21期论文;