賀曦

（嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾161005）

尼爾基溢洪道弧門動(dòng)作可靠性分析

賀曦

（嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾161005）

通過對尼爾基水利樞紐溢洪道金屬結(jié)構(gòu)及機(jī)電設(shè)備的工作系統(tǒng)特點(diǎn)、運(yùn)行維護(hù)特點(diǎn)進(jìn)行分析，介紹了其開敞式泄洪弧門運(yùn)行維護(hù)的主要技術(shù)和組織措施經(jīng)驗(yàn)，從泄洪弧門動(dòng)作可靠性角度淺析對防汛工作的保障。

尼爾基水利樞紐；防汛；液壓啟閉機(jī)；可靠性；黑龍江

1　概　　況

尼爾基水利樞紐位于黑龍江和內(nèi)蒙交界處，位于齊齊哈爾以北約130km，是嫩江干流上的重要控制性工程，承擔(dān)著下游城鎮(zhèn)、農(nóng)田等的防洪、供水任務(wù)，樞紐水庫總庫容86.1億m3。安全防汛度汛是樞紐運(yùn)行管理每年的重點(diǎn)工作，樞紐泄洪設(shè)施在汛期是否能可靠工作尤為重要，關(guān)系著樞紐及上下游流域的度汛安全。作為樞紐的主要泄洪設(shè)施，溢洪道弧門及其控制系統(tǒng)在汛前應(yīng)具備可靠啟閉條件，在汛期泄洪期間應(yīng)保障動(dòng)作安全準(zhǔn)確。

樞紐泄洪建筑物為開敞式溢洪道，共11孔，每孔裝有1扇12×（19～18.65）m弧形工作閘門及1臺2×2000kN液壓啟閉機(jī)，每孔弧門配1套液壓泵站及配電控制系統(tǒng)，11孔共用2扇12×（17～16.5）m平面檢修閘門和1臺2×800kN單向門機(jī)。

2　弧門控制系統(tǒng)配置特點(diǎn)

2.1配電系統(tǒng)

溢洪道配電系統(tǒng)的主要負(fù)荷是11孔弧門液壓啟閉機(jī)泵站及其電控系統(tǒng)。為保障供電可靠性，配電系統(tǒng)設(shè)兩段0.4kV母線7D和8D，2段母線電源分別取自樞紐發(fā)電廠10.5kV廠用電Ⅰ，Ⅱ段母線，經(jīng)高壓輸電、變壓器降壓后供電；并設(shè)1臺500kW柴油發(fā)電機(jī)組作為溢洪道的保安電源，接入7D和8D母線；2段母線間設(shè)聯(lián)絡(luò)斷路器，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制和備用電源自動(dòng)投入。11孔弧門泵站及其電控系統(tǒng)分別設(shè)現(xiàn)地動(dòng)力屏，其電源分別取自7D和8D母線，由GLD型自動(dòng)切換負(fù)荷開關(guān)切換。

正常運(yùn)行時(shí)每孔負(fù)荷由1段母線供電，當(dāng)該段電源失去時(shí)自動(dòng)切換至備用電源側(cè)；電廠的10.5kV廠用電系統(tǒng)設(shè)有3段母線，其電源分別取自系統(tǒng)（Ⅰ，Ⅱ段）和地區(qū)電（Ⅲ段），地區(qū)電做為備用電源能立即切換帶失電側(cè)母線或全廠廠用電，從而保障溢洪道電源可靠性；僅當(dāng)電廠提供電源全部失去時(shí)，溢洪道柴油發(fā)電機(jī)保安電源可應(yīng)急投入帶負(fù)荷。

2.2液壓啟閉機(jī)及泵站系統(tǒng)

溢洪道弧門啟閉受液壓啟閉機(jī)控制，可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確可靠動(dòng)作。液壓啟閉機(jī)及泵站系統(tǒng)具有以下功能特點(diǎn)。

弧門液壓啟閉機(jī)為雙作用擺動(dòng)型，油缸布置采用后拉斜吊兩端鉸支方式，上、下支鉸均裝有球面自潤滑關(guān)節(jié)軸承，具有自動(dòng)調(diào)心、對偏斜不敏感、受力均勻、承載力高的特點(diǎn)。油缸的進(jìn)、回油管及管接頭采用軟管連接，滿足油缸搖擺與偏擺要求。油缸有桿腔（下腔）油口處裝有安全鎖定閥塊，能可靠鎖定弧門開啟至任意高度時(shí)的開度，同時(shí)可用于下腔的超壓保護(hù)，也可用于事故狀態(tài)下手動(dòng)閉門。啟閉機(jī)液壓泵站配2套油泵電機(jī)組，可輪換工作，互為備用。液壓泵站除具有壓力和方向控制功能外，在左右油缸的有桿腔回路均設(shè)置雙向調(diào)速回路，可實(shí)現(xiàn)對啟閉門速度的調(diào)節(jié)，以保障弧門工作安全平穩(wěn)。并且在左右油缸的有桿腔回路還設(shè)置了旁路糾偏回路，可調(diào)節(jié)左右油缸的啟閉速度，使達(dá)到同步，避免發(fā)生弧門受力不均，運(yùn)行卡死的情況。

2.3電控系統(tǒng)

溢洪道弧門電控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)弧門啟閉全過程控制和弧門啟閉過程中各種工況參數(shù)的自動(dòng)采集與監(jiān)視，以及故障報(bào)警和事故處理等功能。在動(dòng)力電源回路液壓泵站兩臺油泵電機(jī)組均配置獨(dú)立的軟啟動(dòng)器和旁路接觸器，完全實(shí)現(xiàn)互為備用功能，而旁路接觸器的使用提高了軟啟動(dòng)器的使用壽命；在控制方式上有遠(yuǎn)方集中控制、現(xiàn)地自動(dòng)、現(xiàn)地手動(dòng)方式，可以選擇切換并相互閉鎖，如在自動(dòng)或遠(yuǎn)方控制方式下，PLC故障則可用現(xiàn)地手動(dòng)控制方式，提高了可靠性；在自動(dòng)或遠(yuǎn)方方式下，給定啟閉門指令后，PLC可自動(dòng)啟泵，并執(zhí)行啟閉門操作，達(dá)到預(yù)置指令后自動(dòng)停止；在啟閉門過程中，通過安裝在左右液壓缸上的行程檢測裝置，可全程連續(xù)檢測兩油缸行程，反映弧門開度，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制，當(dāng)啟閉門不同步時(shí)，PLC可自動(dòng)進(jìn)行糾偏控制，實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行；為保證弧門泄洪時(shí)的開度維持穩(wěn)定，PLC根據(jù)檢測到的弧門開度，當(dāng)因油缸泄露等原因引起弧門沉降下滑超差時(shí)，則系統(tǒng)自動(dòng)啟泵提升弧門至下滑前開度，同時(shí)報(bào)警；系統(tǒng)設(shè)有急停按鈕，緊急情況下可將弧門停止在任意開度，控制泵站停止工作。

3　工程運(yùn)行面臨的環(huán)境因素和防汛要求

尼爾基水利樞紐地處位置屬寒溫帶，冬季寒冷干燥，歷時(shí)長達(dá)半年，測得尼爾基站多年平均氣溫1.5℃，極端最低氣溫-40.4℃，壩址河段一般11月中旬開始封江，多年平均封江期11月12日，穩(wěn)定封凍期平均為155d，次年4月中旬開江，多年平均開江期4月16日。樞紐每年6—9月進(jìn)入汛期。按照防汛要求，每年5月15日前應(yīng)完成溢洪道全部機(jī)電及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的檢修工作，具備弧門動(dòng)作條件。

在漫長寒冷的冬季，工程運(yùn)行面臨的主要問題就是如何防止弧門冰凍，并在要求時(shí)間前化解弧門后及液壓啟閉機(jī)等部位凍冰，使之能靈活可靠動(dòng)作。

4　應(yīng)對的技術(shù)措施

4.1防結(jié)冰措施

冬季尼爾基段的最大冰厚可達(dá)1.52m，長期結(jié)成的冰蓋隨著水位的下降會(huì)對弧門產(chǎn)生巨大的推力，會(huì)造成門葉變形或損壞。為了防止冰凍傷害，工程運(yùn)行采用潛水泵防結(jié)冰方法。每孔弧門前檢修門槽區(qū)域正中下一臺潛水泵。水泵選用大流量、低揚(yáng)程軸流離心泵；電源取自每孔弧門啟閉機(jī)泵房動(dòng)力盤；采用繩索懸吊固定，可依據(jù)水面變化調(diào)整水泵潛深，繩索設(shè)有防打結(jié)裝置；潛深以運(yùn)行時(shí)出水翻花波動(dòng)足夠影響門槽寬為宜，如下的太深翻水周圍會(huì)結(jié)冰，如下的太淺，因庫水位下降會(huì)需要頻繁及時(shí)調(diào)整。水泵冬季不間斷運(yùn)行，一般每年11月初下泵，次年4月初收泵。多年冬季以來，該防冰措施均取得良好效果。

4.2除冰措施

由于弧門水封會(huì)有一定的滲漏量，在冬季弧門漏水會(huì)在門后形成巨大積冰，主要分布在底坎后、溢流面、兩側(cè)水封后、液壓啟閉機(jī)活塞桿上等部位，積冰覆蓋堆積嚴(yán)重，需要在汛前采取措施除冰，以保證弧門動(dòng)作條件。工程運(yùn)行采用水泵沖冰措施。一般在每年4月中旬開始架設(shè)臨時(shí)水泵，使用水龍帶，固定沖水位置后沖冰，水泵型式采用小功率較大流量即可，受環(huán)境溫度和積冰厚度影響，每孔門沖冰需要2～7d時(shí)間。

4.3汛前檢修

在汛前，溢洪道設(shè)備檢修工作主要包括每孔弧門配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、弧門結(jié)構(gòu)及密封、液壓啟閉機(jī)及泵站等設(shè)備設(shè)施的檢查與試驗(yàn)。由于4月中旬氣溫才開始回暖，距離防汛要求的5月15日前具備動(dòng)作條件的時(shí)間較短，而檢修工作部分作業(yè)耗時(shí)較多，主要是沖冰和提檢修門作業(yè)，如果當(dāng)庫水位低于約211.6m時(shí)檢修門不能進(jìn)行節(jié)間充水，故需要設(shè)水泵進(jìn)行充水，此時(shí)充水效率低，耗時(shí)長。因此需要合理安排檢修工作各環(huán)節(jié)順序和配合。當(dāng)一孔門沖冰結(jié)束后，即可落下檢修門，進(jìn)行弧門動(dòng)作試驗(yàn)。檢修試驗(yàn)期間，各項(xiàng)檢修工作均按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程進(jìn)行，每孔門均經(jīng)過相應(yīng)動(dòng)作試驗(yàn)，使泄洪設(shè)備滿足防汛功能和時(shí)間要求。

5　組織措施

5.1巡檢維護(hù)

溢洪道設(shè)備巡視檢查分為日常巡檢和季節(jié)性巡檢2類。日常巡檢為每周1次，季節(jié)性巡檢為汛5.2汛期泄洪管理

期和冬季巡檢，每周3次。每次巡回檢查均做好巡回檢查記錄，一旦發(fā)現(xiàn)缺陷立即處理。冬季巡檢任務(wù)除常規(guī)項(xiàng)目外，主要對設(shè)備防寒防凍措施情況進(jìn)行檢查，防止低溫冰凍等環(huán)境因素對設(shè)備設(shè)施造成影響，如巡檢時(shí)依水位及時(shí)調(diào)整防結(jié)冰水泵潛深。汛期巡檢任務(wù)主要是常規(guī)項(xiàng)目檢查，加強(qiáng)了巡檢頻次，保障設(shè)備能隨時(shí)投入泄洪。

在汛期泄洪期間，防汛、度汛各級成員和各工作小組能及時(shí)響應(yīng)，嚴(yán)格執(zhí)行度汛措施，履行職責(zé)。松花江防汛抗旱指揮部下達(dá)弧門啟閉調(diào)度令，現(xiàn)場防汛指揮部下令后，弧門操作小組執(zhí)行操作。在泄洪期間，現(xiàn)場駐巡檢組24h值班，定時(shí)巡回弧門工作情況，做好數(shù)據(jù)記錄。對指令執(zhí)行情況和巡檢中發(fā)現(xiàn)的任何問題，及時(shí)反饋和匯報(bào)，按指令進(jìn)行處理。

5.3存在問題

溢洪道設(shè)備自蓄水運(yùn)行以來，已對各孔弧門水封進(jìn)行了更換，更換后漏水量滿足要求；經(jīng)過2013年泄洪動(dòng)作后，發(fā)現(xiàn)1號孔弧門支鉸軸缺陷，后經(jīng)鑒定，對11孔弧門支鉸軸進(jìn)行了全部更換，新軸符合相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)。

6　結(jié)語

尼爾基水利樞紐管理從越冬和汛前檢修等方面來看，所采取的技術(shù)措施和組織措施，取得了實(shí)效，實(shí)現(xiàn)了汛前具備弧門啟閉條件，保障了弧門運(yùn)用可靠性；從汛期泄洪度汛方面來看，溢洪道弧門液壓啟閉機(jī)及其控制系統(tǒng)等，功能完善，具備準(zhǔn)確可靠動(dòng)作條件，樞紐管理所執(zhí)行的泄洪度汛措施可以保障弧門泄洪動(dòng)作期間的準(zhǔn)確執(zhí)行和安全可靠?；￠T支鉸軸的更換完畢，消除了隱患，為日后泄洪安全提供了保障。尼爾基溢洪道弧門動(dòng)作可靠性滿足防汛、度汛要求。

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2015-08-20