趙大海，冷云，辛勇軍

（中國電建西北勘測設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710065）

卡里巴水電站1250 k N門式啟閉機設(shè)計方案淺談

趙大海，冷云，辛勇軍

（中國電建西北勘測設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710065）

介紹卡里巴水電站1250 k N門式啟閉機設(shè)計方案及主要技術(shù)參數(shù)，論述了門機各主要機構(gòu)的設(shè)計過程、部件選擇特點。

卡里巴；水電站；門式啟閉機；設(shè)計

1 設(shè)備用途

卡里巴（Kariba）水電站位于贊比西河卡里巴峽谷段，其下游40 k m發(fā)育凱富河?？ɡ锇退畮於嗄陜羧霂鞆搅髁?00～420億m3，水電站右岸為津巴布韋南岸電站，左岸為贊比亞北岸電站，水量由贊比西河道管理局（Z RA）分配。津巴布韋通過Z E S A運營南岸電站，裝機容量750 MW，1960年投入運行；贊比亞通過Z E S C O運營北岸電站，裝機容量600 MW，1976年投入運行，北岸擴機工程2×180 MW已于2008年開始施工，全部工程于2013年4月竣工。卡里巴南岸擴建工程主體建筑物包括進(jìn)水口、引水隧洞、地下廠房、尾水調(diào)壓室、尾水隧洞、尾水出口、地面主變和開關(guān)站，安裝2臺150 MW的水輪發(fā)電機組，總裝機容量為300 MW。

門機為雙向門機，配副起升機構(gòu)2套，門機左側(cè)大梁懸掛電動葫蘆1套。其中進(jìn)水口檢修門的啟閉和吊運，進(jìn)水口快速門及其液壓啟閉機的安裝檢修吊運由門機主起升機構(gòu)負(fù)責(zé)，進(jìn)水口攔污柵的啟閉和吊運由副起升機構(gòu)I負(fù)責(zé)，操作液壓清污爬斗由副起升機構(gòu)I I負(fù)責(zé)，零星物品的吊運由電動葫蘆負(fù)責(zé)。

2 主要技術(shù)參數(shù)

主起升機構(gòu)：

額定啟門力 1250 k N

起升高度 12/34 m（軌上/總揚程）

起升速度（恒轉(zhuǎn)矩） 0.2～2 m/mi n

（恒功率） 2～4 m/mi n

工作級別 M4

鋼絲繩 34 Z A B 6×K1 9 WS-F C-1670 Z S

滑輪組倍率 6

卷筒直徑 φ950 mm

電動機 YZP 280 M-8，55 k W，735 r/mi n 1臺

減速器 D4PSF90N-180，i=178.6

工作制動器 Y WZ E-400/80

安全制動器 S B 315-1900×30

荷重傳感器 壓式

副起升機構(gòu)I：

額定啟門力 2×800 k N

起升高度 25 m

起升速度（恒轉(zhuǎn)矩） 0.2～2 m/mi n

（恒功率）2～4 m/mi n

工作級別 M3

鋼絲繩 24 Z A B 6×K 19 S-I WRC-1670 Z S

滑輪組倍率 6

卷筒直徑 1050 mm

電動機 YZP 315 S 1-8，69 k W，735 r/mi n 1臺

減速器 D 4 P S F 70 N-200 i=194.812臺

工作制動器 Y WZ E-315/80 2臺

荷重傳感器 軸銷式

副起升機構(gòu)I I：

額定啟門力 2×160 k N

起升高度 40 m

起升速度（恒轉(zhuǎn)矩） 0.4～4 m/mi n

工作級別 M3

鋼絲繩 24 Z A B 6×K 19 S-I WRC-1870 Z S

滑輪組倍率 1

卷筒直徑 500 mm

電動機 YZ P 180 L-8，12.1 k W，730 r/mi n 2臺

減速器 D 4PSF60N-280 i=279.39

工作制動器 Y WZ E-250/50

荷重傳感器 軸銷式

3 結(jié)構(gòu)與主要部件簡介

1250 k N/2×800 k N進(jìn)水口雙向門式啟閉機主要由門架、小車總成（包括主起升機構(gòu)、小車走行機構(gòu)、小車架、小車機房等）、副起升機構(gòu)I、副起升機構(gòu)I I、100 k N起升電動葫蘆、清污爬斗、翻板機構(gòu)、攔污柵及清污爬斗導(dǎo)軌、大車走行機構(gòu)、液壓自動抓梁、電纜卷筒裝置、大車限位裝置、小車限位裝置、小車供電裝置、大車供電裝置、梯子平臺欄桿、司機室、風(fēng)速儀裝置、夾軌器和電氣設(shè)備等組成。

3.1 主起升機構(gòu)

1250 k N主起升機構(gòu)為單吊點，機構(gòu)采用閉式驅(qū)動。主起升機構(gòu)由交流變頻調(diào)速三相異步電動機、硬齒面減速器、卷筒裝置、定滑輪組、動滑輪組、平衡滑輪、鋼絲繩、工作制動器、安全制動器、高度傳感器、壓式載荷傳感器、軸承座及聯(lián)軸器等組成。電機通過減速器，驅(qū)動卷筒帶動滑輪組起升載荷。

主起升機構(gòu)主要設(shè)計特點：（1）采用交流變頻電機驅(qū)動，全封閉傳動，鋼絲繩單層纏繞。卷筒采用短軸型式，其中一端卷筒軸經(jīng)滾動軸承支承于軸承座上，另一端通過能傳遞扭矩的卷筒聯(lián)軸器與減速器低速軸相連，以適應(yīng)卷筒的安裝誤差和重載變形。（2）在平衡滑輪處設(shè)壓式荷重傳感器，用于起升載荷的信號輸出。并設(shè)置機械松繩開關(guān)，組成機械電氣雙保護(hù)。（3）高度指示限位器裝在卷筒軸上。高度指示限位器及顯示儀用于上下極限位置控制和顯示閘門的開度。（4）減速器高速軸端裝有一套電力液壓塊式制動器，用于工作制動，同時在卷筒端設(shè)有一套盤式制動器作為安全制動。

3.2 小車架、機房

小車架、機房主要設(shè)計特點：小車架以Q3 4 5 B為主要材料，整體制作和加工，分體運輸。機房采用隔熱夾芯彩塑鋼板，設(shè)有30 k N檢修吊。配有滅火器，有充足的照明和檢修電源，并配有活動窗通風(fēng)。

3.3 大車行走機構(gòu)

大車行走機構(gòu)由三合一減速電機、主動輪、從動輪、車架、支撐架、行程開關(guān)裝置、清軌裝置等部件組成。大車行走機構(gòu)共設(shè)有4組臺車，每側(cè)2組對稱布置。共有8個車輪，其中4個主動車輪，4個從動車輪。

大車行走機構(gòu)主要設(shè)計特點：（1）電動機、制動器、硬齒面減速器為“三合一”減速器，具有全封閉、結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠等特點，“三合一”減速機與車輪套裝式連接，安裝維修方便。（2）臺車架與行走梁采用鉸軸聯(lián)接。（3）行走限位裝置由行程限位開關(guān)和緩沖器組成，共同對門機的行走極限進(jìn)行保護(hù)。

3.4 門架

門架由主梁、端梁、中橫梁、門腿、行走梁、梯子欄桿和走臺等部件組成。

門架主要設(shè)計特點：（1）主梁、端梁、中橫梁、門腿、行走梁以Q3 4 5 B為主要材料，采用箱型梁結(jié)構(gòu)。各自整體制作和加工，廠內(nèi)門架預(yù)拼。（2）主梁與端梁、門腿與中橫梁、門腿與行走梁采用高強度螺栓聯(lián)接。主梁與門腿、采用焊接。梯子、欄桿和走臺為工地焊接安裝。

3.5 翻板裝置及導(dǎo)向架

翻板裝置用于將清污爬斗抓出的污物，導(dǎo)至門機跨內(nèi)的運污車。為防止干擾，翻板為可轉(zhuǎn)動部件，采用液壓推桿操作。導(dǎo)向架由抓斗導(dǎo)架和攔污柵導(dǎo)架兩部分組成，分別支撐在門架上游門腿處。攔污柵導(dǎo)向架為解決攔污柵拆分后，導(dǎo)向架脫槽要求，導(dǎo)向架分為上下兩部分，上部固定于門機上，下部焊接在攔污柵柵槽上部。

3.6 司機室、電氣室

門機司機室設(shè)于下游側(cè)門架中橫梁上，在主司機室內(nèi)可以對小車主、副起升機構(gòu)、小車行走機構(gòu)和大車行走機構(gòu)進(jìn)行操作。司機室內(nèi)設(shè)有雙制式空調(diào)，窗戶采用鋼化玻璃。吊具和閘門與司機室玻璃窗距離大于400 mm，司機室內(nèi)工作座椅中心與側(cè)面透視窗的水平夾角不小于270度。電氣系統(tǒng)設(shè)在專門的電氣室內(nèi)，電氣室底面鑲嵌非金屬隔熱材料，地面鋪設(shè)絕緣防滑襯墊，內(nèi)部裝有通風(fēng)換氣設(shè)備。司機室、電氣室均配滅火器。

3.7 軌道裝置

大車軌道裝置由QU1 2 0型軌道、夾板、墊板、壓板、撞尺、阻進(jìn)器 、埋件和螺栓緊固件等組成。阻進(jìn)器設(shè)置在運行軌道的兩端，阻進(jìn)器及其埋件可以承受門機大車運行可能出現(xiàn)的最大速度發(fā)生的碰撞事故。

4 結(jié)語

門機安裝完成后，主起升進(jìn)行了100%靜荷載試驗、125%靜荷載試驗。主起升機構(gòu)、運行機構(gòu)、副起升機構(gòu)運行穩(wěn)定可靠，門架結(jié)構(gòu)未發(fā)生變形，鋼絲繩排列整齊、制動可靠。限位開關(guān)、保護(hù)裝置動作準(zhǔn)確，儀表顯示正確。說明門機的設(shè)計是成功的。

[1]成大先.機械設(shè)計手冊[R].化學(xué)工業(yè)出版社，2007.11.

[2]陳文洪等.水電水利工程啟閉機設(shè)計規(guī)范[R].北京：中國電力出版社，2006.

[3]李麗麗等.水電工程啟閉機制造安裝及驗收規(guī)范[R].北京：中國電力出版社，2015.

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