魯青海

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明 650032）

隆潘卡爾水電站壩頂門機(jī)安裝技術(shù)

魯青海

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明 650032）

隆潘卡爾水電站有2×800/800/2×200 kN壩頂門機(jī)一臺(tái)，大壩壩頂門機(jī)總長(zhǎng)度14.7 m，總寬度6.5 m，總高度17.62 m；軌距4.7 m，輪距12 m。隆潘卡爾壩頂門機(jī)由2×800 kN、800 kN、2×200 kN三套起升機(jī)構(gòu)組成，起升高度分別是：7.0 m、8.1 m、8.5 m。

隆潘卡爾水電站；壩頂門機(jī)安裝；試驗(yàn)

1 概述

工程樞紐建筑布置在喀麥隆東部省隆潘卡爾地區(qū)Lom（洛姆河）與潘卡爾河交匯處下游約4 km，Lom河上，距離杜阿拉港約730 km、距離雅溫得約470 km、距貝拉博約80 km。

隆潘卡爾水電站裝機(jī)規(guī)模為4×7.5 MW，水庫(kù)正常蓄水位為EL672.7 m、最低運(yùn)行水位649 m、最高水位為673.8 m，水庫(kù)庫(kù)容約60億m3。

隆潘卡爾大壩工程壩頂設(shè)置門機(jī)一臺(tái)，有2×800/800/2×200 kN三套起升機(jī)構(gòu)，其中2×800 kN起升機(jī)構(gòu)用于啟閉溢流壩檢修閘門；800 kN起升機(jī)構(gòu)用于啟閉進(jìn)水口4孔檢修閘門、泄洪底孔2個(gè)大孔檢修閘門、1個(gè)小孔檢修閘門；2×200 kN起升機(jī)構(gòu)用于啟閉進(jìn)水口4孔攔污柵。

本文主要從門機(jī)的安裝和負(fù)荷試驗(yàn)角度出發(fā)，簡(jiǎn)述隆潘卡爾門機(jī)安裝過程中所克服的困難和過程質(zhì)量控制。圖1為壩頂門機(jī)平面結(jié)構(gòu)圖。

圖1 壩頂門機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

隆潘卡爾水電站大壩壩頂門機(jī)在體積方面屬于中小型門機(jī)，但是起吊載荷相對(duì)較大，安裝過程具有以下特點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜：門機(jī)三套起升機(jī)構(gòu)，到貨零配件很多，拼裝時(shí)要嚴(yán)格按編號(hào)要求進(jìn)行。

（2）門機(jī)高度較高、軌距較小：門機(jī)門架高度9.92 m，軌距4.7 m。

（3）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝條件，現(xiàn)場(chǎng)最大起重量的吊車為50 t，大壩壩頂狹窄，受現(xiàn)場(chǎng)吊裝場(chǎng)地限制，大件吊裝困難。

（4）根據(jù)隆潘卡爾CCTP特殊技術(shù)條款，負(fù)荷試驗(yàn)靜載試驗(yàn)載荷為額定載荷的150%，2×800 kN的靜載試驗(yàn)配重為240 t，門機(jī)軌距4.7 m，除去門腿所占空間，剩余空間寬度不足3.2 m，試驗(yàn)吊架設(shè)計(jì)制作困難，試驗(yàn)時(shí)隆潘卡爾項(xiàng)目部提供φ32-12 m的螺紋鋼筋作為配重。

3 安裝過程

3.1 工藝流程

門機(jī)部件到貨驗(yàn)收→大車行走機(jī)構(gòu)安裝→下橫梁安裝→門腿安裝→中橫梁安裝→測(cè)量→上部平臺(tái)結(jié)構(gòu)安裝→測(cè)量門架垂直度與形體尺寸→高強(qiáng)螺栓驗(yàn)收→起升機(jī)構(gòu)安裝→電氣盤柜吊裝→機(jī)房安裝→檢修吊安裝→各附件安裝→鋼絲繩纏繞→負(fù)荷試驗(yàn)

3.2 安裝工藝

3.2.1 部件編號(hào)、輔助吊耳焊接

用油性記號(hào)筆對(duì)每一塊部件按照吊裝順序進(jìn)行編號(hào)，輔助吊耳下料制作焊接。對(duì)于較復(fù)雜的上部結(jié)構(gòu)的平臺(tái)，每一塊花紋鋼板仔細(xì)與圖紙核對(duì)后編號(hào)并寫上名字，方便起重人員吊裝。

3.2.2 門架安裝

門架安裝屬于門機(jī)安裝過程中重要的一部分，在大車行走機(jī)構(gòu)就位后需嚴(yán)格控制尺寸，吊裝前用全站儀在軌道上放出四個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，門機(jī)四套行走機(jī)構(gòu)就位，用水平尺檢查垂直度，稍微加以固定，檢查軌距與輪距，直到達(dá)到合格的數(shù)據(jù)，才能進(jìn)入到下橫梁、門腿安裝。上部平臺(tái)結(jié)構(gòu)與門腿連接固定后，反復(fù)檢查門架尺寸，門架垂直度，按照設(shè)計(jì)圖紙要求，控制安裝精度。高強(qiáng)螺栓緊固按照廠家提供的高強(qiáng)螺栓緊固扭矩完成。

3.2.3 焊接部分

門機(jī)需要焊接的部位較多，但是對(duì)焊縫等級(jí)要求最高的就是門腿與上部平臺(tái)結(jié)構(gòu)的連接部位，焊縫等級(jí)為A級(jí)，要求做100%的超聲波檢測(cè)和100%的磁粉檢測(cè)。車檔、夾軌器等焊縫屬于B級(jí)焊縫，只做表面檢查。

隆潘卡爾金結(jié)安裝中的焊接過程檢查嚴(yán)格按照焊接工藝進(jìn)行。

施焊前，用磨光機(jī)將坡口及其兩側(cè)10～20 mm范圍內(nèi)的鐵銹、熔渣、油垢、水跡清除干凈。由質(zhì)檢員和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理檢查員共同檢查通過。焊接過程中焊工攜帶保溫筒存放焊條，且筒內(nèi)保持一定溫度。

3.2.4 起升機(jī)構(gòu)組裝

按照施工圖紙，依次進(jìn)行三套起升機(jī)構(gòu)吊裝，起升機(jī)構(gòu)吊裝時(shí)需注意上下游方向和左右岸方向。由于在進(jìn)行負(fù)荷試驗(yàn)之前。各套抓梁未進(jìn)行安裝調(diào)試，因此卷筒聯(lián)軸器的安裝在負(fù)荷試驗(yàn)完成后進(jìn)行。

3.2.5 電氣設(shè)備安裝

門機(jī)上部平臺(tái)結(jié)構(gòu)拼裝完成，電氣盤柜吊裝就位，開始電纜橋架安裝，放置電纜依次進(jìn)行。電纜橋架支架的焊接固定，支架點(diǎn)焊固定，要求外觀美觀。

3.3 門機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)

3.3.1 試驗(yàn)托架準(zhǔn)備

在確定使用鋼筋作為配重以后，需要現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)制作一個(gè)托架放置鋼筋，托架設(shè)計(jì)要求能夠承載240 t以上的重量，托架用于800 kN和2×800 kN兩個(gè)大的起升機(jī)構(gòu)試驗(yàn)。2×200 kN起升機(jī)構(gòu)靜載試驗(yàn)最大吊重為60 t，試驗(yàn)時(shí)對(duì)鋼筋采用兜吊法進(jìn)行。

（1）試驗(yàn)托架設(shè)計(jì)

吊架結(jié)構(gòu)如圖2所示：

圖2 吊架結(jié)構(gòu)圖

A、C號(hào)主梁采用導(dǎo)流底孔門槽廢棄反軌，B號(hào)次梁采用 27 a 工字鋼，1、4、7、8、9、12、15 號(hào)次橫梁采用 27 a 工字鋼，2、3、5、6、10、11、13、14 號(hào)主橫梁采用40 a工字鋼。

（2）吊架受力計(jì)算

荷載參數(shù)：

1）2×800 kN起升機(jī)構(gòu)荷載試驗(yàn)

起吊重物重量F1=βG1=1.5×2×800=2 400 kN G—門機(jī)啟閉容量；β—實(shí)驗(yàn)系數(shù)，β=1.5。

試驗(yàn)吊架重140.9 kN，實(shí)驗(yàn)需裝載2 400-140.9=2 259.1 kN重物。

2）800 kN起升機(jī)構(gòu)荷載試驗(yàn)

起吊重物重量F1=βG1=1.5×800=1 200 kN G—門機(jī)啟閉容量。β—實(shí)驗(yàn)系數(shù)，β=1.5。

試驗(yàn)吊架重140.9 kN，實(shí)驗(yàn)需裝載1 200-140.9=1 059.1 kN重物。

選擇2×800 kN起升機(jī)構(gòu)荷載試驗(yàn)荷載參數(shù)作為結(jié)構(gòu)計(jì)算的主要依據(jù)。

（3）橫梁計(jì)算

實(shí)驗(yàn)吊架裝載重物選用鋼筋，鋼筋均勻堆放在吊架內(nèi)。橫梁跨度為3.2m，P=2 259.1 kN。吊架吊點(diǎn)設(shè)置在 2、3、13、14 號(hào)橫梁處，起吊鋼繩夾角≤300°，計(jì)算取鋼繩夾角30°。吊點(diǎn)處豎直方向受力Q2=Q3=Q13=Q14=2400/8=300 kN。吊點(diǎn)處水平方向受力 q2=q3=q13=q14=2400/8×tan（30°/2）=80.38 kN。

1）次橫梁計(jì)算（受力圖見圖3）

圖3 次橫梁受力圖

選取最大荷載處4號(hào)橫梁，作為計(jì)算對(duì)象。

R4=71.52 kN/m。

4號(hào)橫梁參數(shù)：

底板參與橫梁計(jì)算的有效寬度B=0.3×975+0.3×975=585 mm。

A=16 017 mm2

t=6 mm

Ix=116 411 411.8 mm4

Sx=449 321.6 mm3

W max=2 370 904 mm3

W min=483 235 mm3

M max=71.52×3.22/8=91.55 kN.m

Q max=71.52×3.2/2=114.43 kN

底板外側(cè)彎曲應(yīng)力σ1=M max/W max=38.16 MPa≤[150 MPa]；

底板內(nèi)側(cè)彎曲應(yīng)力σ2=M max/W min=145.1 MPa≤[150 MPa]；

最大剪應(yīng)力 τ1=Q max×S x/ （Ix×t）=64.4 MPa≤[90 MPa]；

滿足應(yīng)力要求。

（4）吊耳計(jì)算

吊耳尺寸圖見圖4。

圖4

吊耳處繩向力 F=300/cos（30°/2）=310.6 kN。

吊點(diǎn)處豎直方向受力Q=2 400/8=300 kN。

吊點(diǎn)處水平方向受力q=2 400/8×tan（30°/2）=80.38 kN。

吊耳壁承壓應(yīng)力：

σ1=F/dt=310.6×1000/85/50=73.08MPa≤[150MPa]

吊耳孔拉應(yīng)力：

σ2=σ1×（R2+r2）/（R2-r2）=73.08×（127.52+42.52）/（127.52-42.52）

=91.35 MPa≤[150 MPa]

吊耳處焊縫剪應(yīng)力：

σ3=310.6×1000/（400×50×0.7）=22.1 MPa≤[200 MPa]

滿足應(yīng)力要求。

（5）實(shí)驗(yàn)吊架制作

吊架制作從短缺材料采購(gòu)，原有材料下料，倒運(yùn)，組裝，焊接，用時(shí)接近11 d。

3.3.2 試驗(yàn)

試驗(yàn)場(chǎng)地選擇如下頁圖5：根據(jù)門機(jī)三套起升機(jī)構(gòu)在門機(jī)上的位置，800/2×800 kN起升機(jī)構(gòu)位于門腿之間，2×200 kN起升機(jī)構(gòu)位于門機(jī)上游部位，大壩壩頂狹窄，無堆放鋼筋的位置，因此選擇右岸攔污柵堆放場(chǎng)作為2×200 kN起升機(jī)構(gòu)的負(fù)荷試驗(yàn)場(chǎng)地。

試驗(yàn)配重明細(xì)表如表1、表2、表3：

負(fù)荷實(shí)驗(yàn)過程中，由于門機(jī)門架空間狹小，而起升機(jī)構(gòu)起重量較大，并且800 kN起升機(jī)構(gòu)的吊點(diǎn)位置不在門機(jī)上下游門腿中間，因此設(shè)計(jì)吊架時(shí)在吊架中間加一道護(hù)欄，用于放置800 kN起升機(jī)構(gòu)的荷載。

圖5

表1 壩頂門機(jī)800 kN起升機(jī)構(gòu)載荷試驗(yàn)配重明細(xì)表

表2 壩頂門機(jī)2X800 kN起升機(jī)構(gòu)載荷試驗(yàn)配重明細(xì)表

表3 壩頂門機(jī)2X200 kN起升機(jī)構(gòu)載荷試驗(yàn)配重明細(xì)表

3.3.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

梁的撓度和永久變形采用全站儀全程測(cè)量，在實(shí)驗(yàn)過程中電氣數(shù)據(jù)由電氣管理人員記錄。

4 質(zhì)量控制

為保證壩頂門機(jī)的安裝質(zhì)量，門機(jī)到貨后，現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)合各方進(jìn)行到貨驗(yàn)收，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理提出焊縫存在廠內(nèi)制作缺陷，均已一一修補(bǔ)完成才開始倒運(yùn)組裝。

安裝前組織安裝人員參加安全技術(shù)交底會(huì)議，作業(yè)隊(duì)專門組建一個(gè)8人組成的門機(jī)安裝小隊(duì)，分別由起重工，鉚工，焊工，輔助工組成，其中一個(gè)起重工和一個(gè)鉚工兼任技術(shù)員，初步保證門機(jī)安裝質(zhì)量。

5 結(jié)語

隆潘卡爾水電站壩頂門機(jī)屬于中大型門機(jī)，安裝時(shí)嚴(yán)格控制每一道工序質(zhì)量以及每道工序間的銜接，層層把關(guān)，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷提高安裝技術(shù)；嚴(yán)格按照關(guān)鍵工序停止點(diǎn)進(jìn)行控制，從而保證了門機(jī)安裝質(zhì)量，現(xiàn)今門機(jī)實(shí)驗(yàn)完成，運(yùn)行狀態(tài)良好。

[1]SL381-2007水利水電工程啟閉機(jī)制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范[S].

TV547

B

1672-5387（2017）10-0028-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.10.010

2017-07-21

魯青海（1988-），男，助理工程師，從事水利水電金屬結(jié)構(gòu)安裝管理工作。