李軍 吳定清 王艷梅 胡鵬飛

摘要：抽水蓄能電站豎井施工過(guò)程中，如何解決施工作業(yè)人員的垂直運(yùn)輸，保障人員運(yùn)輸過(guò)程中的安全，一直是一個(gè)擺在施工技術(shù)人員面前的難題。因此，本研究對(duì)豎井施工載人系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，使其在滿足安全的前提下，實(shí)現(xiàn)快速整體拆移，提高生產(chǎn)效率，降低施工成本的目的。

關(guān)鍵詞：抽水蓄能電站;豎井;載人;安全施工

中圖分類號(hào)：U455.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-6903（2021）12-0059-03

0引言

在抽水蓄能電站地下洞室群中，設(shè)計(jì)有出線井、排風(fēng)井、調(diào)壓井等多條不同功能、不同斷面、不同深度的豎井，以滿足電站運(yùn)行要求。一般情況下，豎井在開挖支護(hù)、混凝土澆筑期間，主要通過(guò)在井壁敷設(shè)籠式豎梯、轉(zhuǎn)梯，或是在井口布設(shè)礦用絞車和防墜罐籠等方式，用于運(yùn)輸施工人員進(jìn)出豎井工作面。但是在實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，豎梯、轉(zhuǎn)梯不僅安裝難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高，且隨著豎井深度的增加，作業(yè)人員上、下通行的難度也將不斷增大，體力消耗不斷增加;尤其是開挖支護(hù)階段，為防止爆破對(duì)豎梯、轉(zhuǎn)梯產(chǎn)生破壞，豎梯、轉(zhuǎn)梯只能安裝至距離作業(yè)面約10～15m位置，需另行在豎梯、轉(zhuǎn)梯底部掛設(shè)軟梯至作業(yè)面，且需隨著開挖的進(jìn)行，還需采用其他方式作為施工平臺(tái)定期對(duì)豎梯、轉(zhuǎn)梯進(jìn)行延長(zhǎng);導(dǎo)致安全風(fēng)險(xiǎn)增高、施工效率降低。而采用礦用絞車與防墜罐籠相結(jié)合的運(yùn)輸方式，雖然安全性能較高，但絞車、罐籠及電控系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)較多、體型龐大、安拆及操作復(fù)雜，而且施工成本較高，不利于工程高效、快速、連續(xù)、安全的施工。因此，研究設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安拆方便、運(yùn)行快捷、安全可靠的載人提升裝置對(duì)抽水蓄能電站中豎井安全、快速施工具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1工程概況

河北豐寧抽水蓄能電站位于河北省豐寧滿族自治縣境內(nèi)，由國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司負(fù)責(zé)建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、管理。建成后，以三回500kV線路接入京津冀北電網(wǎng)，在系統(tǒng)中承擔(dān)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相和緊急事故備用任務(wù)。電站為一等大型工程，分兩期建設(shè)，總裝機(jī)容量3600MW，為

目前在建世界裝機(jī)容量最大的抽水蓄能電站[1]。

電站地下洞室群主要設(shè)計(jì)有2條開挖斷面為11m×12m，最大深度為161.9m的出線豎井;1條開挖斷面為φ12.4m，深192.83m的排風(fēng)豎井;6條開挖斷面為φ11.8m，深98.4m的尾水調(diào)壓井等，數(shù)量較多，施工周期較長(zhǎng)，安全風(fēng)險(xiǎn)較高。因此，對(duì)豎井施工載人系統(tǒng)的研究顯得尤為重要。

2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

載人系統(tǒng)是利用力矩平衡原理設(shè)計(jì)的一種曳引式升降機(jī)，布設(shè)在豎井上部井口處，主要由固定框架、懸吊平臺(tái)、吊船、曳引機(jī)構(gòu)及電氣控制系統(tǒng)五大部分組成。

（1）固定框架。固定框架主要用于吊船的懸吊及電纜線盤的固定，布置在懸吊平臺(tái)端頭，與懸吊平臺(tái)端頭采用高強(qiáng)螺栓連接。

（2）懸吊平臺(tái)。懸吊平臺(tái)主要用于固定框架、曳引機(jī)構(gòu)及配重的固定，是設(shè)備的主要受力構(gòu)件。與固定框架部位伸入井口，其剩余部分坐落在井口的地面上，并在端部增加配重及地腳螺栓錨固，以保障懸吊平臺(tái)整體穩(wěn)定性。

（3）吊船。吊船類似于電梯轎廂，通過(guò)曳引機(jī)構(gòu)的4根鋼絲繩固定在懸吊平臺(tái)井道側(cè)的框架內(nèi)。

（4）曳引機(jī)構(gòu)。曳引機(jī)構(gòu)是懸吊平臺(tái)的動(dòng)力部件，采用電動(dòng)曳引式結(jié)構(gòu)，通過(guò)曳引機(jī)電磁制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)滾筒帶動(dòng)鋼絲繩提升系統(tǒng)使吊船上下運(yùn)動(dòng)，完成人員的垂直運(yùn)輸。

（5）電氣控制系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)是用來(lái)控制懸吊平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的部件，主要電器元件安裝在一塊絕緣板上;萬(wàn)能轉(zhuǎn)向開關(guān)、電源指示燈、啟動(dòng)按鈕和緊急停機(jī)按鈕裝在箱體門板上，通過(guò)設(shè)備的升降、懸停實(shí)現(xiàn)井內(nèi)和地面的雙控操作。如圖1：

鈕為CST離心式安全鎖，具有自鎖功能;當(dāng)?shù)醮倩?根鋼絲繩升降速度不一致等異常情況下進(jìn)行動(dòng)作，若需恢復(fù)，必須朝順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)頭部使按鈕彈出后，方可繼續(xù)運(yùn)行。如表1。

3設(shè)備安拆

3.1設(shè)備安裝

（1）懸吊平臺(tái)的安裝。先將吊船放入豎井里面;然后將平臺(tái)伸入豎井口上方并找準(zhǔn)安裝位置，再在平臺(tái)外端先放上配重支架，并將配重壓置1T。（2）曳引機(jī)的安裝。將曳引機(jī)支座、滾筒兩端的軸承支座分別與平臺(tái)配重一端的安裝支架上用螺栓連接好并調(diào)整到位，將曳引機(jī)支座，軸承支座連接固定可靠。（3）懸掛機(jī)構(gòu)的安裝。首先將平臺(tái)框架安裝在平臺(tái)進(jìn)入豎井上方的一端，并用M16-8.8級(jí)螺栓連接緊固;然后把剩余的配重塊再放在配重支架，共計(jì)2T，最后將工作鋼絲繩、安全鋼絲繩分別固定在前梁的懸掛機(jī)構(gòu)架上[2]。（4）電纜的連接和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向的調(diào)整。首先把五線電源電纜的各相導(dǎo)線接入電氣控制箱內(nèi)對(duì)應(yīng)的接線柱上，然后連接380V電源，先按啟動(dòng)按鈕，再按控制按鈕“上”，此時(shí)電動(dòng)機(jī)應(yīng)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，若不對(duì)，則打開電動(dòng)機(jī)接線盒將三根電源線中的任意兩根對(duì)調(diào)接好，并把萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)撥向另一側(cè)，以同樣方法調(diào)整好另一端電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。（5）吊船裝置;3.鋼絲繩;4.導(dǎo)向輪;5.鎖緊機(jī)構(gòu);6.配重塊;71.電纜與曳引機(jī)構(gòu)的連接。首先把鋼絲繩插入曳引機(jī)進(jìn)繩口，線;72.電氣控制器;8.豎井吊船。點(diǎn)動(dòng)控制按鈕“上”，鋼絲繩即能自動(dòng)進(jìn)入曳引機(jī)，若進(jìn)不去，則把鋼絲繩轉(zhuǎn)換一個(gè)角度穿入，按住“上”按鈕，把鋼絲繩全部穿完;然后將鋼絲繩通過(guò)兩組轉(zhuǎn)向滑輪，分別穿過(guò)離心式安全鎖，最后將吊船升到方便連接用于限制吊船一直上升，撞壞固定框架;而緊急停機(jī)按鋼絲繩的地方，進(jìn)行鋼絲繩連接并固定。（6）整體加固。

安裝之前，在井口澆筑基礎(chǔ)混凝土，并根據(jù)懸掛平臺(tái)螺栓孔的布置精確埋設(shè)好地腳螺絲;安裝完成后，采用高強(qiáng)螺栓將懸吊平臺(tái)固定牢固;最后經(jīng)荷載試驗(yàn)并驗(yàn)收合格后即可投入使用。

3.2設(shè)備使用

作為載人作業(yè)設(shè)備，在使用過(guò)程中須嚴(yán)格遵守以下的安全操作規(guī)定：

（1）必須由專人操作和維護(hù)保養(yǎng);（2）操作人員上機(jī)操作前，必須認(rèn)真學(xué)習(xí)和掌握本使用說(shuō)明書的內(nèi)容;使用前必須按檢驗(yàn)項(xiàng)目檢驗(yàn)合格;使用中嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程;使用后認(rèn)真做好維護(hù)保養(yǎng)工作;（3）操作和施工人員都必須戴安全帽;（4）嚴(yán)禁帶故障和超載使用;

（5）嚴(yán)禁超長(zhǎng)使用;（6）設(shè)備運(yùn)行時(shí)，操作人員應(yīng)密切注意上下有無(wú)障礙物，以免引起碰撞或其它事故;向上運(yùn)行時(shí)要注意上限位;（7）嚴(yán)禁在設(shè)備上另設(shè)吊具;（8）接地線不得接在平臺(tái)或鋼絲繩上;（9）電器控制箱不得另外布線作為其它動(dòng)力電源使用，箱內(nèi)禁止擺放雜物;

（10）限位開關(guān)、“緊急停機(jī)”按鈕必須靈敏可靠;（11）一旦發(fā)生曳引機(jī)卡繩或其它一時(shí)不能判明原因的故障，絕對(duì)禁止強(qiáng)行開動(dòng)，務(wù)必先將吊船牢靠固定，再找出原因，排除故障，確認(rèn)恢復(fù)正常后，方可繼續(xù)使用;（12）操作模式及操作方法：①工頻上升、下降：先將電源箱上的總電源開關(guān)送電，然后將配電箱上面的工變頻轉(zhuǎn)換開關(guān)旋轉(zhuǎn)到工頻模式，并將四個(gè)安全鎖的手動(dòng)開關(guān)打開，點(diǎn)擊配電箱上面的上升或下降按鈕，使吊船隨曳引電機(jī)上下運(yùn)行。②吊船載人上升、下降：先將電源箱上的總電源開關(guān)送電，然后將配電箱上面的工變頻轉(zhuǎn)換開關(guān)旋轉(zhuǎn)到變頻模式。進(jìn)入吊船內(nèi)關(guān)好吊船門點(diǎn)擊吊船內(nèi)操作箱上面的上升或下降按鈕正常情況下吊船會(huì)隨拖拽電機(jī)上下運(yùn)行，若遇到緊急情況按下操作箱上的急停按鈕，緊急情況解除后松開急停按鈕，點(diǎn)擊故障復(fù)位按鈕方可運(yùn)行。③遙控上升、下降：先將電源箱上的總電源開關(guān)送電，然后將配電箱上面的工變頻轉(zhuǎn)換開關(guān)旋轉(zhuǎn)到變頻模式，進(jìn)入吊船內(nèi)關(guān)好吊船門點(diǎn)擊遙控器上面的上升或下降按鈕，使吊船隨拖拽電機(jī)上下運(yùn)行，松開按鈕電機(jī)停止，吊船上面的門未關(guān)閉，遙控器上下按鍵無(wú)效。

（13）鋼絲繩必須用規(guī)定的結(jié)構(gòu)形式和力學(xué)性能的特制鋼絲繩并且要完好無(wú)損，表面保持清潔，安全鋼絲繩不得沾油。鋼絲繩的檢查和報(bào)廢按《GB5972-86起重機(jī)械用鋼絲繩檢查和報(bào)廢使用規(guī)范》第2.5條規(guī)定執(zhí)行。對(duì)較常遇見的下列情況，鋼絲繩應(yīng)報(bào)廢：①斷股或在一個(gè)節(jié)距（每股鋼絲繩纏繞一周的軸向距離）內(nèi)斷絲達(dá)到5根;②松散、壓扁、起臌（籠狀畸變），死彎或折彎直徑小于10mm;③磨損或銹蝕嚴(yán)重，鋼絲繩直徑<7.5mm;④不得用鋼絲繩拖拉豎井吊船移動(dòng);（14）施工結(jié)束前要切斷電源，鎖好電氣箱門，做好清潔工作和防護(hù)工作，不得有雜物和水進(jìn)入電動(dòng)機(jī)和電器控制箱;（15）每次上吊船施工之前，操作人員必須按“日檢查內(nèi)容”的要求檢查合格后方能使用。

3.3設(shè)備拆移

（1）移位。將鋼絲繩從提升機(jī)和安全鎖內(nèi)抽出;再將支架、鋼絲繩和配重用設(shè)備吊運(yùn)到空曠場(chǎng)地，并相應(yīng)移動(dòng)升降機(jī)至其他部位。具備條件時(shí)，可直接采用設(shè)備將其整體移設(shè)至其他使用部位。（2）拆除。拆除步驟為：①將平臺(tái)停放在平整的地面上，拆下繩墜鐵;②切斷電源;③將電纜從臨時(shí)配電箱和升降機(jī)上拆下，并卷成圓盤;④將鋼絲繩卸下拉到上方，并卷成圓盤扎緊;⑤最后拆除懸掛裝置。

4結(jié)語(yǔ)

根據(jù)對(duì)曳引式升降機(jī)的研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用效果分析，這種設(shè)備既有效地提高了設(shè)備的利用率，又在操作簡(jiǎn)單靈活的基礎(chǔ)上保障了施工安全，而且這種設(shè)備可整體進(jìn)行拆移，又可有效的降低安全風(fēng)險(xiǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低施工成本。

2021年9月17日，國(guó)家能源局發(fā)布了《抽水蓄能中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》，文件中明確了發(fā)展目標(biāo)，要求到2035年，抽水蓄能電站投產(chǎn)總規(guī)模達(dá)到3億kW?？梢姵樗钅茈娬緦⒋笠?guī)模發(fā)展，而豎井又是抽水蓄能電站的重要組成部分，這種曳引式升降機(jī)可廣泛應(yīng)用于豎井的施工之中，具體較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)家能源局.抽水蓄能中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）[S].

[2]齊磊，方善新，王濤.載人提升系統(tǒng)在白鶴灘水電站豎井施工中的應(yīng)用[J].四川水力發(fā)電，2020（5）：57-60.

ResearchonMannedSysteminPumpedStoragePowerStation

LIJun，WUDingqing，WANGYanmei，HUPengfei

（ChinaWaterResourcesandHydropowerSeventhEngineeringBureauCo.，Ltd.，ChengduSichuan610213）

Abstract：Intheconstructionprocessofpumpedstoragepowerstationshaft，howtosolvethevertical

transportationofconstructionworkersandensurethesafetyofpersonneltransportationprocesshasalways

beenadifficultprobleminfrontofconstructiontechnicians.Therefore，thisstudyredesignedthemanned

systemofshaftconstructiontoachievethepurposeofrapidandoverallremoval，improvingproduction

efficiencyandreducingconstructioncostunderthepremiseofsatisfyingsafety.

Keywords：pumpedstoragepowerstation;shaft;manned;safeconstruction