上水库进/出水口金属结构优化方案

（1）上水库进/出水口金属结构设计。

电站引水系统在上水库设有两个进/出水口，每个进/出水口设四孔四扇拦污栅，共八扇，拦污栅由临时启闭设备启闭。在发电引水隧洞上平段设置一道事故闸门，两条引水隧洞共设两扇事故闸门，事故闸门由3200kN固定卷扬机启闭。当事故闸门后的高压管道或球阀出现事故时，事故闸门可在动水中降落到底槛，切断来自上水库的水流，防止事故进一步扩大。当高压管道或球阀需要检修时，该闸门闭门挡上水库来水。

1）拦污栅设计。上水库进/出水口拦污栅孔口尺寸4.7m×9m（宽×高），底槛高程1886.00m，为潜孔平面滑动式。拦污栅承受双向水流作用，发电工况平均流速0.83m/s，最大流速1.17m/s；抽水工况平均流速0.71m/s，最大流速0.95m/s。拦污栅按最大流速1.17m/s设计，设计水位差5m。拦污栅支承型式为滑动支承，支承跨度5.1m。为减小拦污栅在运行过程中产生震动，该拦污栅的支承方式采用“楔紧方式”，即将拦污栅槽设计成单边“V”形，拦污栅上游（指上水库侧）支承设计成与拦污栅槽反向轨道斜度相同的布置方式，通过运行过程中产生的楔紧力将拦污栅紧固。拦污栅在高度方向上分为3节，每节为三主梁结构，主梁为箱形截面，边柱为单腹板工字形结构，节间用吊板铰接。栅条支承间距1190mm，截面尺寸为22mm×140mm，中心距200mm，焊于横梁上。每节栅叶的上、下游两侧各设4套支承滑块，上游侧滑块呈1∶100的斜坡。拦污栅栅体材质采用Q235-B。滑块材料采用工程塑料合金。

为了给上水库进/出水口调整段至上水库进/出水口事故闸门之间的隧洞段提供检修条件，避免较长时间放空上水库，将上水库拦污栅栅槽设计成可以下放叠梁闸门的检修门槽，设置有顶、侧、底止水座板。拦污栅栅槽宽800mm、深450mm，栅槽埋件由主轨、反轨、门楣及底槛等组成，栅槽反轨孔口范围内呈1∶100的斜坡布置。主、反轨采用工字钢组合截面，材质为Q235-B，支承工作面上均贴焊12Cr18Ni9不锈钢板，加工后不锈钢面的厚度为6mm。主轨上设水封座板，材料为12Cr18Ni9，厚度为4mm。底槛采用工字钢组合截面，材质为Q235-B。

呼和浩特抽水蓄能电站上水库为人工库盆，污物很少，拦污栅不设永久起吊设备，当拦污栅需要维修或清污时，用临时起吊设备将拦污栅提起，在高程1900.00m的平台进行检修或清污，临时起吊设备的额定起吊力约为2×250kN。

2）事故闸门设计。事故闸门孔口尺寸4.9m×6.2m，底槛高程为1881.16m。上水库设计洪水位为1940.341m，相应闸门设计水头为59.181m，总水压力约为17791kN。闸门为潜孔平面滑动式，单吊点。根据运输要求门叶沿高度方向上分为两个运输单元，现场安装时再焊接成整体。整扇闸门共设置12套正向支承滑块装置（每节门叶设置6套），4套反向支承滑块，4套φ200悬臂式侧轮装置。闸门支承跨度5.5m，止水跨度5.04m。事故闸门门叶为Q345-D焊接结构。正向支承滑块材料为钢基铜塑复合材料，每套滑块长600mm。反向支承滑块材料为MBJ。事故闸门顶、侧止水采用P型水封，设置在下水库侧，材质为橡塑复合水封，底水封采用刀型水封，设置在上游侧，材质为橡胶。

事故闸门操作方式为动水闭门静水启门，利用水柱动水下门，启门利用设在上节门叶的两个φ400的充水阀充水平压后启门，不平衡水压差为5m。动水下门时，计算持住力约3049kN。闸门平时悬吊在高程1942.00m（低缘高程）处，在正常蓄水位1940.00m以上2m左右。

事故闸门门槽采用宽1.2m、深0.7m的矩形门槽。门槽埋件由主轨、反轨、副轨、门楣及底槛等组成。主轨采用80mm厚的Q345-B钢板上焊接50mm×50mm方钢结构，在方钢顶部贴焊5mm（加工后）厚12Cr18Ni9不锈钢板，并加工成R300的圆弧面。其余埋件材质均采用Q235-B。顶、侧止水座板采用12Cr18Ni9不锈钢板贴焊在门楣、主轨构件上，加工后的厚度为4mm。底止水座板采用工字钢组合截面材质为Q235-B。

3）3200kN固定卷扬式启闭机设计。上水库进/出水口事故闸门采用固定卷扬式启闭机操作，启闭机安装平台高程1960.65m。启闭容量3200kN，起升高度为68m，起升速度约2.1m/min，单吊点，工作级别为Q2-轻。在启闭室内顶部设置有30kN手拉葫芦，用于启闭机检修。

启闭机机架为焊接结构件，材料为Q345-D，卷筒支座梁、边梁、平衡滑轮支座梁为工字梁，定滑轮支座梁为箱形梁，超宽机架进行分段处理，分节处用高强度螺栓连接。启闭机可以实现在启闭机室现地启闭闸门或者经PLC受控于中央控制室，通过电站的计算机监控系统远方自动关闭闸门。

（2）上水库进/出水口金属结构设备制造。

1）拦污栅及其埋件制造。上水库进/出水口拦污栅栅叶主要制作工艺流程为：原材料进场检验→工艺文件编制→画线、下料、预处理→零件边缘机加工→梁系、栅片等部件制造→栅体整体框架组拼、放样→栅体结构整体验收、焊接→栅体框架结构矫形→框架验收→栅片与栅框装焊与矫形→滑道装配→节间吊孔画线镗孔→栅体总拼→节间连接板试装编号→单元栅体防腐施工→出厂前包装待发运。栅槽埋件包括主轨、反轨、顶楣及底槛，均为焊接组合结构。

拦污栅滑块在组装时，发现个别滑块座板螺栓孔位置偏差较大，致使螺栓无法安装，由制造厂进行了处理。上水库进/出水口拦污栅节间连接板连接孔尺寸有误，经检查发现是设计图纸错误，由设计进行了修改，制造单位重新下料制作。(www.xing528.com)

2）进/出水口事故闸门及埋件制造。事故闸门门槽埋件的制造主要由主轨、门楣、反轨、底槛及副轨等组成，按分节焊接、分节加工、整体组装的方式进行。具体制造工艺流程为：钢板校平、型钢调直→下料切割→二次校平调直→组装→焊接→焊接变形校正→端面机加工→水封座板或支承工作面→机加工→搭设工装平台埋件整体组装检验。

每扇事故闸门制造主要由面板、主梁、边梁、隔板、次梁等部分组成。具体制造工艺流程为：原材料进场检验→工艺文件编制→板材矫形、型钢调直→画线、下料、预处理→零件边缘机加工→主梁、面板、边梁等部件制造→门叶面板整体组拼、放样→门叶整体组装→门体、节间水封座面加工→门体水封座面加工→门体二次整体组装→水封座板配孔、充水阀管安装、滑块安装、门叶吊耳板预安装→上下节门叶吊耳安装及吊耳孔镗孔→充水阀试验检查→门体侧向滑块、侧轮预装→单元门体防腐施工→门体出厂前整体组装。

事故闸门门槽主轨厚板对接焊缝偏小，不能满足焊接要求，制造单位对焊接坡口进行了调整，焊接后进行了探伤检查，保证主轨厚板对接焊缝质量要求。事故闸门反向滑块螺栓孔位置处于主梁前翼板边缘，致使无法正常安装滑块螺栓，对此，进行了修改，满足螺栓紧固的要求。

3）事故闸门3200kN固定卷扬式启闭机制造。3200kN固定卷扬式启闭机主要制造工序为：卷筒卷制→卷筒焊接→卷筒绳槽加工→机架制造→整体组装→启闭机整体试验。

3200kN启闭机机架的部分高强螺栓连接处防腐处理，根据图纸要求机架高强螺栓连接处必须喷砂除锈后喷涂无机富锌漆，而机架连接处喷涂无机富锌漆后有部分连接处喷涂上了中间漆和面漆。对不符合设计规定的连接板防腐部位，进行打磨清除防腐涂层，重新进行防腐处理。

进/出水口事故闸门启闭机房内设置30kN手拉葫芦作为固定卷扬式启闭机的检修设备，共两台。

（3）上水库进/出水口金属结构设备安装。

1）拦污栅及其埋件安装。上水库两个进/出水口拦污栅栅槽埋件主要由主轨、反轨、门楣及底槛等部分组成，栅槽兼作叠梁闸门的检修门槽，设置有顶、侧、底止水座板。上水库进/出水口拦污栅结构形式为楔紧式（即安装时通过调整拦污栅正、反向支承滑块的垫片，保证拦污栅落到底槛时，正、反向支承滑块的压缩量）。每套由三节组成，节间为销轴连接。

拦污栅安装完毕后，对拦污栅进行无水情况下全行程升降试验。试验过程中栅叶在栅槽中行走无卡滞现象，栅体动作和各节节间连接可靠。

2）事故闸门及其埋件安装。上水库进/出水口事故闸门门槽埋件主要由底槛、主轨、副轨、反轨及门楣等组成，上水库进/出水口事故闸门门叶为平面滑动闸门。事故闸门门叶安装完成后，闸门吊耳处充水阀密封性良好，橡胶水封的压缩量符合设计图要求，经对水封进行透光检查，均无透光现象。闸门安装完成后对门叶上一类、二类连接焊缝进行了100%超声波探伤，一次合格率95%。

3）事故闸门3200kN固定卷扬式启闭机安装。事故闸门3200kN固定卷扬式启闭机安装在事故闸门井上的启闭机室内，启闭机安装平台高程为1960.65m。3200kN固定卷扬式启闭机的安装主要由机架、制动器、卷筒、钢丝绳、联轴器等部分组成，启闭机安装完成后进行了无负荷试验及无水联门调试，无负荷状态下进行全行程往返3次，各部件运行正常。无水全行程启闭试验，电气与机械部分正常，制动器能制止闸门升降，动作平稳、可靠，负荷控制器动作准确、可靠，闸门在门槽内行走无卡阻现象。