下水库进出水口金属结构设计

（1）下水库金属结构设备设计。

电站下水库布置了4个岸边侧式进/出水口，每个进/出水口处设一道事故闸门，4孔共设4扇，事故闸门由2500kN固定卷扬式启闭机启闭。事故闸门下游侧（沿发电水流方向）设有一道检修闸门，4孔共用一扇，检修闸门由630kN单向门机配合自动拖挂梁启闭。下水库进/出水口前沿设有一道拦污栅，每孔3扇，共12扇，拦污栅不设永久起吊设备。

1）进/出水口拦污栅及其启闭机设计。下水库进/出水口拦污栅型式为潜孔平面滑动式，孔口尺寸为4m×7m（宽×高，下同），底槛高程为1338.00m。拦污栅受双向水流作用，发电工况平均流速为0.99m/s，最大流速为1.54m/s，抽水工况平均流速为0.83m/s，最大流速为0.91m/s，设计时按最大流速1.54m/s设计，设计水位差为5m。栅条支承间距1680mm，截面尺寸为20mm×140mm，中心距为180mm。拦污栅支承型式为滑动支承，支承跨度4.4m。拦污栅为Q235-B焊接结构，在高度方向上分为3节，节间用吊板铰接，现场安装时再连接成整体。拦污栅为双主梁结构，主梁为箱形截面，边柱为单腹板工字形结构，每节栅叶的上、下游两侧各设4套支承滑块，拦污栅下水库侧支承按1∶100的斜度布置。

拦污栅栅槽宽700mm、深450mm，栅槽埋件由主轨、反轨及底槛等组成，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，底槛采用工字钢组合截面结构。主、反轨工作面上均贴焊12Cr18Ni9不锈钢板，加工后不锈钢面的厚度为6mm。其他构件材料均采用Q235-B。为减小拦污栅在运行过程中产生的振动，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，拦污栅下水库侧支承与拦污栅槽反向轨道均按1∶100的斜度布置，通过运行过程中产生的楔紧力将拦污栅紧固。滑块材料采用工程塑料合金，该材料具有合适的弹性模量、低吸水率、稳定的摩擦系数，使得滑块的压缩变形控制在设计范围内，以求达到既能固定拦污栅，必要时又能提起的目的。

拦污栅按5m设计水头分别对栅叶主梁的强度及刚度、栅条的强度、稳定性及动力进行验算。并对栅条在水流作用下可能产生的振动行为进行了核算，核算结果满足规范要求。

拦污栅由临时启吊设备启闭，额定起吊力为2×200kN。拦污栅平时通过拉杆锁定在高程1355.50m，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到高程1355.50m的平台上，通过滑轨通向高程1409.00m的尾水平台。

2）进/出水口检修闸门及其启闭机设计。进/出水口检修闸门为平面滑动式闸门，单吊点。孔口尺寸为4.5m×5m，底槛高程为1338.00m，设计水位为下水库设计洪水位1400.286m，设计水头62.286m，总水压力14772kN。闸门止水跨度4.62m。闸门为Q345-D焊接结构，根据运输要求，闸门沿门叶高度方向分为两个运输单元，现场安装时再焊接成整体。整扇闸门共设置8套正向支承滑块，4套反向支承滑块，支承跨度为5.1m，滑块材料均为MBJ。闸门另设4套φ200悬臂式侧轮装置，材质为45号钢。闸门止水设在厂房侧，顶、侧止水形式为P型水封，止水材质为SD005橡胶。

检修闸门门槽为I形门槽，门槽宽1.3m，深0.7m。由主轨、副轨、反轨、底槛和门楣等组成。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。主轨为65mm厚钢板，表面与主滑块接触处焊有宽100mm、厚10mm的12Cr18Ni9不锈钢板。反轨、底槛采用工字钢组合截面结构，门楣采用焊接结构。埋件材质为Q235-B。

检修闸门的操作方式为静水启闭，闸门顶部设有充水阀，启门时的水位差为3m，计算启门力约348.6kN。闸门由630kN单向门式启闭机配合自动挂脱梁操作。闸门检修维护在高程1409.00m的平台上进行。事故闸门面板、主梁、次梁、边梁及纵向隔板等构件和各零件进行了强度、刚度及稳定性验算，其中面板厚度考虑1mm的腐蚀裕度。

下水库进/出水口630kN单向门式启闭机安装在高程1409.00m的平台上。用于下水库进/出水口检修闸门的启闭操作。门机轨距4.5m，轮距5.3m，启闭力630kN，起升高度73m，轨上高度10m，走行距离约为77m。起升速度约为1.83m/min，单吊点。整机工作级别为A3，起升机构工作级别为M3，运行机构工作级别为M4。轨道全长约77m。门机主要由起升机构、门架、机房、机房检修吊、大车运行机构、夹轨器、锚定装置、司机室、电气室、防风锚定装置及埋件、电力拖动和控制设备、风速仪及避雷针、电气防雷接地装置、轨道和阻进器及埋件等组成。机房内上部设20kN的检修桥吊，满足从坝面起吊物品至机房内的需要。630kN单向门式启闭机操作方式为现地控制。

门机起升机构，起升机构由一台固定卷扬式启闭机构成，设置在门架机房内，并设有一套完整的机械传动系统，该系统由电动机、联轴器、制动器、减速器、动滑轮装置、平衡滑轮装置、开式齿轮及卷筒装置和钢丝绳等零部件组成，构成一个独立的单吊点起升机构，其额定启门力为630kN。电动机型号为YZR250M1-8，制动器型号为YWZ5-315/30，减速器型号为QJRS-D400-63，卷筒直径为900mm，钢丝绳型号为26ZAB CFRC6×36SW+IWR-1770ZS，滑轮组倍率为4。

大车行走机构，门机运行由安装于门架下横梁下的大车运行机构完成，该机构共设有两组主动行走机构和两组从动行走机构，每组行走机构均有一个φ630mm的车轮。走行载重为300kN，最大轮压为327kN。主动机构由一台变频电机驱动“三合一”减速器，通过减速器输出轴直接将扭矩传给主动车轮，从而实现大车行走。减速电机型号为LHYM84D160-AVY2-B-151，行程开关型号为XCE-145，缓冲器型号为JHQ-C-10，轨道型号为QU80，运行速度为2～20m/min。行走限位装置由型号为XCE-145的行程限位开关和型号为JHQ-C-10的缓冲器组成，共同对大车的行走进行保护。

3）进/出水口事故闸门及其启闭机设计。下水库进/出水口事故闸门门型为潜孔平面滑动式，单吊点。孔口尺寸为4.5m×5m，底槛高程为1338.00m，设计水位为下水库设计洪水位为1400.286m，设计水头为62.286m，总水压力为14068kN。闸门为平面滑动式，Q345-D焊接结构，根据运输要求，闸门沿门叶高度方向分为两个运输单元，现场安装时再焊接成整体。每节设置6套正向支承装置，支承滑块材料为钢基铜塑复合材料，整扇闸门共设置12套正向支承滑块。设4套反向支承滑块，材料为MBJ。4套φ200悬臂式侧轮装置。闸门支承跨度为5.1m。止水设在下水库侧，止水形式为P型水封，止水材质为SD005橡胶。

事故闸门的门槽采用I型门槽，门槽宽1.3m，深0.7m。由主轨、副轨、反轨、底槛和门楣等组成。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。主轨为80mm厚的Q345-B钢板上焊接50mm×50mm的方钢，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。反轨、底槛均工字钢组合截面、门楣采用焊接结构，构件材料均采用Q235-B。

闸门由布置在高程1421.45m的启闭机室内的2500kN固定卷扬启闭机操作，操作方式为动水闭门静水启门，闸门顶部设有充水阀，启门时的水位差取3m，动水闭门时，计算持住力约2385kN。闸门平时悬吊在高程1407.00m的位置（底缘位置），闸门检修维护在高程1409.00m的平台上进行。事故闸门面板、主梁、次梁、边梁及纵向隔板等构件和各零件进行了强度、刚度及稳定性验算，其中面板厚度考虑1mm的腐蚀裕度。该闸门属大型工程的事故闸门，各种材料的允许应力均乘以0.95的调整系数。

下水库进/出水口2500kN固定卷扬式启闭机共4台，安装在高程1421.45m的启闭机室内，启闭机室内顶部设置有20kN电动单梁桥式起重机，用于检修启闭机。固定卷扬式启闭机设有一套起升机构，滑轮组倍率为6。起升机构由一台QABP355M8B电动机带动PHD9100P3-BL-50减速器、一对开式齿轮（m=25；i=106/19）变速后，驱动卷筒旋转，通过缠绕在卷筒、动滑轮、定滑轮、平衡滑轮上钢丝绳的收放，带动其闸门上升或下降。卷扬机构减速器高速轴上设置两套制动器：一套作为工作制动器，一套作为安全制动器。起升机构为折线绳槽卷筒，4层缠绕，结构紧凑，钢丝绳均匀缠绕于卷筒上，并顺利进入上一层，避免钢丝绳的相互挤压、爬高和跌落，以确保闸门运行安全可靠。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。

在启闭机卷筒轴端装有高度指示装置和主令控制器、用于显示和控制闸门的位置，高度传感器采用绝对值型编码器。荷载限制器采用进口压电式荷重传感器，装在卷筒轴承座下，具有超载和欠载保护功能。启闭机设置了一套闸门高度显示及限位装置，具有全扬程显示和预定位置限制等功能，并设置了一套位置限制开关，当闸门升或降至上、下极限位置和充水阀充水开度时，通过事先调整好的微动开关自动切断电动机控制回路，启闭机停止运行。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）下水库金属结构设备制造。

1）进/出水口拦污栅及其启闭机制造。栅槽埋件由主轨、反轨及底槛等组成，主、反轨采用工字钢组合截面，埋件主要构件制造材料采用Q235-B。第十一、十二套埋件的两件主轨和两件反轨在加工后几何尺寸检查时发现不锈钢座板厚度小于设计值，将超差不合格的不锈钢座板采用机加工方式铣去，重新进行了不锈钢的拼焊、校正、加工。

拦污栅为焊接结构，在高度方向上分为3节，节间用吊板铰接，现场安装时再连接成整体。拦污栅为双主梁结构，主梁为箱形截面，边柱为单腹板工字形结构，每节栅叶的上、下游两侧各设4套支承滑块。栅体主体制造材料采用Q235-B，节间连接板采用Q345-B。制造过程中发现拦污栅拉杆无法与拦污栅吊耳组装到位，通过设计修改满足了拉杆连接的要求。第十二扇拦污栅其中一处滑块座板间距超差1.15mm，进行了打磨处理，并进行后续防腐施工。拦污栅滑道基础钢板制造材料采用Q235-B，滑轨由3种规格的HTN滑块组成。拦污栅拉杆制造材料采用Q235-B。(www.xing528.com)

2）进/出水口检修闸门及其启闭机制造。下水库进/出水口检修闸门门槽共4套，门槽由主轨、副轨、反轨、底槛和门楣等组成。主轨为65mm厚钢板，反轨、底槛均为工字钢组合截面结构，门楣为焊接结构，埋件制造主要材料为Q235-B。

检修闸门为焊接结构，门体主要制造材料为Q345-D。侧轮材质为ZG310-570，侧轮轴、启吊轴、导向轴材质为45号钢。检修闸门制造过程中发现由于充水阀冲水管筋板尺寸问题，闸门吊耳无法安装到位，制造单位按设计进行了修改处理。下水库进/出水口检修闸门出厂时，发现止水座板表面加工粗糙度存在局部超差问题，进行了修磨处理。

630kN单向门式启闭机主要由起升机构、门架、机房、机房检修吊、大车运行机构、夹轨器、锚定装置、司机室、电气室、防风锚定装置及埋件、电力拖动和控制设备、风速仪及避雷针、电气防雷接地装置、轨道和阻进器及埋件等组成。门架结构主要制造材料为Q345-D和Q235-B。主起升机构电动机选用型号为YZR250M1-8，减速器选用型号为QJRS-D400-63，工作制动器选用型号为YWZ5-315/E30，钢丝绳选用型号为26ZAB6X19W+IWR，卷筒材质为Q345-D。大车行走机构三合一电动机选用型号为LHYM8-4D160-AVY2-B-151。

630kN单向门机出厂时门机卷筒挡圈端面局部工艺切割缺陷需进行处理，并进行MT探伤检查，进行了相应处理后出厂。

3）进/出水口事故闸门及其启闭机制造。事故闸门门槽共4套，埋件由主轨、副轨、反轨、底槛和门楣等组成。主轨主要制造材料为Q345-B，反轨、底槛、门楣主要制造材料为Q235-B。

闸门门体主要制造材料为Q345-D，充水阀座制造材料为Q345-B。正向滑块采用DF-2BS滑块。闸门制造过程中发现由于充水阀冲水管筋板尺寸问题，闸门吊耳无法安装到位，制造单位按设计审批后的方案进行了修改处理。下水库进/出水口事故闸门出厂时发现第四扇门叶节间面板局部存在错位超差，吊耳翼板与门叶组合处局部存在错位超差情况，进行了处理后出厂。

2500kN固定卷扬式启闭机制造，启闭机机架为焊接结构件，主要材料为Q345-D。电动机型号选用QABP335M8B，160kW；减速器型号选用PHD9100P3-BL-50；工作制动器和安全制动器型号均选用USB3-1EB500/60（φ500×30）；钢丝绳型号选用44ZAB6X36SW+IWR-1870ZS；大齿轮制造材料为ZG340-640；卷筒制造材料为Q345-D。

4台2500kN固定卷扬式启闭机出厂时，对启闭机的组装质量进行了抽检并进行了整机试运行，电气控制与启闭机连接，按程序进行了操作运行试验，各项性能指标满足了设计及规范的要求。启闭机室内顶部20kN电动单梁桥式起重机制造完成出厂。

（3）下水库金属结构设备安装。

下水库水进/出水口闸门及启闭机安装工程安装项目包括闸门、门槽、启闭机、手拉葫芦及小车等附属设施的安装。安装工作还包括合同规定的各项设备调试和试运转工作，以及试运转所必需的各种临时设施的安装。金结设备存放在下水库标营地内，不单独另设存放场地，各种设备用支垫调平，其中的启闭机用防雨篷布遮盖。金结设备的预组装场放营地内，利用工字钢和钢支墩等搭设拼装平台，闸门在闸门井孔口内进行拼装，闸门及启闭机安装设备采用75t汽车起重机和永久启闭机，运输道路利用土建施工布置的道路进行设备运输。

闸门整体尺寸较小、重量也较轻且闸门井施工场地平整，在闸门井孔口进行闸门组装、焊接、附件安装、检验。闸门、启闭机的装卸车及吊装采用75t汽车吊，运输采用25t汽车。当启闭机安装调试完毕后用启闭机下闸。启闭机根据实际情况拆分为卷筒、电机、机架进行运输、组装。

门槽安装先清除门槽范围内渣土、积水等杂物，一期混凝土表面全部凿毛，调整预埋插筋或基础螺栓；测放孔口中心、高程、里程控制点及基准线，搭设脚手架及安全防护设施；在闸门槽顶部或门室的两侧边墙上以及底板上预埋锚钩，用以悬吊滑轮组及固定卷扬机。在组装场对门槽的孔口部分平卧整体组装，并对其进行检验和调整，对副轨和反轨采用相邻节组装的方式进行预组装。用经纬仪和水准仪测量和校核线架，垂直方向挂线锤，用钢皮尺和钢板尺检查测量被检工件与钢琴线之间的相对距离，检查门楣与底坎、主轨与反轨等埋件之间的相对距离。

闸门安装前对闸门各项尺寸进行复查，搭设闸门组装平台，在组装平台上平卧组装闸门，对门叶吊放组合、调整、测量、安装止水滑块等附件。止水橡皮安装时，按需要的长度胶合好，不准采用冲压法和热烫法加工，水封上的螺栓孔采用专用空心钻头套孔，其内径比螺栓孔小1mm。当启闭机具备条件时，整体做静平衡试验，进行闸门和启闭机的调试、试运转。

1）进/出水口拦污栅及其启闭机安装。下水库进/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3节组成，节间为销轴连接。栅体连接牢固、可靠，栅体在栅槽内运行，灵活、平稳、无卡阻现象。

2）进/出水口检修闸门及其启闭机安装。下水库进/出水口事故闸门和拦污栅之间设有一道检修闸门，四孔门槽共用一扇检修闸门。检修闸门门槽埋件的安装主要由底槛、主轨、反轨及门楣等部分组成，进/出水口检修闸门采用630kN单向门式启闭机操作，启闭机安装平台高程为1409.00m。630kN单向门机的安装主要由轨道、门架、大车行走机构、机房、机房检修吊、起升机构等部分组成，安装工序为：大车行走机构就位→下横梁安装→门腿安装→上平台总成→机电设备就位→车罩安装→机电设备安装、调试→电气安装→试车→负荷试验。

门机安装完成后进行空载试运行及负荷试验、门机的联门调试，对检修闸门井进行了试槽。试槽过程中闸门下闸无卡阻，入槽后水封密封性良好，未发现明显透光现象。

3）进/出水口事故闸门及其启闭机安装。事故闸门门叶安装完成后，对门叶上一类、二类连接焊缝进行了100%超声波探伤。进/出水口事故闸门采用2500kN固定卷扬式启闭机操作，共设4台，启闭机安装平台高程为1421.45m。2500kN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联门调试，闸门在门槽内行走无卡阻现象，入槽后水封密封性良好，未发现明显透光现象。

进/出水口事故闸门启闭机房内安装了20kN的电动单梁检修桥式起重机。