丰满水电站进水口分层取水结构设备布置设计

1、丰满水电站进水口分层取水结构设备布置设计1概 述丰满水电站是我国第一个因病坝，必须采取有效措施进行全面治理重建的工程项目。工程位于吉林省境内第二松花江干流上的丰满峡谷口，距吉林市16 km.新建工程为一等大（）型，开发任务以发电为主，兼有防洪、灌溉、城市及工业供水、养殖和旅游等综合效益，新建电站共安装6台机组，总装机容量1 200 MW.2进水口分层取水金属结构设备布置进水口分层取水采用单管单机布置，6台机共设置6个引水管道。在每个进水口沿水流方向各设置1道叠梁闸门、拦污栅、检修闸门和快速闸门。近年来，随着对生态环境保护的重视，降低下泄低温水对生态环境产生不利影响，水电站引水发电系统进水口分层

2、取水方式正逐渐被采用。丰满重建工程是我国北方第1座进水口利用叠梁闸门实现分层取水措施的大型水电站，进水口分层取水设置在大坝右岸。国内已建的分层取水进水口布置，通常为沿水流方向由上游至下游依次布置为拦污栅、叠梁闸门、检修闸门及快速闸门。由于该工程地处东北严寒地区，冬季时间长达5个月之久，并且极端气温可达到-42.5 ,进水口处冬季有冰盖形成，厚度约1.5 m左右，并且水位变化幅度较大，这样，拦污栅布置在最前端处于校核洪水位之上，冬季会由于冰盖上下位置的变化而被破坏，为保证拦污栅冬季的正常运行，解决冰冻问题，进行了多方案的比较，但由于拦污栅栅体前后为动态水流，采用除冰方式来解决冰冻问题的方案并不十

3、分可靠，且投资较大。为此，该工程采用拦污栅后置于叠梁闸门方案，解决了拦污栅冰冻问题。3叠梁闸门及其启闭设备叠梁闸门为分层取水不可或缺的重要设备之一，运行期间随库水位的变化，可通过增加或减少叠梁门数量达到控制下泄水温的目的。在每个进水口前端布置3孔叠梁门，共设置叠梁闸门18孔18扇，为避免叠梁闸门的检修、维护及损坏对工程正常运行的影响，另设置一扇备用叠梁闸门。每扇叠梁闸门分9节，单节高度3 m,共171节叠梁闸门。叠梁闸门的功用要求其门顶过水，闸门会出现振动现象，加上机组出现事故，快速闸门的突然关闭对闸门产生反向水锤压力。因此，其结构设计不同于其他闸门，通过多方案比较人工计算及模型试验，闸门结构

4、型式门顶部为流线型的平面滑动式。闸门孔口尺寸为7.0 m×27.0 m（宽×高，下同）。按4 m水头差设计计算，其下节闸门作用在220.00 m高程的底槛上，闸门检修平台高程为269.50 m.闸门为焊接结构，主体结构材料根据其工作环境温度、操作条件及设计工况选为Q345B,主横梁采用工字型实腹等截面焊接结构，为防止梁格内积累污物，造成闸门结构破坏，面板布置在上游侧，闸门主支承采用复合滑道支承兼做侧止水，具有较低的摩擦系数及较高的耐磨性，可以大大减小启闭力，降低启闭机容量，节省了工程投资。闸门的操作方式为动水启闭。为减小坝面的布置宽度，节约工程投资，选用与拦污栅共用的2

5、×400 kN双向门式启闭机配抓梁来操作。双向门机的容量及轨上扬程由拦污栅确定，总扬程由叠梁闸门操作要求确定，可分别携带2套抓梁1套起重吊具及清污抓斗，用于进水口叠梁闸门的启闭、拦污栅的启闭及栅前的清污。启闭机现地操作，门机由小车机构（包括起升机构及小车行走机构）、机房、清污抓斗、大车行走机构、门架、走梯、电缆卷筒、夹轨器、风速仪及电气组成。启闭机上设有带数码显示仪表的高度限制器、过负荷装置、风速仪等安全措施。 门机轨道安装在269.50 m高程坝面上，叠梁闸门的检修与维护也在此坝面上进行，叠梁闸门冬季无运行要求时置于门库内。4拦污栅及其启闭设备为有效地拦截污物，保证机组有效出力，

6、在叠梁门的下游侧设一道潜孔直立式活动拦污栅，每个进水口设3孔3扇，共设置拦污栅18孔18扇。拦污栅孔口尺寸为8.0 m×11.2 m,设计水头差为4 m,底槛高程为222.00 m,其检修维护及清污平台高程为269.5 m.拦污栅结构设计为框架直立式板梁焊接结构，结构按国家运输单元划分标准沿高度方向设计成7节制造运输，节间采用销轴配合连接板活动连接，在工地组装。以利于提栅清污时装卸方便和检修维护，拦污栅正反向均设有铸钢滑块，侧面设有钢滑块导向。通过对原丰满库区污物情况的调查了解，原电站进水口处污物很少，近些年来未对机组发电运行产生实质性影响。但是考虑2010年洪水时期库区存在污物堆

7、积情况，为安全起见，在分层取水口双向门机上设置了清污抓斗，以便清除拦污栅前至叠梁门之间水面上堆积的污物。选用与叠梁门共用的启闭容量为2×400 kN双向门机配自动抓梁进行操作，采用提栅人工及辅以清污抓斗联合清污。门机轨道安装在269.50m高程坝顶上，拦污栅的清污、检修与维护也在此坝顶处进行。5检修闸门及其启闭设备在拦污栅的下游侧设一道平面滑动检修闸门及与其相应的埋件，依据闸门的使用频率，6孔可配置1扇检修闸门，用于快速闸门及其埋件检修时挡水。检修闸门孔口尺寸为8.0 m×11.2 m,其底板高程为222.00 m,按正常蓄水位设计，取系列水头为45 m.检修闸门为焊接

8、结构，主体材料根据其工作环境温度、操作条件及荷载工况设计为Q345B,主横梁采用工字型实腹等截面焊接结构，为降低启闭机容量，节约工程投资，主滑道选用摩擦系数低，抗压强度高的钢基铜塑复合材料。门叶结构按国家运输单元划分标准沿高度方向设计成4节设计、制造、运输。在现场焊接连成2节，节间采用销轴配合连接板活动连接。闸门的操作条件为静水启闭，考虑进水口流速较小，采用节间充水平压方式，进行充水平压，当闸门前后水位差达到预先设计值时静水启门，不工作时存放在门库内，结合快速闸门启闭设备的安装与检修选用2×1 250 kN双向门式启闭机配液压抓梁来操作。门机轨道安装在269.50 m高程坝面上，闸

9、门的检修与维护也在此坝面上进行。6快速闸门及其启闭设备在检修闸门的下游侧设一道平面快速闸门及与其相应的埋件，共设6孔6扇快速闸门，在机组和引水隧洞发生事故时可起到快速保护作用。快速闸门门型选择：经比较，快速闸门采用上游止水，定轮支承时，闸门不仅自重较重，而且还要另需加配重，采用下游止水，滑道支承时，闸门自重较轻，可利用水柱下门，而且不需另加配重，且对水工结构有利。经综合比较，快速闸门采用滑动式支承较经济合理，水工布置结构紧凑。闸门平时停在喇叭口上游孔口以上约1.0 m左右。快速闸门按正常蓄水位263.50 m设计，其底板高程为222.00 m,闸门孔口尺寸为8.0 m×9.6 m,

10、设计水头为45 m,闸门为焊接结构，主体材料根据其操作条件荷载工况及其工作环境温度设计为Q345B.门叶主横梁为焊接组合工字梁，纵隔板为实腹T型焊接结构，主横梁采用工字型实腹等截面焊接结构，为降低启闭机容量，节约工程投资，主滑道选用抗压强度高、减摩系数低的钢基铜塑复合材料。门叶结构和吊耳结构按国家运输单元划分标准沿高度方向设计成4节设计、制造、运输，在现场采用连接板焊接成整节，闸门的检修与维护设置在241.36 m高程的平台上。闸门的操作方式为利用水柱动水闭门，充水阀充水平压静水启门。经布置和计算，为保证闸门能快速闭门，启闭设备采用液压启闭机配拉杆操作安全可靠，并便于远程控制。每扇快速闸门各由

11、1台5 000 kN/3 200 kN（持住力/启门力）液压启闭机配拉杆操作，采用一机一泵站布置，为了使坝面整洁、美观，临时交通方便，将泵站布置在坝面269.50 m高程以下的266.00 m高程的平台上。启闭机能在中控室远控或机旁盘及现地手动操作。每扇快速工作闸门的控制不仅具备现地、远方手动和自动控制功能，还具备对快速工作闸门的启闭控制、液压泵站的自动启停、工作泵与备用泵切换等的控制，并能够对启闭过程中各种工况参数自动监测、显示以及对各种故障状态进行声光报警，自动工作模式下的控制系统还能对故障实施必要的处理。泵站内设有足够的照明设备。液压启闭机吊点型式为单吊点，工作行程10.3 m,最大行程10.5 m,液压启闭机的安装与检