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大型平面閘門(mén)吊頭鋼絲繩纏繞故障分析及處理

發(fā)布時(shí)間：2021-06-21 15:48　文章來(lái)源：未知　文章作者：admin　點(diǎn)擊數(shù)：

某水電站裝設(shè)4臺(tái)165MW軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組，水電站樞紐工程由河床式廠房、窯洞式安裝間、泄洪閘、沖沙閘、擋水壩等建筑物組成，壩頂高程662.50m。4臺(tái)機(jī)組進(jìn)水口分布在壩體下，


      某水電站裝設(shè)4臺(tái)165MW軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組，水電站樞紐工程由河床式廠房、窯洞式安裝間、泄洪閘、沖沙閘、擋水壩等建筑物組成，壩頂高程662.50m。4臺(tái)機(jī)組進(jìn)水口分布在壩體下，在每臺(tái)機(jī)組進(jìn)水口處設(shè)置三扇檢修閘門(mén)，在檢修閘門(mén)后設(shè)置三扇事故閘門(mén)，事故閘門(mén)一門(mén)一機(jī)布置，在每臺(tái)機(jī)組尾水出口設(shè)置三扇尾水閘門(mén)。
機(jī)組進(jìn)水口事故閘門(mén)為潛孔、平面、滑動(dòng)閘門(mén)，孔口尺寸6.2×16.228-55.645m（寬×高-水頭），門(mén)槽底坎高程604.35m，單扇閘門(mén)重125861kg，門(mén)體支承為MGA鋼復(fù)平面滑道、反向鋼滑塊，頂、側(cè)止水采用橡塑水封P60A，底止水為條形橡皮，門(mén)體吊點(diǎn)采用單吊點(diǎn)。啟閉條件為動(dòng)水閉門(mén)、充水閥充水平壓后靜水啟門(mén)。門(mén)葉主要材料Q345B，門(mén)槽主要材料Q345，止水座板為1Cr18Ni9Ti。閘門(mén)為焊接結(jié)構(gòu)，門(mén)葉主橫梁為焊接組合工字梁，縱隔板為實(shí)腹T型焊接結(jié)構(gòu)，其止水座面及結(jié)合面采用機(jī)加工，加工后的表面粗糙度Ra12.5um。門(mén)槽埋件包括主軌、反軌、底檻等，均為焊接組合結(jié)構(gòu)，其不銹鋼止水面及不銹鋼支承面采用機(jī)加工，加工后的表面粗糙度Ra3.2um。
5000kN固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)安裝在壩面662.5m上的排架上，主要由機(jī)架、電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、聯(lián)軸器、減速器、小齒輪裝置、卷筒裝置、開(kāi)度儀裝置、滑輪裝置和電氣設(shè)備組成。

1故障情況
電站3號(hào)發(fā)電機(jī)組檢修后進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，機(jī)組進(jìn)水口3號(hào)事故閘門(mén)在遠(yuǎn)程啟閉試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生卡阻，閘門(mén)在提升高度14m時(shí)荷重超載報(bào)警，閘門(mén)提升程序停止。

2原因分析
閘門(mén)發(fā)生卡阻后，對(duì)閘門(mén)門(mén)槽、門(mén)體、吊頭、鋼絲繩等進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)吊頭一側(cè)配重塊脫落并被鋼絲繩纏繞，吊頭動(dòng)滑輪1槽鋼絲繩脫槽并拉傷護(hù)板。如圖1所示。
圖1吊頭配重塊脫落圖
結(jié)合試驗(yàn)流程及現(xiàn)場(chǎng)檢查分析，閘門(mén)試驗(yàn)過(guò)程中下落至全關(guān)位置后，開(kāi)度傳感器故障導(dǎo)致啟閉機(jī)未收到控制程序停止指令而繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，卷筒上的鋼絲繩繼續(xù)下放松弛繼而在吊頭動(dòng)滑輪下方形成堆積纏繞，隨后在閘門(mén)起升過(guò)程中松弛鋼絲繩纏繞吊頭配重塊（4顆M24螺栓）將其固定螺栓剪斷，配重塊脫落后被鋼絲繩掛住進(jìn)而卡于吊頭與閘門(mén)連接夾板處，鋼絲繩一側(cè)也卡于吊頭與夾板之間，最終導(dǎo)致鋼絲繩受力卡死無(wú)法傳動(dòng)，閘門(mén)荷重超載無(wú)法提升（見(jiàn)圖2、圖3）。

3方案及處理
由于閘門(mén)處于一定起升高度，要處理鋼絲繩纏繞，必須首先固定閘門(mén)防止其移動(dòng)，避免移動(dòng)過(guò)程中造成鋼絲繩受力過(guò)大發(fā)生斷裂造成門(mén)體墜落、鋼絲繩甩出等事故，基于此前提，經(jīng)過(guò)研究形成了以下方案。
3.1方案一
在閘門(mén)門(mén)體下方進(jìn)行支撐，采用墊枕木、搭建鋼支撐等方式對(duì)門(mén)體進(jìn)行固定（防止門(mén)體下移）后，再通過(guò)啟閉機(jī)下落吊頭松弛鋼絲繩，消除纏繞故障后實(shí)行閘門(mén)正常啟閉。
但由于閘門(mén)下方底坎為斜面（見(jiàn)圖4），閘門(mén)卡阻位置高度較高（14m），此方案施工難度較大，且工期時(shí)間長(zhǎng)。
3.2方案二
在閘門(mén)上方通過(guò)在門(mén)槽中焊接鋼結(jié)構(gòu)固定點(diǎn)，然后采用鋼梁或其他連接裝置固定閘門(mén)于當(dāng)前位置，防止閘門(mén)移動(dòng)，然后啟動(dòng)啟閉機(jī)下落吊頭松弛鋼絲繩消除纏繞故障。
此方案門(mén)槽固定點(diǎn)、門(mén)體連接點(diǎn)焊接施工難度、工作量均較大，且閘門(mén)門(mén)體自重1251，普通焊接點(diǎn)強(qiáng)度難以承受如此重量。
3.3方案三
通過(guò)啟閉機(jī)上方下放2根等徑鋼絲繩，用卡環(huán)分別鎖住吊頭動(dòng)滑輪（8槽，兩邊為動(dòng)繩，平衡輪在中間兩槽）兩邊動(dòng)繩，然后啟動(dòng)啟閉機(jī)下落松弛鋼絲繩消除纏繞故障0-3。單扇閘門(mén)重量為125861kg，正常情況下16根鋼絲繩每根承重約7866kg。鎖定上游側(cè)2根動(dòng)繩（見(jiàn)圖5）后承重鋼繩剩余14根，每根鋼絲繩承重約8990kg，o54鋼絲繩安全起重量約為33000kg，鋼絲繩承重在安全范圍內(nèi)。
此方案操作便捷，實(shí)施難度較小，作業(yè)人員可在孔口上方作業(yè)，安全風(fēng)險(xiǎn)也較小。平衡輪繞繩||計(jì)劃鎮(zhèn)定動(dòng)繩|圖5閘門(mén)吊頭動(dòng)滑輪繞繩示意圖
3.4處理
通過(guò)對(duì)各站方案比較論證，最終選用第三種方案作為實(shí)施方案。利用大壩門(mén)式起重機(jī)400t主鉤吊下2根直徑，56mm長(zhǎng)15m鋼絲繩與閘門(mén)吊頭2根上游側(cè)動(dòng)繩（型號(hào)54ZAB6×36SW+IWR-1870ZS）通過(guò)456卡環(huán)（每根8個(gè)卡環(huán)）進(jìn)行鎖固，見(jiàn)圖6，然后啟動(dòng)啟閉機(jī)緩慢運(yùn)行，觀察（在安全位置）鋼絲繩卡環(huán)是否鎖緊受力，閘門(mén)是否位移。確認(rèn)鋼絲繩無(wú)松動(dòng)及相互位移、閘門(mén)無(wú)位移、各部分無(wú)異常后，對(duì)脫落平衡塊固定于吊頭上，然后啟動(dòng)啟閉機(jī)下落鋼絲繩，吊頭動(dòng)滑輪2根動(dòng)繩緩慢下落松弛國(guó)。
鋼絲繩松弛裕度滿足要求后，作業(yè)人員通過(guò)手拉葫蘆將平衡塊放置于閘門(mén)門(mén)體上，再用手拉葫蘆輔助拉出卡于吊頭夾板間的鋼絲繩，使松弛鋼絲繩下垂部分無(wú)卡阻、阻擋。檢查鋼絲繩是否受損情況及范圍，經(jīng)過(guò)檢查鋼絲繩存在部分?jǐn)嘟z，但受損情況滿足規(guī)范要求，可以繼續(xù)使用。
啟動(dòng)啟閉機(jī)緩慢收緊鋼絲繩，使脫槽鋼絲繩歸位。
啟閉機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，閘門(mén)向上運(yùn)動(dòng)，通過(guò)門(mén)式起重機(jī)下放的2根鋼絲繩出現(xiàn)松弛，鋼絲繩鎖緊卡環(huán)不再受力后停止啟閉機(jī)。
拆除鋼絲繩鎖緊卡環(huán)，撤離門(mén)式起重機(jī)及下方鋼絲繩，恢復(fù)吊頭滑輪槽拉傷護(hù)板，復(fù)位吊頭配重塊，修復(fù)開(kāi)度傳感器，試運(yùn)行閘門(mén)無(wú)異常后投入運(yùn)行印。

4結(jié)語(yǔ)
水電站機(jī)組進(jìn)水口事故閘門(mén)作為設(shè)備故障情況下的安全保障，發(fā)揮著重要作用，其一旦發(fā)生故障，直接影響發(fā)電設(shè)備是否可以安全的投入運(yùn)行，本文通過(guò)對(duì)閘門(mén)吊頭發(fā)生鋼絲繩纏繞故障的分析研究及處理，采用科學(xué)、有效的方法快速解決了故障，消除了隱患，為發(fā)電機(jī)組按時(shí)投入運(yùn)行，避免了損失作出了重要貢獻(xiàn)。此類(lèi)故障的處理方案也可為其他閘門(mén)吊頭鋼絲繩類(lèi)似故障提供處理借鑒、參考，促進(jìn)水電設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。