岩滩水电站1～4 号机组尾水检修闸门充水阀增设改造

包波

（岩滩水力发电有限责任公司，广西 大化县 530811）

1 概况

岩滩水电站位于广西大化县岩滩镇，为红水河十个梯级电站的第五级。一期工程安装4 台容量为30.25 万千瓦的混流式水轮发电机组，1～4 号机组的尾水管出口共12 孔（每台机组3 孔）门槽，每孔设1 扇检修闸门。闸门底槛高程134.94m，闸门的孔口尺寸为7.5×10.48m，设计水头52m，每扇闸门重68.58t，系平面钢滑道钢闸门。机组运行时闸门垂直锁锭在尾水管出口178.0m 闸门平台上，机组检修时闸门采用2×1250kN 台车启闭，启闭操作时通过自动抓梁与闸门连接，闸门条件为静水启闭。当机组需要开机运行时，需要先对机组流道的尾水管进行充水，待闸门前后水压差不大于1m时方可开启。

2 改造前存在的问题

岩滩水电站一期工程机组检修集水井和检修排水廊道为承压设计运行，1～4 号机组尾水检修闸门原设计无充水功能，最初设计的充水方式是：1号机组打开装设在153.4m 高程蜗壳进入廊道处的1 个DN300 闸阀充水（该闸阀在全部机组投运后停用并封闭该管路），直接引尾水至尾水管充水。2、3、4 号机组尾水管的充水方式是采用打开1 号机组或相邻机组的尾水管排水阀，引尾水从1 号机组或相邻机组的尾水管排水阀进入检修集水井和检修排水廊道，再由检修集水井和检修排水廊道反充水至充水机组的尾水管进行充水，平压后开启尾水管检修闸门，再分别关闭机组全部尾水管排水阀。这种充水方式存在充水效率低、操作复杂的缺点。在实际操作中，由于相邻机组往往多处于发电运行工况，尾水的水流极为不稳定，开启和关闭尾水管排水阀时水压冲击很大，多次出现操作困难和尾水管排水阀关闭不到位的情况。为了避免发生这些不安全的现象，需要对机组尾水管充水时，采用开启该机组进水口闸门上的充水阀或打开机组技术供水备用水源，水源经蜗壳排水阀流入尾水管内，待尾水检修闸门前后水压差不大于1m 时，再进行尾水检修闸门的启闭操作。该充水方式采用的是上游水源进行充水，违背了设计要求，充水时需要人员时刻监控尾水管内水位，当尾水检修闸门前后水压差不大于1m 时，必须马上关闭进水口闸门上的充水阀或技术供水备用水源，防止尾水管内水位、水压过高对尾水检修闸门和门槽等设备造成破坏。

以上两种充水方式都存在安全隐患，影响了水电站机组的安全运行。

3 改造方案及实施

3.1 改造方案

对岩滩水电站一期工程1～4 号机组尾水检修闸门进行改造，在闸门上增设充水阀，通过打开尾水检修闸门上设置的充水阀，让尾水水源进入机组尾水管内，待检修闸门前后水压平压后开启闸门。这种充水方式安全有效，操作安全简便，不存在尾水管内水位、水压过高的情况。

水电站检修闸门上的充水阀比较常见的是柱塞提拉式充水阀，这种结构型式的充水阀具有密封效果好、水流流态佳的优点。但由于岩滩1～4 号机组尾水检修闸门吊耳较短，尾水台车至尾水检修平台高差较短的原因，如果选用柱塞提拉式充水阀进行改造，则增加了充水行程，当闸门需要检修时，不能将闸门有效提离孔口，也就不能进行闸门底水封的维护和检修。所以，本次改造选用翻盖式充水阀。翻盖式充水阀具有改造工程量少，没有增加充水行程的优点，保证了闸门维护和检修的提升行程。

3.2 方案的实施

岩滩水电站1-4 号机每台机组尾水管检修闸门各设有三扇，而充水过程中每台机组只需完成一扇闸门增设充水阀改造，就可以达到对尾水管充水的目的。考虑到充水水流形态的影响，我们选取在每台机组的第二扇（正中）尾水检修闸门顶部对称增设一对充水阀，充水阀通径为φ300mm。充水阀的设计、制造范围及要求如下：

3.2.1 选用的充水阀为翻盖式充水阀，按照SL 74-2013《水利水电工程钢闸门设计规范》、SL/T 248-1999 《水工钢闸门系列标准--充水阀》及岩滩一期机组尾水检修闸门和尾水台车的设备参数、机组尾水管容积的特性等进行设计制造。

3.2.2 增设充水阀的部位须计算闸门主梁腹板和闸门梁格的强度是否满足要求，必要时需增加筋板以确保闸门的安全运行。

3.2.3 自动抓梁上相应部位增设充水阀压杆，抓梁放置在检修平台上，压杆与平台应有足够的安全距离。

3.2.4 充水阀行程要满足尾水检修闸门自动抓梁抓钩和脱钩的动作要求。

3.3 改造后的操作

岩滩水电站一期1～4 号机组尾水检修闸门充水阀装置主要构件包含有充水阀、阀管、支承座和压杆装置。充水阀、阀管、支承座安装在闸门上，压杆装置安装在自动抓梁底部，压杆装置由支架、压杆、限位轴、插销组成（见图1）。

图1 岩滩水电站一期尾水检修闸门充水阀装置图

3.3.1 挂钩充水过程

①通过操纵压杆装置（见图1）上的限位轴实现充水阀充水。当需要充水时，将压杆装置上的限位轴向内推入，并通过插销固定；抓梁两边的限位梁也推入锁座并固定（见图2）。

图 2 岩滩水电站一期尾水检修闸门挂钩示意图

图3 抓梁下落充水示意a

图4 抓梁下落充水示意b

②抓梁下落，卡体滑过挂体头部，当挂体顶至滑杆时,抓梁挂钩到位，此时压杆也把充水阀顶至打开状态（见图3、图4）。

③充水平压后，抓梁提起，挂钩过程完成，即可提升闸门（见图5）。

3.3.2 落门脱钩过程

①当需要下放闸门时，把压杆上的限位轴抽出，放在一侧的套板内固定，此时充水阀将压杆头顶至压杆装置上限位置。同时把抓梁两边的限位梁向闭开锁座外拉出并固定，抓梁下落（见图6、图7）。

②当闸门下放到底槛，抓梁继续下降，挂体头部将滑杆上顶至头部顶触梁体上翼缘时，抓梁即可停止下降，转为提升，完成脱钩（见图8、图9）。

图5 抓梁上提示意图

4 改造后效果

经过对1～4 号机组尾水检修闸门进行增设充水阀改造，提高了设备操作的安全性，有效避免了尾水管排水阀反充水不稳定和采用上游水源充水可能超压的安全风险。同时，提升了充水效率，以前的两种充水方式操作复杂，需时约2 个小时左右，改造后充水时间约55 分钟，有效的节省了充水时间。此外，还降低了检修操作的工作量，改造后不需要另派人员对排水阀或上游水源阀门进行操作，降低了检修人员的工作量。

图6 抓梁下落脱钩示意a

图7 抓梁下落脱钩示意b

图8 抓梁下落脱钩示意c

图9 抓梁上提脱钩示意图d

5 结语

2018 年初，针对岩滩水电站一期机组尾水管充水操作存在的安全隐患，进行了专项技术攻关治理，在检修闸门上增设了充水阀，项目于2018 年11 月10 日全部完成施工，通过年度机组检修期的操作试验，闸门关闭和充水平压后开启动作正常。在尾水管检修闸门上增设充水阀，提高了机组尾水管充水操作的安全性，彻底消除了一期机组投运以来尾水管充水操作存在的安全隐患。本次技术改造思路简单、容易实施、效率高，为同类型闸门的优化改造提供了借鉴。