（中国电建西北勘测设计研究院有限公司 陕西西安 710065）
摘要：国内外轴流转桨式水轮机电站进水口不设快速闸门，只设事故闸门，为防止机组产生飞逸事故，调速系统设置过速限制装置、纯机械的过速保护装置、事故配压阀，当调速器失灵时直接操作接力器关闭导叶。因此，在事故闸门启闭机的选型和布置上主要有两种布置形式，一种布置形式为多门一机布置，另一种布置形式为一门一机布置。通过经济、操作时间、操控时间等比较，选择出合理的布置方案。
关键词：里底水电站；机组进水口；事故闸门；启闭机；布置；轴流转桨
1.工程概况
里底水电站是澜沧江上游的第三个梯级电站，上接乌弄龙电站，下邻托巴电站，工程位于云南省迪庆州维西县巴迪乡境内。工程为二等大（2）型工程，坝址控制流域面积8.64万km2，多年平均流量759m3/s，多年平均年径流量240.6亿m3。水库正常蓄水位1818.00m，正常蓄水位以下库容0.7085亿m3，调节库容0.1426亿m3，为日调节水库。电站以发电为主，安装3台单机容量为140MW轴流转桨式水轮机，总装机容量为420MW，多年平均年发电量为19.52亿kW•h。
2.闸门及启闭机布置
2.1 引水发电系统闸门及启闭机总体布置
里底水电站为河床式电站机组进水口按一机三孔布置，共9孔，每孔设一道主拦污栅、一道检修闸门和一道事故闸门。副拦污栅与检修闸门共槽，当机组拦污栅需清污时，可放下副栅拦污，提出主拦污栅清污，而不影响机组发电。机组尾水管出口按一机两孔布置，尾水管出口6孔，每孔设一道尾水检修闸门。
3.布置方案比较
3.1.国内类似电站布置调查
根据国内外轴流转桨式水轮机电站运行经验，电站进水口不设快速闸门，只设事故闸门（可以动水闭门）。为防止机组产生飞逸事故，调速系统设置过速限制装置、纯机械的过速保护装置、事故配压阀，当调速器失灵时直接操作接力器关闭导叶。
由于机组进水口事故闸门不要求快速关闭，因此，在启闭机的选型和布置上主要有两种布置形式，一种布置形式为多门一机布置，另一种布置形式为一门一机布置。多门一机布置形式的启闭机为移动式启闭机可以是门机、桥机或台车等，当机组发生事故需要关闭闸门时，需要操作人员现场操作启闭机将闸门依次关闭。一门一机布置形式的启闭机一般为固定卷扬机或液压启闭机，当机组发生事故需要关闭闸门时，可实现远方自动操作启闭机将闸门同时关闭，提供高了电站运行的安全可靠性，并能更好满足、配合电站“无人值班”运行管理方式。
国内已建、在建低水头轴流转桨式水轮机电站机组进水口事故闸门相关统计资料见表3.1-1。
3.2三种布置方案介绍
根据目前国内已建、在建电站布置情况，里底水电站机组进水口事故闸门启闭机布置设计了三种方案进行比选。
3.2.1方案一：多门一机门机方案（一台坝顶门机方案）
每台机组进水口设3孔机组进水口事故闸门，共9孔。多门一机门机方案即9孔机组进水口事故闸门均由坝顶双向门机启闭，机组正常发电时，各事故闸门锁定在孔口上方。
该方案闸门操作运行方式为当其中有1台机组发生事故无法停机时，在动水状态下，4~5个人员4小时左右可完成1台机组3套闸门一次事故关门。机组检修完毕需要启门时，也需要4~5个操作人员4小时左右才能完成1台机组3套闸门的开启工作。
3.2.2方案二：一门一机固定卷扬机方案
一门一机固定卷扬机方案即每孔机组进水口事故闸门均由1台固定卷扬机通过拉杆启闭，机组正常发电时，各事故闸门通过固定卷扬机悬挂在孔口上方。该方案机组进水口事故闸门由固定卷扬机操作，固定卷扬机操作额定容量为4000kN。
该方案操作运行方式为当其中有1台机组发生事故无法停机时，在动水状态下，在中控室自动操作或现地手动操作3孔事故闸门的固定卷扬机，将3孔事故闸门同时关闭。完成1台机组一次事故关门仅需要20分钟左右，且不需要现场操作人员。
3.2.3方案三：一门一机液压启闭机方案
一门一机液压启闭机方案即每孔机组进水口事故闸门均由1台液压启闭机操作，机组正常发电时，各事故闸门通过液压启闭机悬挂在孔口上方。
该方案由于机组进水口事故闸门由液压启闭机操作，液压启闭机闭门时最大持住力4000kN，闸门平压后启门力为2500kN，每台机组3孔闸门的3台油缸共用1台泵站，每台油缸设独立的液压控制回路。液压启闭机安装在事故闸门孔口顶部高程1820.5m的坝面，油缸顶部高出坝面约8m。每台机组的3台启闭机电气控制系统及泵站布置在该机组段坝顶左侧闸墩上的机房内，液压管路通过布置在管道沟内。
该方案操作运行方式为当其中有1台机组发生事故无法停机时，在动水状态下，可在中控室自动操作或现地手动操作3孔事故闸门的液压启闭机，将3孔事故闸门同时关闭。完成1台机组一次事故关门仅需要10分钟左右，且不需要现场操作人员。机组检修完毕需要启门时，在中控室或现地手动操作液压启闭机，同时或依次将3孔事故闸门起升并锁定在孔口上方，3孔事故闸门同时起升时需要30分钟左右，依次起升时需要1.5小时左右即可完成。
3.3方案比较
三种方案的启闭机工程量及造价估算见表3.3-1。
表3.3-1 启闭机工程量及造价估算
从启闭机布置、制造安装、闸门检修、关门时间和操作运行等方面对以上三种方案比较详见表3.3-2。
表3.3-2 方案比较
从表3.3-1可以看出，方案一的由于共用坝顶双向门机，不增加工程量，造价最低；方案二的启闭机和拉杆造价为1292.4万元，造价次之；方案三的液压启闭机方案造价1620万元，造价最高。
从表3.3-2可以看出：
（1）方案一由于闸门锁定在坝面以下，孔口上方无启闭机，所以坝面简洁，而方案二和方案三启闭机布置在孔口上方，高出坝面约5～8m，且需在坝面布置机房；
（2）三种方案制造、安装均无特殊要求，难度相当；
（3）方案一事故闸门检修时由坝顶门机直接提出孔口检修，而方案二和方案三均需要将闸门孔口上方启闭机移开后，才能将闸门提出孔口检修，从闸门检修维护方面看，方案一优于方案二和方案三；
（4）从闸门事故闭门时间来看，方案三时间最短，仅10分钟，方案二次之，需20分钟，而方案一时间最长，顺利情况下至少需要4小时，且易受操作人员及现场条件影响，优选方案三。
（5）从启闭机控制上来看，方案二和方案三均可以实现远方自动控制，而方案一、方案四需要人工现地操作。方案二和方案三能更好满足、配合电站“无人值班”的运行管理方式。
4.结论
综上所述，三个方案对水工布置均无影响，方案一坝面布置简洁，但在操作闸门时需要一定数量的操作人员现场操作，不能进行远方自动控制，且操作不便，易受人为或外部环境影响，不利于电站的运行管理。方案二和方案三闸门操作可以实现现地/远方自动控制，且可与机组联合控制，提到了电站运行的安全可靠性，并能更好满足、配合电站“无人值班”的运行管理方式。
在业主单位的组织下，该设计方案通过业主、监理以及相关单位的方案审查，最终选取方案三，进行实施。现在已经全部安装完成，即将投入使用，为里底水电站的安全运行发挥重要作用。为今后轴流转桨式水轮机电站进水口事故闸门的布置提供借鉴。
参考文献：
[1]陈念水等.里底水电站可行性研究报告[J].西北勘测设计研究院有限公司，2011（11）.
[2]崔元山.水电工程钢闸门设计规范[J].中国电力出版社，2016（03）.
[3]陈文洪.水电水利工程启闭机设计规范[J]. 中国电力出版社，2003（06）.
论文作者:赵大海,赵清静,冷云
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/13
标签：闸门论文; 方案论文; 机组论文; 事故论文; 操作论文; 启闭机论文; 电站论文; 《电力设备》2017年第33期论文;