杨关智,安郁亮

(1.中国水利水电第十二工程局有限公司， 浙江 丽水 323000；2.重庆航运建设发展有限公司，重庆 401121)

1 工程概述

草街航电枢纽是嘉陵江干流合川至河口段自上而下渠化梯级开发的第二个梯级，是嘉陵江航运梯级开发的关键性工程。该枢纽工程是国务院西部开发办公室确定的2005年西部十大建设工程，是交通部在内河投资建设的最大项目，是重庆市政府确定的重点工程。枢纽由船闸、河床式厂房、冲沙闸、泄洪闸等建筑物组成。拦河坝为混凝土重力坝，坝顶高程221.50m，坝顶全长665m。工程以发展航运为主要目的，兼有发电、拦沙减淤、灌溉等水资源综合利用效益，电站安装4台单机容量为12.5万kW轴流转浆式水轮发电机组，年平均发电量20.18亿kW·h。

草街航电枢纽厂房进水口坝顶布置一台2×2 500kN双向门式启闭机，覆盖左岸安装间与厂房进水口坝段，门机沿坝轴线方向运行，其轨顶高程为221.50m，轨道跨距为18.6m，最大扬程为60m，坝面扬程为26.4m。门机除配备有检修、事故闸门液压抓梁，拦污栅液压抓梁外，还配有清污机，同时还为厂房机组大件进厂提供装卸服务。

2 门机性能参数及工作原理

2.1 门机组成

门机主要由大车运行机构、下横梁、门腿、中横梁、上横梁、主梁、端梁、小车、司机室、夹轨器、电缆卷筒、大、小车供电装置、电气设备及起升机构等组成，单台门机总重约742t。

2.2 门机工作原理

门机大车行走机构采用对半驱动方式，机构车轮总数16个，其中主动轮8个，即采用对半驱动方式。小车运行机构亦采用对半驱动方式，机构总轮数为8个，主动轮4个。大、小车行走机构驱动装置均采用变频电机，通过改变电机频率来完成调速。

起升机构为双吊点，采用双卷筒驱动方式，由2台电动机经减速器变速后分别驱动2个卷筒旋转，为保证两个卷筒同步，在两套传动机构高速端通过齿轮联轴器、中间轴相联接，以保证双吊点启闭闸门时两台电动机的刚性同步。驱动装置采用变频电机，通过改变电机频率来完成起升速度的调整。

3 安装过程及质量控制

3.1 施工准备

(1)门机安装前,对到货的构件、设备进行清点、检查，机械及传动部位进行清洗，并按图纸要求加入润滑油脂；

(2)根据土建施工进度确定门机安装定位区，在安装部位混凝土浇筑至坝的前一仓，预埋一定地锚供门机安装时拉设缆风绳；

(3)门机安装前，在轨道上测放控制点、线，要求其高程的相对偏差、跨距及对角线偏差不大于2mm。

3.2 安装流程

门机的安装工艺流程如下:

大车行走机构安装→下横梁安装→门架安装→小车架吊装→主起升机构吊装→机房吊装→梯子、平台及栏杆等附件安装→电气设备安装、调试→起升钢丝绳缠绕→荷载试验。

3.3 施工过程控制

3.3.1 大车行走机构安装

大车运行机构由四个台车组单元组成，每个台车组单元组重21.312t，采用70t汽车吊配合260t履带吊翻身、吊装就位。首先按运行机构的基距14 000mm在轨道上放点(或按同一侧运行机构最外侧车轮间距22 700mm放点)，台车吊装就位后，首先用4台10t千斤顶将台车水平、中心线调整到位，然后用花兰螺栓一头焊在台车上，另一头焊在地面预埋板上加固台车并精调台车水平及车轮的倾斜度；4个台车就位后，调整台车平衡梁支座板相互间距及对角线以及各台车车轮的倾斜、同位差等满足验收规范后，用型钢将台车和地面预埋锚板进行可靠加固，并用楔子板将车轮与轨道接触踏面左右顶死，以防窜位。

3.3.2 下横梁安装

下横梁单重22.218t，上下游侧各1根，采用260t履带吊吊装。为便于下横梁与台车平衡梁顺利对位，下横梁吊装前再次仔细检查大车行走机构的跨距及对角差，并将下横梁下法兰孔与台车平衡梁上法兰孔两组合面的定位孔实际跨距尺寸进行比较，偏差不要超过±1mm。下横梁起吊后应检查其平衡情况，若不平衡，用10t手拉葫芦将其调平。就位时用定位销及钎棍帮助对位，对位完毕把合好连接螺栓并拧紧。调整下横梁上法兰面水平，调整合格后，再用[20槽钢将单个下横梁支撑于地面上。

3.3.3 门架安装

坝顶门机的门架由四根门腿、两根主梁、两根端梁、两根下横梁、两根中横梁、两根上横梁组成,总重量为387.352t。

3.3.3.1 门腿安装

门腿安装采用工作面拼装，一次起吊就位的方法。根据施工条件，将门腿按上下游方向拼装为两大件，分两次安装(下游侧门腿吊装完成后再进行上游侧门腿的拼装及吊装)。先将下游侧的两条门腿与上横梁、中横梁在工作面上进行拼装成整件，并将部分爬梯栏梯等附件在地面一起拼装(组件高22.73m、宽16m、重约130t)。然后用QUY260起重机(260t覆带吊主臂长度39m，回转半径9m时，最大吊重140t)吊组件上部，LT1070汽车吊(70t汽车吊)辅助翻身之后，由QUY260起重机一次吊装就位。在门腿的上下游分别拉2道缆风绳，用来固定门腿和调整门腿的垂直度，为避免缆风绳与后续吊装作业的履带吊主臂干扰，内侧的缆风绳交叉系缆。

3.3.3.2 主梁、端梁的安装工序

主梁、端梁安装的准备工作：先将主梁和端梁内的电气柜安放到位，用螺栓紧固，并将端梁与右侧主梁在地面上预拼装在一起(高强度螺栓进行初拧，部分螺栓孔用橄缆冲替换)，然后在门腿顶端搭好施工脚手架(门腿吊装前在作业面下方1.5m焊接一施工平台)，然后通过缆风绳系5t手拉葫芦调整门腿开挡距离及垂直度至初步调整合格，在右侧主梁吊装就位后，调整主梁的上下游侧高差及主梁平面度，测量合格后将主梁与门腿法兰面点焊在一起，然后用260t履带吊将左侧主梁吊装到位与端梁进行组合，吊装时用一台70t汽车吊配合端梁与主梁组合，并将左侧主梁的上下游高差、水平及主梁四个门腿处的对角线调整到规范之内。合格后将主梁与其法兰盘焊接，并进行端梁与主梁高强度螺栓的终拧。

3.3.3.3 主梁与门腿连接处的焊接

门腿上部法兰面与箱形主梁连接处为单V型组合焊缝，属于一类焊缝。主梁与每支门腿连接处有4条焊缝，由4名焊工采用相同规范分段退步对称施焊，分段长度为400～500mm。单侧焊接完成后，背缝用碳弧气刨进行清根，并用砂轮打磨修整后焊接，焊接过程中严格遵守焊接规范要求，以控制焊接线能量及变形。焊接完成后24小时进行超声波无损检测。

3.3.4 小车安装

小车主要由小车行走机构、小车架、起升机构组成。在出厂时将小车的小车行走机构和小车架组装为两片。小车起升机构由两个主起升电机、两个卷筒、两个减速箱、两套起升滑轮组等组成。

3.3.4.1 小车架的安装

小车架的安装采用分片吊装的方法。先在小车轨道上根据小车轮距用水准仪找出4个高差相对较小的点，单片小车架与小车行走机构重约42t，采用200t汽车吊进行吊装(主臂长度70m，回转半径12m，最大吊重49.8t)。为便于机架对位连接，起吊后应检查每部分机架的平衡情况，若不平衡则用20t葫芦将其调平。主小车架上的高强螺栓待机架整体拼装完毕各项尺寸检测合格后终拧到位。将车轮与轨道两侧的间隙调整至一致，用型钢将主小车架与主纵梁连接固定，以防止风吹动主小车行走。

3.3.4.2 起升卷筒及减速器安装

根据现场安装条件，将减速器与卷筒分别使用200t汽车吊吊装就位，接着进行电动机及制动器等的吊装。

3.3.4.3 小车机房安装

小车机房(顶盖除外)按照图纸编号在地面拼装成整体。为了防止吊装过程中机房框架变形导致后续顶盖安装时螺孔错位，将机房框架槽钢用型钢连接并打上剪刀撑。

3.3.4.4 小车机房顶盖及检修吊安装

小车机房中的2t检修吊在顶盖吊装前用70t汽车吊分体吊装就位。小车机房顶盖及围护按照图纸编号分别吊装就位。

3.3.4.5 起升机构钢丝绳穿绕

起升机构钢丝绳穿绕前进行破劲处理，下料长度按计算确定并加以调整以保证吊具平衡。钢丝绳、滑轮、卷筒、主、副钩连接缠绕方式应符合图纸的规定。

3.3.5 电气设备安装调试

电气设备安装、调试，均按设计图纸、DL/T5019-94规范和制造厂技术要求进行施工。单个系统安装调试完毕后进行机电联调，并检查各机构运转情况。

4 门机试运转

试运转步骤按空载试运转、静荷载试验和动荷载试验进行。

4.1 空载试运转

本试验的目的是检验制造安装缺陷，以及电气设备接线控制动作的准确性。起升机构和行走机构(大车和小车)应分别在行程的上、下往返3次，各机构应运行正常、无异常声响，行走机构的车轮应无卡轨、啃轨和障碍等异常现象。制动器工作灵活可靠，滑轮无跳槽、滞转等现象。试验时应对各安全限位装置进行调整，同时检测起升、牵引电机电流值。

4.2 荷载试验

门机空载试运转完成后，各机构运转正常，才能进行荷载试验，荷载试验先进行静荷载试验，再进行动荷载试验。门机试验的试件用汽车吊吊入吊架内，并核定其重量，按载荷所需计算总重进行各种工况下的荷载试验。

4.2.1 静荷载试验

(1)试验荷载依次分别采用额载定荷的75%、100%和125%，试验的目的是检验门机各部件和金属结构的承载能力。

(2)起吊1.25倍额定负荷，在离地面100～200mm处，停留10min，然后卸去负荷，检查门机和梁的永久变形。

5 安装的一些经验

(1)水电站坝顶门机安装场地一般比较狭窄，采用大型机械设备吊装要精确确定部件拼装工位，主吊机与辅助吊机停放工位，否则将难于满足现场安装要求；

(2)在不影响吊装的情况下，在地面上便于施工时尽量把附件安装在主件上，随主件一起吊装就位，可以节省吊装时间，减少高空作业，减少安全风险，降低安装难度，加快施工进度;

(3)门腿在地面组装时，要精确控制门腿下法兰面螺孔与下横梁上法兰螺孔相对错位及同侧两根门腿上、下口开档尺寸，以保证门腿吊装能与下横梁定位块精确定位。

6 结 语

草街航电枢纽厂房进水口2×2 500kN双向门机利用260t履带吊和200t汽车吊进行大部件吊装，将立体拼装改为地面组装、整体吊装，尽量减少高空作业，加快安装进度。实现了门机快速投产运行，为草街航电枢纽按时下闸蓄水与度汛、机组大件进厂装卸创造了必要的条件，并降低了安装成本，保证了机组安装进度，创造了巨大的经济效益。