超大型泄洪工作闸门及启闭设备研究与应用
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完成单位:大唐陕西发电有限公司旬阳水力发电厂、中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司、大唐陕西发电有限公司
登记编号:CAPE-CXCG-2024-J-1-071
登记年份:2024
发布时间:2024-07-17
左红军、李新燕、贾向龙、杨新民、胡霜天、杜俊玮、仝鲁美、王佳林、杨 凡、田子荀
旬阳水电站泄洪闸单宽尺寸大,孔口高度高,泄洪闸设置的工作闸门及启闭机设备均为超大型设备,其中工作闸门为三支臂弧形闸门,孔口尺寸14m×25m(宽×高),规模居亚洲前列,面板曲率半径30m,总水压力高达51470kN,启闭机采用后拉式双吊点液压启闭机,启闭机容量达2×5000kN。该闸门在泄洪时为高淹没出流,底板最大淹没深度达23.5m。对于超大孔口、淹没度高、综合指标较高的泄洪闸国内尚欠缺一套成熟的从设备的布置、选型、结构设计、减振抗振措施到制造、安装以及安全运行等研究应用成果,供工程建设者借鉴。本项目通过对工作闸门的门型及启闭机设备布置的研究,选定了适合运行要求的金属结构设备,实现了闸门及其启闭机优化布置;创新布置液压启闭机上吊点高度,解决了坝面美观问题;发明了一种液压启闭机油缸支铰固定结构及固定方法,解决了液压启闭机上吊点荷载传递问题;发明了一种卷筒式液压机油缸防挠装置,解决了泄洪时水流冲击侧墙上的防挠托架装置,所引起的托架零部件损坏以及影响泄流能力等问题;优化了闸门门叶面板设计,通过闸门门叶面板厚度分层设置,既有效增大了底节门体抗振能力,又减小了闸门重量;通过三维有限元静动力及抗振分析计算、水力学及水弹性流激振动模型试验研究,验证了闸门结构布置以及平面体系理论计算的合理性,为设备安全可靠运行提供了试验依据;开发了智能化三维仿真模型,保证了超大型弧门制造、安装质量,提高了整体工程进度效率;开发了闸门及启闭机实时在线监测系统,通过智能化管理,提高了水电站金属结构设备运行、维护的效率;研究制定了科学调度运行规程,采用分级流量控制的洪水调度方式,实现了安全度汛和洪水资源的充分利用,增大了发电效益。
超大型泄洪工作闸门及启闭设备研究与应用成果属国内首次形成一套较完整成熟的理论和工程运用经验,对于类似工程泄洪闸设计、制造、安装及安全运行具有非常重要的意义,值得推广。