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构皮滩水电站第一级升船机承船厢入水浮运技术研究与应用

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成果主要完成人

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项目概况

乌江构皮滩水电站第一级升船机船厢外形尺寸为总长71m、型宽16m、高度6.85m,结构重量约750吨;主要由两根主纵梁和主横梁、次纵梁及底铺板结构等构成,船箱两端各设一扇卧倒式工作闸门,为减小船厢出、入水时的下吸力与上浮力,在主纵梁与横梁腹板设计有所需的通气孔,且底铺板在横向向中部倾斜一定角度。浮运方案有整体浮运和分件浮运两种方案,受乌江航运条件和船厢室有限条件和空间限制,经比较,整体浮运机构外形尺寸大,对下水方式、浮运动力设备要求高,且需将库水位蓄至627.5m以上,浮运难度较大;分件浮运需在漂浮状态下进行定位、拼装、焊接,准确定位难度大,对安装进度和质量的影响较大。综合对比分析选择采用在库区630高程进行现场制造及拼装,再整体浮运进入船厢室方案,即工厂内下料或散件制造→工地现场分节制造→现场整体拼装→整体下水、浮运进入船厢室。对船厢结构、卧倒门进行有限元计算,对船厢结构过拐点时的工况进行有限元计算、气囊受力计算,通过论证在船厢重心通过斜坡0.6°与3.5°的拐点处船厢强度保证船厢结构不发生变形。采用气囊下水理论上可行,进行场地查勘,编制入水、浮运方案。

乌江流域大马力的出力船只有限,整个拖曳过程采用两侧各1艘165马力船协助推进,1艘305马力船负责在船厢头部牵引调节前进方向。由于船箱室最窄处宽度为16540mm,而船箱最宽处宽度尺寸为16414mm,单边间隙仅为63mm。为保证船箱在尽可能不发生碰撞的情况下顺利进入船厢室,由地方海事局组织从事乌江航运多年专家船长到现场进行实地查勘,并讨论编制浮运保障技术措施。

按照入水浮运方案实施,构皮滩第一级升船机承船箱于2015年12月13日顺利下水,并与12月18日成功浮运进入船厢室。构皮滩第一级升船机船厢整体下水浮运的实施更好的保证了船厢拼装精度和焊接质量,同时总工期减少4个月,节约人工成本投入约20万元。为满足整体浮运水位要求,构皮滩水库在拼装期间一直保持高水位运行,有效降低了机组发电耗水率,与采用分段浮运进入船厢室内拼装相比可节水增发电量约10.3亿千瓦时,增加经济效益2.37亿元。而且升船机作为高水头电站的主要通航设备,研究并解决入水式升船机承船厢入水、浮运等技术问题,对顺利建设高水头电站的通航工程具有重要意义,应用前景广阔。构皮滩第一级升船机船厢整体下水浮运的实施为后续下水式升船机船厢的设计、制造、安装提供了重要可靠的参考。对今后升船机承船厢的入水及浮运积累了成功经验。