自動抓梁在水利水電的運用

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1自動抓梁布置運用

采用移動式啟閉設備與自動抓梁配合啟閉多孔口檢修閘門、疊梁閘門和攔污柵等。該布置方式有利于簡化布置，降低工程造價，運行管理靈活簡便。

1.1多孔口的檢修閘門操作

當采用移動式啟閉設備對多孔口的閘門進行操作時，如采用吊桿，則裝卸繁瑣費時；采用固定式啟閉機則造價偏高。以某工程尾水檢修閘門為例，該工程尾水設3扇檢修閘門，孔口尺寸為6.095m×2.456m（寬×高），底檻中心高程為2562.686m，檢修平臺高程為2579.570m，3扇閘門共用1臺移動式雙吊點電動葫蘆2×100kN-18m配合自動抓梁啟閉。如采用吊桿，每扇閘門吊桿長度約15m，3m一節，人工穿卸銷軸、起吊一扇閘門需近1小時，且檢修平臺須留有吊桿堆放空間，該方案耗時耗力，運行管理極為不便，在新建工程設計中除非有特殊要求，已很少采用該啟閉方式。如三扇閘門各設一臺固定式卷揚式啟閉機，布置閘房、排架，該方案操作簡便，但工程造價偏高。通過方案比較（如表1），采用移動式啟閉機設備配合自動抓梁可以減少人工工作量，縮短操作時間，工程造價適中，更為經濟、合理。

1.2疊梁閘門操作

對疊梁閘門進行操作時，如設計采用整體閘門，一方面啟閉機的容量會增加，其次對應排架或者門機高度必須增加。以某工程溢洪道疊梁檢修閘門為例，該工程溢洪道設1孔疊梁檢修閘門，孔口尺寸為10m×11.2m，閘門總重量約為53t，閘門分為3節，運行方式為靜水啟閉，充水平壓方式為動水提上節門葉（上節門葉重量約為18t），啟閉機采用MQ2×250kN；非檢修期間，閘門存放于門庫內。該工程如采用整體閘門，閘門重量約為48t，門機的軌上揚程須由6.6m調整至12m，考慮充水平壓后1m水頭差計算啟閉機容量，采用門式啟閉機MQ2×400kN，由于軌上揚程增加、啟閉機噸位增加，因此設備造價遠大于設計采用的MQ2×250kN和自動抓梁配合啟閉的方案。通過方案比較（表2），采用自動抓梁配合啟閉疊梁閘門方案更為經濟、合理。對于多孔口的閘門，采用自動抓梁配合啟閉設備啟閉閘門對門槽的施工安裝精度要求較高，便于自動抓梁對門槽的適應；對于后水封的閘門，考慮水流擾動對自動抓梁抓脫的穩定性的影響，因此要求自動抓梁的轉動、導向、定位裝置均靈活可靠。

2自動抓梁結構型式

自動抓梁主要分為機械式和液壓式。機械式可細分為重錘式、吊環式、掛鉤式、掛脫自如式等。

2.1機械式自動抓梁

機械式自動抓梁工作原理為自重平衡，以密云式自動抓梁為例：在銷軸右側設配重塊，銷軸左重右輕。當自動抓梁空載下降時，碰到閘門吊耳，由于右側設有配重塊，銷軸傾斜后滑入閘門吊耳后；由于銷軸左重右輕，即可導入吊耳完成掛鉤。自動抓梁持重下降時，由于閘門自身重量較大，銷軸無法上翹，當閘門下降至底檻位置時，掛鉤不承受閘門自重，此時銷軸倒向配重塊一側，完成脫鉤。在多個工程中應用較多的掛脫自如式自動抓梁，也是利用卡體在自由狀態時，頭部稍向下傾平衡，碰到掛體后轉動，掛體通過后，提升抓梁，卡體與掛體配合，從而實現自動掛脫。《水電站機電設計手冊-金屬結構（一）》中對各種機械式自動抓梁做了詳細介紹，筆者在此不再做詳細描述。

2.2液壓自動抓梁

液壓自動抓梁在我國最早應用于三門峽水電站工程，以后推廣到劉家峽、丹江、龔咀、富春江等水電站工程。一般由抓梁梁體、液壓銷軸、液壓泵站、水密接線盒、導向裝置、傳感器等組成，如圖1所示。液壓自動抓梁沿閘門門槽下降，當抓梁接近水下閘門時，抓梁上的導向裝置首先插入閘門上的定位管，使抓梁與閘門前后左右位置對應。然后隨著抓梁的進一步下降，抓梁下降至穿軸位置時，兩側就位傳感器發出就位信號（通過在操作柜上的顯示屏可以顯示信號），抓梁在垂直高度已經到位，不再下降。下一步進行穿軸動作，液壓泵站內的油泵電機啟動，電磁閥穿軸電磁體通電，液壓銷軸裝置開始向前移動穿軸，穿軸到位后，液壓銷軸穿軸位置傳感器發出信號，關閉開關，油泵電機停轉，電磁閥復位，油路系統鎖死，穿軸過程結束，如圖2。在液壓自動抓梁就位過程中，導向裝置、下降就位傳感器、閘門高度指示器、啟閉機荷載傳感器等多個環節共同保護、判斷，因此筆者認為液壓自動抓梁的水下穿軸的可靠性可以得到保障。由于液壓自動抓梁采用液壓銷軸自動穿軸，因此閘門的吊耳結構宜采用梨形孔結構，液壓銷軸的穿軸位置對應的圓弧半徑宜對于銷軸半徑20mm以上；閘門長期浸泡在水下，如將導向套設置在閘門頂梁腹板，則水下雜物很容易進入導向套內，從而導致導向裝置失效，因此導向裝置中，導向棒宜設置在閘門頂梁腹板，導向套設置在液壓自動抓梁梁底。

2.3適用范圍

機械式自動抓梁結構形式簡單，造價低，其缺點是穿軸的可靠性相對較弱，適用于抓脫過程便于觀察的表孔閘門。在黑河水庫工程溢洪道表孔檢修閘門、涇惠渠加壩加閘工程溢洪道表孔檢修閘門等工程中使用機械式自動抓梁，運行可靠、效果良好。液壓自動抓梁的結構形式復雜，造價高，水密性的要求很高，其優點是液壓穿軸裝置的可靠性很高，適用于深孔閘門、攔污柵。在扭子水電站工程尾水檢修閘門、花園水電站進水口攔污柵等工程中使用液壓自動抓梁，效果良好。

3結語

隨著水利水電工程的進一步開展，自動抓梁的發展經過了工程的檢驗和完善，目前液壓自動抓梁的水密性也得到了很大改善，耐水壓能力水深可達100m，同時還配備了滲水檢測儀，可避免抓梁通電工作造成事故。因此，筆者認為在移動式啟閉設備操作多孔口的閘門和疊梁檢修閘門啟閉操作中，使用自動抓梁有利于降低工程投資、簡化設計、減少人工工作量，可在更多的水利水電工程中應用液壓自動抓梁。

本文作者:王鵬安術鑫工作單位:陜西省水利電力勘測設計研究院