摘要：針對景洪水電站進水口攔污漂運行卡阻問題進行分析研究，提出了完整的改造修補方案。首先采用電子設(shè)備對攔污漂進行檢測及診斷，明確修補改造部位及指標(biāo)；其次分析攔污漂運行卡阻、局部漏污、連接軸松脫等問題，創(chuàng)新地提出了一種十字軸浮體聯(lián)接裝置及其他改造措施；最后提出改造過程中攔污漂拆卸安裝工序及攔污漂后期運行建議。景洪水電站進水口攔污漂大修后運行正常，取得良好的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：水電站；攔污漂；十字軸；修補改造

1 工程概況

景洪水電站為瀾滄江干流中下游河段水電開發(fā)梯級規(guī)劃八級電站中的第6 級，位于云南省西雙版納傣族自治州首府景洪市北郊約5km處，總裝機容量為1750MW［1 ］。在庫區(qū)進水口前設(shè)置了躉船式自動升降攔污漂，攔污漂由51 個小浮箱、2 個端部大浮箱、2 個滑車裝置等組成，攔污柵兩端點直線距離為348.9m，設(shè)計最大平均流速＜1m/s，運行水位區(qū)間為591 ～610m，攔污柵導(dǎo)槽總長為23m［2-4 ］。進水口攔污漂從2008 年景洪水電站第一臺機組發(fā)電至今已服役10+a，一直未開展檢修維護，主要存在以下問題：① 攔污漂兩端大浮箱聯(lián)接的滑車裝置運動不順暢，當(dāng)水位變幅較大時滑車裝置經(jīng)常卡阻，造成攔污漂漂體連接部位受力變形，存在嚴(yán)重安全隱患啊；② 攔污漂浮箱底部和浮箱之間攔污格柵部分已損壞，嚴(yán)重影響攔污功效；③ 攔污漂各漂體水下金屬結(jié)構(gòu)自安裝后未開展檢測及防腐處理。攔污漂損壞或攔污效果不佳會造成污物積累至進水口攔污柵，造成攔污柵前后差壓過大，直接降低機組效率，增加清污作業(yè)強度，甚至造成攔污柵承載超過設(shè)計值而垮塌，危及機組運行安全［5-8 ］。

2 攔污漂檢測及診斷

攔污漂檢測項目由5 個部分組成：巡視檢查、外觀形態(tài)檢測、腐蝕檢測、無損檢測、攔污漂拉力檢測。檢測設(shè)備主要有無線應(yīng)變片及測試系統(tǒng)、數(shù)字超聲波探傷儀、數(shù)字涂層測厚儀、焊縫檢驗尺、數(shù)碼相機、鋼卷尺、筆記本等。檢測人員對攔污漂外觀、焊縫、連接點軸板、防腐涂層、連接點拉力等項目進行檢測，確定改造修補部位。景洪攔污漂最主要問題是端部滑車在導(dǎo)槽內(nèi)出現(xiàn)卡阻，無法及時隨庫區(qū)水位變化自動升降，最終導(dǎo)致兩端浮體連接吊耳彎曲變形甚至斷裂。

3 端部滑車卡阻分析

根據(jù)景洪電廠進水口的現(xiàn)場巡檢結(jié)果，端部滑車狀況如下：左側(cè)輪架上（碼頭側(cè)）主輪、側(cè)輪均無轉(zhuǎn)動痕跡；右側(cè)輪架上（大壩側(cè)）主輪、側(cè)輪均無轉(zhuǎn)動痕跡。端部滑車卡阻是由多方面原因綜合造成的，分析卡阻原因?qū)⑹歉脑煨扪a的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。端部滑車結(jié)構(gòu)見圖1 。1 ）攔污漂長時間未進行大修維護，滑車主、側(cè)輪長期浸泡在潮濕、輕度泥沙、冷熱交替環(huán)境中且軸套潤滑不及時，滾輪及軸套存在較嚴(yán)重的銹蝕磨損。尤其軸套損壞將顯著增大滾輪旋轉(zhuǎn)摩擦力，甚至導(dǎo)致滾輪卡死拖行［6-7 ］。2 ）在圖1 中，導(dǎo)槽軌道之間分別留有5mm間隙，側(cè)輪與左右導(dǎo)槽軌道之間分別留有5mm間隙。根據(jù)現(xiàn)場檢測，認為滑車導(dǎo)槽制造安裝精度較差，主側(cè)輪與導(dǎo)槽間隙明顯大于設(shè)計理論值。另外滑車與大浮箱通過吊耳軸聯(lián)接，滑車所承受的實際拉力必定與拉軸線成一定傾斜角θ，分力F2 將導(dǎo)致滑車發(fā)生扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)中心應(yīng)以下游側(cè)輪輪轂邊緣點R0 。扭轉(zhuǎn)后導(dǎo)致主滾輪踏面與導(dǎo)槽軌道之間的接觸區(qū)域發(fā)生變化，從理論上的滾輪整體踏面到輪邊緣，扭轉(zhuǎn)角δ小于傾斜角θ，見圖2 、3 。扭轉(zhuǎn)后的主側(cè)輪受力傾斜不均衡，加速軸套端部的磨損破壞。3 ）在圖4 中，滑車和端部大浮箱通過上下兩個吊耳與軸剛性聯(lián)接，吊耳間距1400mm。滑車在攔污漂實際運行中要承受拉力、摩擦力、浮力重力比差異等因素，滑車和大浮箱在水位變化時上下運動不同步（差異較大）。因浮力重力比差異等因素，大浮箱和小浮箱在水位變化時上下運動亦不同步（差異較小），小浮箱拉力Ff應(yīng)有小角度傾斜，傳遞到滑車兩個吊耳后產(chǎn)生一個傾覆力矩M1 。另一方面，大浮箱可能存在本體的浮力不均衡（浮心和重心不重合），大浮箱存在一個傾覆力矩M2 。綜上所述，當(dāng)水位上升時，滑車與大浮箱的上升速度雖然理論上有差異，但在大浮箱底部支架滑塊的上托力作用下克服摩擦力與大浮箱最終實現(xiàn)同步上浮。當(dāng)水位下降時，滑車與大浮箱的下降速度有差異（大浮箱下降較快），傾覆力矩M1 和M2 將增大。在滑車主輪正常工作時（無磨損），滑車通過自重和大浮箱通過吊耳傳遞過來的下壓力克服滾輪摩擦力（滾動）和傾覆力矩，滑車會被動跟隨大浮箱的位移，傾覆力矩又恢復(fù)至較小的平衡狀態(tài)。在滑車主輪非正常工作時（磨損達到一定程度摩擦系數(shù)較大），滑車無法通過自重和大浮箱通過吊耳傳遞過來的下壓力克服滾輪摩擦力（滑動），滑車卡阻。滑車與大浮箱的位移差較大，傾覆力矩將急劇增加。大浮箱吊耳板逐步出現(xiàn)彎曲變形，滑車的受力狀態(tài)急劇惡化，極可能形成一種幾何犄角受力狀態(tài)而完全卡死。4 ）在圖4 中，滑車和端部大浮箱通過上下兩個吊耳與軸剛性聯(lián)接，吊耳間距1400mm。當(dāng)大浮箱不可避免的發(fā)生輕度傾覆動作時（因波浪、頂部活載等引起），約束過多易導(dǎo)致大浮箱吊耳板變形損壞。

4 攔污漂大修方案設(shè)計

根據(jù)進水口攔污漂設(shè)備現(xiàn)狀、檢測分析成果及端部滑車卡阻分析，景洪攔污漂主要進行如下改造修補工作：端部滑車裝置改造修補、浮箱改造修補、攔污格柵修補、滑車導(dǎo)槽修補、漂體重新防腐等。

4.1 攔污漂滑車裝置改造修補

1 ）將滑車主、側(cè)輪軸套更換為SKF纖維纏繞軸套。SKF纖維纏繞軸套由纏繞而成的多層樹脂和纖維制成，這種復(fù)合材料專門用于存在重載、振動和腐蝕的環(huán)境中。SKF纖維纏繞軸套承載能力高（達140N/mm2/200N/mm2 動載/靜載），可抗沖擊載荷并抗振，能承受邊際應(yīng)力集中和不對中，免維護運行，耐腐蝕，卓越的摩擦性能，電絕緣性能良好。2 ）更換端部滑車上除輪架結(jié)構(gòu)外的所有可拆卸部件，包括滑塊裝置、輪軸、軸端擋板、擋圈等。矯正修復(fù)輪架主體框架結(jié)構(gòu)，進行整體焊縫探傷（超聲波探傷）、補焊、防腐。對滑車外圍邊緣形狀（例如與導(dǎo)槽墻體距離較近的側(cè)輪座板等）進行局部切除倒圓角處理。3 ）針對端部滑車裝置存在受力方向不正引起的輕度偏斜扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，將主、側(cè)輪由原圓柱型滾輪更換為雙曲率型滾輪以適應(yīng)滑車裝置輕度偏斜扭轉(zhuǎn)，改善滾輪受力狀態(tài)，有助于解決運行卡阻問題。4 ）將滑車與大浮箱之間的兩個聯(lián)接點改造為一個聯(lián)接點，創(chuàng)新地采用十字軸聯(lián)接。采用一個設(shè)置于滾輪中部的聯(lián)接點將有利于上下滾輪受力均勻。十字聯(lián)接軸限制滑車和大浮箱的吊點之間的相對距離和相對扭轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)（因滑車被約束在導(dǎo)槽內(nèi)），但允許大浮箱相對滑車有兩個方向轉(zhuǎn)動（水流向和水平面法向）。

4.2 浮箱改造修補

主要包含巡視檢查、焊縫無損探傷（采用超聲波探傷；探傷范圍為漂體外表面焊縫及吊耳板焊縫）、浮箱連接部位變形檢查、連接銷孔磨損檢查；對裂紋區(qū)域進行補焊處理，對變形部位視情況更換或校正，對磨損嚴(yán)重的銷孔進行打磨恢復(fù)光潔度。補齊缺失零件（螺栓螺母等）。施工人員應(yīng)進入大浮箱內(nèi)部進行密封性檢查，如發(fā)現(xiàn)細微漏水口應(yīng)進行補焊封堵。檢修進人孔蓋板連接方式改造：將大浮箱進人孔現(xiàn)有焊接連接更改為螺栓連接方式，便于臨時檢查。上下游側(cè)各5 個漂體間設(shè)置安全吊耳（1 個漂體設(shè)4 個安全吊耳，安全吊耳焊接在漂體端部，攔污漂檢修裝配后用鋼絲繩將安全吊耳聯(lián)接）。所有漂體之間的連接軸加裝防脫落板。

4.3 攔污格柵修補

對所有小浮箱底部固定攔污格柵進行檢修矯正，如有損壞嚴(yán)重或遺失應(yīng)更換或補設(shè)。在浮箱間和下游側(cè)（電站進水口）10 個迎水面增設(shè)柔性攔污網(wǎng)，保留漂體底部固定攔污格柵。柔性攔污網(wǎng)懸掛于漂體側(cè)邊（迎水面），便于運行期間提起清污。浮箱與柔性攔污網(wǎng)之間采用鋼絲繩索懸掛聯(lián)接，柔性攔污網(wǎng)底部均勻懸掛8 個10kg小鐵球以使攔污網(wǎng)在水下一直處于垂直攔污狀態(tài)。柔性攔污網(wǎng)可通過預(yù)留繩索拉拽旋轉(zhuǎn)90 °左右，以便于人工清理格柵上的污物。同時在增設(shè)側(cè)面柔性攔污網(wǎng)的漂體上（背水面）配置與柔性攔污網(wǎng)等重的配重塊，現(xiàn)場進行調(diào)平試驗后安裝固定。所有漂體聯(lián)接區(qū)域增設(shè)柔性攔污網(wǎng)，其頂?shù)走吙蛞俗龀扇嵝越Y(jié)構(gòu)，當(dāng)柔性攔污網(wǎng)懸掛在浮體之間便能適應(yīng)浮體相對轉(zhuǎn)動擠壓而不損壞。

4.4 滑車導(dǎo)槽修補

對導(dǎo)槽外觀進行檢查，針對有磨損痕跡的部位測量平面度，對平面度不足的部位進行修復(fù)。對導(dǎo)槽埋件分段聯(lián)接處錯臺進行圓滑過渡處理。上游側(cè)（碼頭）導(dǎo)槽旁爬梯加裝防護籠（高程604m至612m）。對攔污漂滑車導(dǎo)槽在常規(guī)運行區(qū)段的完好性進行全面檢查。左側(cè)（碼頭側(cè)）埋件在高程597m水位處存在陳舊性缺口，缺口深度45mm；導(dǎo)槽缺口可根據(jù)當(dāng)時庫區(qū)水位情況擇機進行焊接補缺修復(fù)。上下游導(dǎo)槽（露水面）自高程591m至612m可根據(jù)當(dāng)時庫區(qū)水位情況擇機進行防腐。

5 大修拆裝工序及后期運行建議

在攔污漂大修期間，為盡量減少對電廠發(fā)電生產(chǎn)的影響，應(yīng)對物資倉庫的2 個攔污漂小浮箱備品進行全面檢查，確認各部位焊縫完好無裂紋，對浮箱進行防腐處理，安裝攔污漂底部攔污格柵，作為檢修備用。工作攔污漂解體工序：拆除攔污漂小浮箱之間的聯(lián)接銷，每次拆除2 個，并使用鋼絲繩臨時聯(lián)接現(xiàn)有的2 個備用攔污漂小浮箱，以保證攔污漂功能正常。重復(fù)以上方法完成51 個小浮箱全部解體檢修。攔污漂大小漂體解體后全部運送至進水口處利用壩頂門機吊出，吊出后進行整體探傷、補焊、防腐。上游側(cè)（碼頭）滑車與大浮箱解體后，在導(dǎo)槽頂部612m高程平臺施工單位應(yīng)設(shè)置設(shè)計載荷為2 ×20t吊裝門型架用于滑車起吊出槽。該門型架在攔污漂改造施工期作為臨時起吊設(shè)備，改造結(jié)束后予以保留備用。后期運行建議：攔污漂后期應(yīng)定期（2a左右）解鎖提出滑車進行加注潤滑油、檢查軸套磨損情況、清除滾輪運動副中的雜質(zhì)；定期巡檢大浮箱及滑車運行順暢度；定期清理攔污格柵上的污物。中長定期（10a）對攔污漂進行一次大修維護作業(yè)。

6 結(jié)語

1 ）水利水電工程中常在庫區(qū)進水口前設(shè)置了躉船式自動升降攔污漂，隨著工作時間增加，攔污漂兩端滑車裝置運動經(jīng)常不順暢，當(dāng)水位變幅較大時滑車裝置經(jīng)常在軌槽內(nèi)發(fā)生卡阻無法自動升降，存在嚴(yán)重安全隱患。通過以上改造修補措施，全面解決攔污漂運行檢修難題。2 ）創(chuàng)新性地提出攔污漂浮體之間采用十字軸及附件聯(lián)接，滑車主側(cè)輪采用雙曲率踏面，可釋放浮體、滑車裝置更多相對自由度，改善滑車裝置受力條件以解決滑車裝置在軌槽內(nèi)卡阻問題。3 ）綜合性地提出攔污漂大修拆裝工序及后期運行建議。

［1 ］艾京，丁波.景洪水電站進水口垂直升降式攔污漂設(shè)計［J］.云南水力發(fā)電，2017，（5 ）:80-85.

［2 ］李玲云，閆會宗.景洪水電站垂直升降式攔污漂設(shè)計［J］.三角洲，2014，（5 ）:138-139.

［3 ］徐遠杰，楊建東，陳輝春，等.水電站進水口漂浮式攔污排張力計算［J］.水利學(xué)報，2005，36 （3 ）:47-52.

［4 ］鄭金泰.新型柔性攔污排在水口水電站的應(yīng)用［J］.科技風(fēng)，2011，（20 ）:127-128.

［5 ］闕劍生，黃海楊.趙山渡引水工程攔污柵堵塞及處理［J］.水利水電技術(shù)，2009，40 （11 ）:120-123.

［6 ］周坤.水電站進水口浮式攔污排的應(yīng)用與設(shè)計芻議［J］.紅水河，2012，31 （6 ）:5-9.

［7 ］水電站機電設(shè)計手冊-金屬結(jié)構(gòu)：一［M］.北京:中國水利水電出版社，1986.

［8 ］黃文理，鄭峰，富旭平.趙山渡水力發(fā)電廠清污系統(tǒng)的故障排除［J］.人民長江，2009，40 （17 ）:40-41.

［9 ］王建新，殷亮，彭育.水電站進水口攔污漂結(jié)構(gòu)設(shè)計及穩(wěn)定分析研究［J］.浙江水利科技，2016，204 （2 ）:83-85.

［10 ］呂飛鳴.桑河二級水電站攔污漂設(shè)計［J］.云南水力發(fā)電，2018，34 （1 ）:68-71.