高水头电站大型油缸检修吊装工艺研究

刘文忠，包唐伟，石教锐，龙文婷

（1.中国长江电力股份有限公司溪洛渡水力发电厂，云南 永善657300； 2.中国铁塔股份有限公司成都分公司，四川 成都610000）

1 引言

溪洛渡水电站位于四川省雷波县和云南省永善县相接壤的溪洛渡峡谷段，是一座以发电为主，兼有拦沙、防洪和改善下游河道航运条件等综合利用效益的巨型水电站。主要的挡水建筑物为混凝土双曲拱坝，采取“分散泄洪、分区消能”的布置原则，拱坝坝身布置有8 个泄洪深孔和7 个溢流表孔。

大坝坝身中部设置8 个深孔，出口工作闸门为潜孔弧形闸门，设计水头最高100.5 m，采用4 000 kN/1 000 kN 摇摆式液压启闭机操作，其中1号与8 号、2 号与7 号、3 号与6 号、4 号与5 号布置形式、特征及高程相同，摇摆式液压启闭机平台高程分别布置于526.5 m、525.0 m、524.0 m、523.0 m[1]。

深孔液压启闭机作为溪洛渡泄洪设施重要组成部分，对于溪洛渡电站发电、防洪、拦沙具有重要意义。液压启闭机检修维护关系泄洪设施长期可靠运行，其中重大难点为液压油缸的吊装工作，溪洛渡电站深孔液压启闭机油缸总长14.50 m、重29.7 t，受溪洛渡电站深孔设备布置空间限制，深孔油缸不具备现场拆解检修条件，因此，油缸的检修必须从现有工位吊装至坝顶610 m 高程进行检修或者返厂检修。液压油缸的吊装在设备安装期是利用缆机配合表孔牛腿的天锚系统吊装完成，安装期结束后缆机已拆除且液压启闭机房已浇筑房顶，无法按照设备安装期吊装方案进行吊装检修[2]。

研究出如何在溪洛渡电站深孔544.50 m 高程只布置一台500 kN 桥式起重机用作油缸检修的条件下，安全、高效、节约性的完成深孔大型油缸高达80 m 高度以上的吊装新工艺对于同类型高水头电站吊装大型油缸具有很好的借鉴作用和较大经济价值。

2 技术特点

为方便深孔油缸拆装，检修人员设计并研制了1 套阵列式快装检修平台[3]，阵列式快装检修平台可在待检修的油缸周围进行快速搭设，该检修平台避免了传统的高处作业搭设钢管脚手架的工作方式，相比传统方式，在检修油缸周围搭设阵列式快装平台所需人力较少，搭设时间短。

通过布置于544.50 m 高程的500 kN 桥式起重机将检修油缸吊出安装工位，利用专用检修工装将其吊装至指定位置进行油缸翻身。

利用布置于坝顶610 m 高程的300 t 汽车吊配合桥式起重机将检修油缸台吊出深孔启闭机房，待台吊出深孔机房隔墙后，利用坝顶汽车吊将油缸平吊至坝顶。

3 新吊装工艺研究、确认

3.1 阵列式快装检修平台搭设

首先在检修油缸周围合适位置布置检修平台底座，主要用于微调检修平台不同立柱的高度，补偿因地面不平造成平台倾斜，同时也是为了增大平台与地面的接触面积；然后搭设由立柱、水平横杆、竖直立杆组装而成的单元层，立柱与水平横杆和竖直立杆采用了横向和纵向的“回”字形约束受力连接方式，保证了单元层的整体稳定性，油缸上顶部距离地面8 m，每个单元层设计为2.5 m，因此需要搭设3 个单元层，单元层自下而上进行搭设，每个单元层搭设完成后依次向上搭设爬梯、中间跳板、凑合跳板等附件，第3 层单元搭设完成后进行周围围栏搭设，阵列式快装检修平台在油缸周围搭设完成后如图1所示。

图1 阵列式快装检修平台

3.2 油缸连门轴、油缸管路及附件拆除

检修平台搭设完成后首先利用布置在深孔启闭机房534.0 m 高程上、下游侧3 个天锚以及胸墙位置的一个天锚配合5 t 手拉葫芦将油缸固定住（图2所示）；其次将启闭机系统压力整定为5.0 MPa、无杆腔压力整定为1.5 MPa；再次利用油缸的启闭配合拆除油缸连门轴，最后缓慢松动手拉葫芦将油缸由倾斜位置置于竖直位置，油缸垂放后收起活塞杆拆除油缸与系统连接油管、油缸顶部开度仪传感器及一些附件。

3.3 油缸专用吊装工装安装

油缸专用吊装工装是一种通用于大重量、长行程液压启闭机油缸吊装与翻身的专用工装[4]。该工装由吊梁、卸扣、环形钢丝绳、抱箍组成。吊梁设计承载能力50 t，将500 kN 起重机的吊钩直接挂到吊梁吊点上可有效减少起吊高度，确保长行程油缸可顺利从其基座吊出；卸扣选型承载能力为35 t，形式为“弓型”，用于吊梁与环形钢丝绳之间的连接，可有效传递起吊时的重量，并在油缸翻身时可自由旋转90°以上保证满足自身受力要求；环形钢丝绳选型为直径φ60 mm，设计承载50 t；抱箍分两瓣进行制作，利用宽度为200 mm，厚为30 mm 的Q235B 采用热弯成型，吊装时采用4 颗φ30 mm（8.8 级）高强螺栓进行连接。吊装时抱箍与缸体之间添加软胶皮，可保护油缸缸壁，同时增加摩擦力，减少吊耳本身的受力。

图2 油缸固定示意图

图3 专用吊装工装

抱箍吊装及翻身过程受力分析：

（1）截面最大应力

δ=Fn/A

35.8 MPa=250×1000/A

A=6983.24

其中Fn抱箍单边最大拉力250 kN，δ为Q235B的许用强度（取6 倍安全系数）。

A＜200×60

（2）截面最大剪切力

Tmax=Fq/A

64.5 MPa=250×1000/A

A=3875.99

其中Fq抱箍单边最大拉力250 kN，Tmax为Q235B的许用强度（取6 倍安全系数）。

A＜30×300

从以上计算可知，重量为29.7 t 的油缸不管是在竖直吊装过程中还是从竖直状态翻转为水平状态过程中，抱箍在切向或轴向均满足受力要求。

3.4 油缸翻身

抱箍安装完成后利用深孔桥机首先试吊油缸3次，检查抱箍是否有下滑、变形，桥机制动器是否安全可靠；无异常后，利用桥机将油缸垂直吊出油缸机架，然后移动至指定位置并将吊头放置到地面枕木上，此时需特别关注桥机荷重显示，当桥机荷重显示25 t 左右，开始一边走桥机大车一边降桥机主钩，实现油缸从竖直状态到水平状态的翻身（图4 所示）。

图4 油缸翻身

3.5 油缸移位

油缸移位指利用两根承载能力40 t、长9 m 的吊带分别以油缸两端头为吊点，用桥机从翻身位置平移到深孔527.5 m 安装间，水平移位时注意两根吊带之间的夹角以大于45°小于60°为宜（图5 所示）。

3.6 油缸台吊

检修桥机将油缸移位至行走极限位后，将油缸吊头吊点固定于检修桥机上，将油缸上端部吊点固定于坝顶610 m 高程300 t 汽车吊下放的主吊钩上，同时将油缸本身的一个吊耳用5 t 手拉葫芦固定到水平方向地锚上；2 台设备协同作业台吊油缸重心通过深孔漏天平台，台吊过程中需注意2 个设备之间的配合，尤其是汽车吊需要通过不停的扬杆、趴杆、回转摆臂才能实现油缸水平台吊；最后拆卸检修桥机吊点，利用汽车吊单独吊装油缸至油缸吊头过漏天平台（图6 所示）。

图5 油缸移位

图6 油缸台吊

3.7 油缸吊至坝顶

油缸吊至坝顶610 m 高程需利用两根承载能力40 t、长9 m 的吊带分别以油缸两端头为吊点，用300 t 汽车吊将油缸从527.5 m 高程垂直吊至坝顶610 m 高程，垂直吊装时注意两根吊带之间的夹角以大于45°小于60°为宜，同时需在油缸两端加两根牵引绳，防止油缸垂直吊装过程中的摆动（图7 所示）。

图7 油缸吊至坝顶

4 结语

该吊装新工艺在溪洛渡深孔油缸检修过程中，经过反复讨论、优化、设计、计算，形成了一套针对高水头电站、大型油缸吊装的完善工艺，该套工艺已成功运用于溪洛渡1 号、2 号、4 号、8 号深孔油缸的返厂检修过程中。

该吊装新工艺可安全、高效、节约性的完成高水头电站大型油缸吊装，实用性强，推广价值高。