自动抓梁在水利水电的运用

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1自动抓梁布置运用

采用移动式启闭设备与自动抓梁配合启闭多孔口检修闸门、叠梁闸门和拦污栅等。该布置方式有利于简化布置，降低工程造价，运行管理灵活简便。

1.1多孔口的检修闸门操作

当采用移动式启闭设备对多孔口的闸门进行操作时，如采用吊杆，则装卸繁琐费时；采用固定式启闭机则造价偏高。以某工程尾水检修闸门为例，该工程尾水设3扇检修闸门，孔口尺寸为6.095m×2.456m（宽×高），底槛中心高程为2562.686m，检修平台高程为2579.570m，3扇闸门共用1台移动式双吊点电动葫芦2×100kN-18m配合自动抓梁启闭。如采用吊杆，每扇闸门吊杆长度约15m，3m一节，人工穿卸销轴、起吊一扇闸门需近1小时，且检修平台须留有吊杆堆放空间，该方案耗时耗力，运行管理极为不便，在新建工程设计中除非有特殊要求，已很少采用该启闭方式。如三扇闸门各设一台固定式卷扬式启闭机，布置闸房、排架，该方案操作简便，但工程造价偏高。通过方案比较（如表1），采用移动式启闭机设备配合自动抓梁可以减少人工工作量，缩短操作时间，工程造价适中，更为经济、合理。

1.2叠梁闸门操作

对叠梁闸门进行操作时，如设计采用整体闸门，一方面启闭机的容量会增加，其次对应排架或者门机高度必须增加。以某工程溢洪道叠梁检修闸门为例，该工程溢洪道设1孔叠梁检修闸门，孔口尺寸为10m×11.2m，闸门总重量约为53t，闸门分为3节，运行方式为静水启闭，充水平压方式为动水提上节门叶（上节门叶重量约为18t），启闭机采用MQ2×250kN；非检修期间，闸门存放于门库内。该工程如采用整体闸门，闸门重量约为48t，门机的轨上扬程须由6.6m调整至12m，考虑充水平压后1m水头差计算启闭机容量，采用门式启闭机MQ2×400kN，由于轨上扬程增加、启闭机吨位增加，因此设备造价远大于设计采用的MQ2×250kN和自动抓梁配合启闭的方案。通过方案比较（表2），采用自动抓梁配合启闭叠梁闸门方案更为经济、合理。对于多孔口的闸门，采用自动抓梁配合启闭设备启闭闸门对门槽的施工安装精度要求较高，便于自动抓梁对门槽的适应；对于后水封的闸门，考虑水流扰动对自动抓梁抓脱的稳定性的影响，因此要求自动抓梁的转动、导向、定位装置均灵活可靠。

2自动抓梁结构型式

自动抓梁主要分为机械式和液压式。机械式可细分为重锤式、吊环式、挂钩式、挂脱自如式等。

2.1机械式自动抓梁

机械式自动抓梁工作原理为自重平衡，以密云式自动抓梁为例：在销轴右侧设配重块，销轴左重右轻。当自动抓梁空载下降时，碰到闸门吊耳，由于右侧设有配重块，销轴倾斜后滑入闸门吊耳后；由于销轴左重右轻，即可导入吊耳完成挂钩。自动抓梁持重下降时，由于闸门自身重量较大，销轴无法上翘，当闸门下降至底槛位置时，挂钩不承受闸门自重，此时销轴倒向配重块一侧，完成脱钩。在多个工程中应用较多的挂脱自如式自动抓梁，也是利用卡体在自由状态时，头部稍向下倾平衡，碰到挂体后转动，挂体通过后，提升抓梁，卡体与挂体配合，从而实现自动挂脱。《水电站机电设计手册-金属结构（一）》中对各种机械式自动抓梁做了详细介绍，笔者在此不再做详细描述。

2.2液压自动抓梁

液压自动抓梁在我国最早应用于三门峡水电站工程，以后推广到刘家峡、丹江、龚咀、富春江等水电站工程。一般由抓梁梁体、液压销轴、液压泵站、水密接线盒、导向装置、传感器等组成，如图1所示。液压自动抓梁沿闸门门槽下降，当抓梁接近水下闸门时，抓梁上的导向装置首先插入闸门上的定位管，使抓梁与闸门前后左右位置对应。然后随着抓梁的进一步下降，抓梁下降至穿轴位置时，两侧就位传感器发出就位信号（通过在操作柜上的显示屏可以显示信号），抓梁在垂直高度已经到位，不再下降。下一步进行穿轴动作，液压泵站内的油泵电机启动，电磁阀穿轴电磁体通电，液压销轴装置开始向前移动穿轴，穿轴到位后，液压销轴穿轴位置传感器发出信号，关闭开关，油泵电机停转，电磁阀复位，油路系统锁死，穿轴过程结束，如图2。在液压自动抓梁就位过程中，导向装置、下降就位传感器、闸门高度指示器、启闭机荷载传感器等多个环节共同保护、判断，因此笔者认为液压自动抓梁的水下穿轴的可靠性可以得到保障。由于液压自动抓梁采用液压销轴自动穿轴，因此闸门的吊耳结构宜采用梨形孔结构，液压销轴的穿轴位置对应的圆弧半径宜对于销轴半径20mm以上；闸门长期浸泡在水下，如将导向套设置在闸门顶梁腹板，则水下杂物很容易进入导向套内，从而导致导向装置失效，因此导向装置中，导向棒宜设置在闸门顶梁腹板，导向套设置在液压自动抓梁梁底。

2.3适用范围

机械式自动抓梁结构形式简单，造价低，其缺点是穿轴的可靠性相对较弱，适用于抓脱过程便于观察的表孔闸门。在黑河水库工程溢洪道表孔检修闸门、泾惠渠加坝加闸工程溢洪道表孔检修闸门等工程中使用机械式自动抓梁，运行可靠、效果良好。液压自动抓梁的结构形式复杂，造价高，水密性的要求很高，其优点是液压穿轴装置的可靠性很高，适用于深孔闸门、拦污栅。在扭子水电站工程尾水检修闸门、花园水电站进水口拦污栅等工程中使用液压自动抓梁，效果良好。

3结语

随着水利水电工程的进一步开展，自动抓梁的发展经过了工程的检验和完善，目前液压自动抓梁的水密性也得到了很大改善，耐水压能力水深可达100m，同时还配备了渗水检测仪，可避免抓梁通电工作造成事故。因此，笔者认为在移动式启闭设备操作多孔口的闸门和叠梁检修闸门启闭操作中，使用自动抓梁有利于降低工程投资、简化设计、减少人工工作量，可在更多的水利水电工程中应用液压自动抓梁。

本文作者:王鹏安术鑫工作单位:陕西省水利电力勘测设计研究院