小湾水电站工程进水口双向门机布置

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1、小湾水电站工程进水口3000kN/700kN双向门机设计（唐松智王春杨立王国栋）http://www.hwcc.com.cn时间：2010-08-0208:54:00来源：《黄河规划设计》2010年第2期放大缩小打印 ［摘要］介绍小湾水电站工程进水口3000kN/700kN双向门机的主要技术参数、主要技术特点等。较为详细的论述了如何采用计算机通用分析软件ANSYS对门架的结构进行有限元分析。［关键词］门架结构有限元分析小湾水电站1概述小湾水电站位于云南省西部南涧县与凤庆县交界的澜沧江中游河段，在干流河段与支流黑惠

2、江交汇处下游1.5km处，系澜沧江中下游河段规划八个梯级中的第二级。小湾水电站工程属大（1）型一等工程，永久性主要水工建筑物为一级建筑物。工程以发电为主兼有防洪、灌溉、养殖和旅游等综合利用效益，水库具有不完全多年调节能力，系澜沧江中下游河段的“龙头水库”。小湾水电站工程进水口3000kN/700kN双向门式启闭机装设于坝顶1245.0m高程上，该门机设置有2个起升机构。主起升机构3000kN，主要用于起吊电站进口检修闸门，副起升机构700kN，主要用于起吊电站进口拦污栅。副小车主要运行在门机上游侧的悬臂梁上，吊具

3、距门机上游侧轨道中心最大距离10.98m，悬臂梁的长度为14m。这种型式的门机在以往水电站中并不多见。由于悬臂伸长大，且副小车起重量也较大，使门架的结构受力变得较为复杂。为了能够准确的了解门架结构的应力和变形情况，保证门机运行的安全性，除采用传统的平面框架计算外，还采用计算机通用分析软件ANSYS对门架结构进行了有限元分析。门机的总布置图如图1。图1门机总布置图2门机主要组成与技术参数门机由主小车、副小车、门架、大车运行机构、夹轨器、电缆卷筒、司机室、轨道附件和电气设备等组成（见图1）。门机操作在司机室内进行。2

4、.1主起升机构额定启门力为3000kN，起升高度：总起升高度110m，轨上起升高度13m。工作级别为M5，起升速度：0.25~2.5/2.5~5.0m/min2.2主小车运行机构运行荷载为2000kN，运行速度：0.45~4.5m/min，运行距离：10.428m。工作级别为M5，轨距：7m，基距：6.5m。2.3副起升机构额定启门力为700kN，起升高度：总起升高度100m，轨上起升高度15m。工作级别为M4，起升速度：0.25~2.5/2.5~5.0m/min2.4副小车运行机构运行荷载为200kN，运行速度

5、：0.45~4.5m/min，运行距离：8.266m。工作级别为M4，轨距：7m，基距：4.0m。2.5大车运行机构运行荷载为2000kN，运行速度：2.0~20.0m/min，运行距离：160.5m。工作级别为M5，轨距：15m，基距：11.0m。3门机主要技术特点3.1主起升机构主起升机构采用两套双联卷筒对置方案，由两台电动机分别驱动，滑轮组布置于两卷筒之间，其轴线与卷筒轴线垂直，滑轮组倍率为6。主起升机构采用2根钢丝绳缠绕，每一根钢丝绳通过平衡滑轮分别缠绕在两个卷筒上，当电机转速不同时，钢丝绳可通过平衡滑轮

6、自动调整两侧的长度，从而保证两套卷筒的同步，吊点的稳定。卷筒采用折线绳槽，四层缠绕方式。通过对目前国内、外钢丝绳返回角的研究，返回角控制在0.25~1.5°左右，可保证其均匀缠绕。本设计中第一层至第二层的返回角为0.43°，第二层至第三层的返回角为0.75°，第三层至第四层的返回角为1.5°。小湾水电站工程进水口3000kN/700kN双向门机设计3.2副起升机构副起升机构采用一套双联卷筒布置方案，由一台电动机带动减速器变速后，驱动卷筒旋转，通过缠绕在卷筒上钢丝绳的收放，带动抓梁及其闸门上升或下降。副起升机构采用

7、折线绳槽卷筒，四层缠绕方式。第一层至第二层的返回角为0.27°，第二层至第三层的返回角为0.97°，第三层至第四层的返回角为1.31°。4门架结构门架有三个互相垂直、各节点假设为刚性连接的框架（即主框架、侧框架和平台框架）所组成。主框架由主梁及支腿组成Π型。侧框架为等腰梯形，为了便于设置司机室等，在侧框架中间设置有上横梁和中横梁。平台框架由主梁及端梁组成矩形框架。4.1整体坐标系建立选用右手整体坐标系，以大车运行轨道面为基准水平面，门架4根支腿的纵向和横向对称面与水平基准面的交点为原点：x坐标轴在门架纵向对称面内

8、，与纵向对称面和水平基准面的交线重合；z坐标轴沿纵向、横向对称面的交线，正方向向上；y坐标轴沿横向对称面和水平基准面的交线，正方向指向左侧（面向下游）。4.2模型建立门架结构为由不同厚度的钢板焊接而成的箱型梁结构所组成的空间结构，并有筋板和用于主、副小车运行的轨道，起重量大，结构复杂。根据结构所承受的荷载，支腿以承受轴向荷载和绕支腿横截面的两个主轴方向的弯曲变形为主。两根