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1、水利水电工程启闭机设计规范SL4193条文说明序言为了提高我国水利水电工程启闭机的设计水平，从总结建国以来启闭机的选用、布置、设计、制造、科研和教学经验着手，由原水利电力部水利水电建设总局于1985 年下达任务，由西北勘测设计院(主编单位)和成都勘测设计院负责编制水利水电工程启闭机设计规范行业标准正文和附录，1987 年以水利水电(前期)科技项目专项合同又加以明确。1988 年11 月由水利水电规划设计总院主持，在西安召开了启闭机设计规范(讨论稿)第一稿小型审查会，会议邀请了部分水电系统设计院、水工机械厂和高等院校的专家和代表参加，会上提出了不少有益的意见和建议。我们根据专家和代表的意见，对讨
2、论稿进行修改和补充，并作为征求意见稿于1989 年4 月寄发给水利水电系统设计院、水工机械厂、研究所和高等院校等单位，请他们提出修改意见和建议，到1989 年10 月共收到25 个单位和个人寄来的意见。根据这些意见，我们再一次修改了征求意见稿并作为送审稿提出。1990 年11 月水利水电规划设计总院邀请45 个单位55 位专家和代表在四川夹江水工机械厂召开水利水电工程启闭机设计规范(送审稿)审查会。与会专家和代表一致肯定本规范是符合我国国情并总结了我国多年来启闭机设计、制造、安装等多方面经验，同时提出了不少宝贵意见和经验，使之更加完善。1991 年6 月水利水电规划设计总院，邀请了水利水电系统
3、部分专家在三门峡水工机械厂召开“启闭机设计规范统稿工作会议”，对规范进行最后定稿，参加会议的专家有：(以姓氏笔画排列)王守运、卢希静、行少阜、李毓芬、李元吉、沈德民、陆长生、陈文洪、张志宏、杨达夫、赵志伟、赵辅鑫、薛瑞宝。本规范是在不断完善的过程中完成的。本规范的编制工作遵循下列原则：(1)本规范的内容包含水利水电工程的启闭机设计和布置。(2)本规范的编写尽量总结和反映水利水电行业启闭机的布置和设计的经验及技术水平，也适当吸取当今世界的先进水平。(3)本规范积极采用国家标准和国际标准。(4)本规范作为行业标准，在水利水电行业中具有一定的约束力，今后启闭机新产品设计应按照本规范的要求进行。本规范
4、内容和编排既考虑了与钢闸门设计规范的协调，也考虑到启闭机的特点。作为行业规范，不但要有启闭机设计部分，也应有启闭机的布置和选用，这就便于启闭机设计人员对设计规范的使用。在国内水利水电工程中投入运行的启闭机大量是固定式启闭机，其机构推荐精选部分是启闭机设计的主要部分；结构部分主要是用于移动式启闭机。荷载和材料均作为单独一章列出，这和钢闸门设计规范相一致。由于各类零、部件和结构件的许用应力完全不同，同时为使规范使用人员方便起见，某些许用应力就列在有关零、部件和结构的条文和附录中。考虑到我国和世界上的启闭机发展方向，液压启闭机愈来愈广泛地被采用在各个水利水电工程中，同时我国相当一部分水利水电设计院缺
5、乏液压启闭机的设计经验，故我们将液压启闭机的有关布置和设计院要求及资料编入本“规范”的正文和附录中。1 适用范围本规范的适用范围主要是：目前在水利水电工程中较多使用的各类启闭机，对于有特殊要求的、新型结构的则不包括在内。电动葫芦主要用于厂矿企业，已定型化、系列化，水利水电工程需使用时可以选用定型产品，本规范就不再考虑其设计条件。2 引用标准本规范主要引用标准是GB3811-83起重机设计规范和SDJ1378水利水电工程钢闸门设计规范(试行)。前者为通用性规范，后者则与启闭机设计规范配套使用。本规范不违反起重机设计规范中的规定，但又考虑了启闭机的特殊性和专业要求；且和钢闸门设计规范配套，为水利水
6、电工程金属结构专业性设计规范。3 基本符号由于本规范涉及有关符号较多，同时为了表达方便，只把基本符号列在前面，其他则分别写在有关章、条中。这是根据GB1.187标准编写的基本规定中6.3.2 条的规定表达的。4 总则4.0.1 本条说明本规范对水利水电工程启闭机的布置、设计有约束和指导作用。本规范是根据建国以来各设计部门启闭机的设计实践和使用特点等编制的。在一般情况下都应遵循本“规范”。4.0.2 本条是说明机构的工作级别。水利水电工程启闭机的工作对象明确，使用条件相对稳定。一般水电站启闭机每年使用时间较少，水利工程使用时间较多。机构的设计寿命较多的属于轻级，仅极少数(如龙羊峡坝顶5000kN
7、 门机)属于重级。为简化工作级别起见，我们把工作级别和荷载状态、设计寿命联系起来，对于结构一般就不考虑疲劳强度，所以机构的工作级别即为启闭机的工作级别。多机构的启闭机的工作级别可以不同，其主起升机构的工作级别作为启闭机工作级别。水利水电工程中，由于各工程的自然条件、河流特性、安全可靠度要求等差别较大，故要完全按闸门工作性质来对启闭机工作级别分类有时不一定合适，这里仅按一般情况提出如推荐精选下意见供参考。(1)启闭检修闸门的启闭机可选用Q1轻。(2)启闭事故闸门的启闭机可选用Q2轻或Q1轻。(3)启闭工作闸门的启闭机可选用Q3中或Q2轻。(4)坝顶启闭多孔闸门的移动式启闭机和尾水高扬程启闭机一般
8、可选用Q3中或Q2轻。(5)坝顶启闭多孔的高扬程移动式启闭机可选用Q3中或Q4重。4.0.3 本条说明设计和布置启闭机的有关资料。设计时应考虑枢纽总布置对启闭机的要求，确定启闭机型式，根据启闭机型式确定所需资料。如弧形闸门主要用在泄水系统，就没有快速下门的要求；启闭机吊耳不进入门槽一般就不存在钢丝绳与门槽相干扰和水质资料等问题。4.0.4 由于启闭机的工作对象明确，基本参数变化不大，因此有可能逐步达到标准化、系列化。本规范对启闭机的容量、扬程、跨度、速度等基本参数作出规定，在一般情况下要求尽可能按此规定执行，对于个别有特殊要求的则可另行考虑。4.0.5 启闭机和其他起重机械相比，对起升机构的安
9、全保护特别重要。这主要是因为它的工作对象大部分在水中，工作情况不易摸清。为了安全可靠地工作，对安全措施要重视，要强调其重要性。而其他起重设备的吊物大多在陆地上，不安全情况容易被人们发现。如果启闭机发生意外，不仅影响闸门的启闭，有时其后果不堪设想。除了起升机构以外，其他机构也应装设相应的安全装置。4.0.6 由于启闭机使用场所多处在深山峡谷或江河处，维护条件差，湿度大，所以这里专门提出防潮、防腐蚀和防风沙等保护措施，要求设计、使用单位注意。4.0.7 启闭设备中的金属结构，对于固定式启闭机其机构直接安装在结构上，所以一般由挠度控制，强度应力较低；对于移动式启闭机(如门机、桥机等)，由于总的使用频
10、繁率不高，而且季节性较强，有充裕的检修时间，一般不会造成疲劳破坏，其金属结构部分可不进行疲劳强度验算，如有关部门专门提出要求，则也可进行验算。4.0.8 由于启闭机的制造和使用地点相隔较远，除了铁路运输外，很多情况下要有公路运输，所以其解体尺寸和重量应考虑工地的情况和条件。如龙羊峡水电站坝顶5000kN 门机，其主梁长达33m，铁路运输满足要求，但公路运输无法转弯，设计时分为两段，在工地再拼装为一根主梁。所以启闭机的解体尺寸和重量要满足工地的铁路运输和公路运输要求。推荐精选5 设计原则和要求5.1.1 本条是启闭机设计的基本原则，不管何种类型的启闭机，其布置选择和设计，都应遵循这些原则。5.1
11、.2 本条针对各种用途的闸门的启闭设备的选型，提出了一些原则性的意见。由于各个工程的自然条件、水工建筑物的使用条件等均不完全相同，因此在选用和设计启闭机时尚需结合上述因素并进行全面的技术经济指标论证才能确定。在论证和比较时，除了考虑启闭设备自身的制造、安装等费用外，尚应顾及相应的水工结构和其他的辅助设备。苏联的水工建筑物的启闭机械一书中提出，“大体可以认为，当设有主闸门和事故检修闸门的泄水孔等于或多于6 个孔时，采用移动式启闭机是适宜的。”对于分节启闭的分节式闸门(如迭梁闸门)或闸门扇数少于孔口数(如多孔口的检修闸门或事故检修闸门)则必须采用移动式启闭机。本条把水利水电工程中的泄水、发电、导流
12、、灌溉等各系统的一般选型原则列出，但应结合总体布置和自然条件等因素统一考虑，这样选型才能比较切合实际。施工导流封孔闸门的启闭机的主要特点为：启闭力要有一定的富裕量；要有正确的扬程指示装置，但由于该机属于临时性质(封孔后即拆卸搬走)，所以设计部门在设计时，应考虑尽可能在本工程中借用工程永久启闭设备(如碧口水电站工程、宝珠寺水电站工程)或施工用起重设备(盐锅峡水电站工程)，也可对施工单位进行了解，有无适合导流用的启闭设备进行租借，这样的做法，比较经济。当然对于某些大型项目，由于启闭容量较大，无法借用，只能另行设计、制造。5.1.3 本条关于固定式启闭机设置机房的问题。由于我国地域广阔，南北条件差异
13、较大。南方炎热多雨，北方寒冷、多风沙和冰雪。为了给启闭机创造有利的工作环境，如有可能，希望能设置机房。如果限于各方面的条件(包括布置和费用)，也可加设活动保护罩。总之，不管哪一种措施，均应考虑启闭机的工作条件。另外，根据我们的调查，当开启闸门时，机房内风力很大，有时给工作人员工作造成困难，这是因为闸门通气孔信位置不恰当；闸门通气孔较小，因此机房也作为通气孔的一部分；闸门通气孔没有和机房分开。前两个因素主要在闸门设计中解决，后一个因素因为直接影响启闭机的操作，所以在本条中提出，以便在启闭机房的布置中引起重视。此外，还对在严寒地区工作的启闭机提出了保温、工作油和推荐精选润滑油的防冻要求，主要是确保
14、启闭机能在冬季安全可靠的投入运行。5.1.4 本条指出启闭机的最大扬程除满足启闭闸门的最大扬程外，还应留有适当的富裕度，主要是考虑水工建筑物的施工误差和设备的安装误差。对潜孔弧门启闭机而言，其扬程尚应考虑更换侧、顶水封的需要。这是因为经过调查，了解到有些单位在设计中忽略了这一点，所以投入运行后更换水封就比较困难。本规范提出上述要求，希望在设计和布置时考虑。5.1.5 高扬程启闭机在国内自70 年代开始逐渐得到推广，这是由于改善了工作人员的劳动条件和便于操作运行，所以在水利水电工程中比较受欢迎。有些早期设计的低扬程启闭机，有条件的也在修改为高扬程，可以认为这是发展方向。但当高扬程下游止水潜孔闸门
15、和自动挂脱梁(移动式启闭机)联合使用，且其水下深度大于潜水员的通常潜水深度时，需仔细研究，因为自动挂脱梁若发生问题时，处理就较困难。鉴于目前国内的认识水平不一致，故在本规范中仅作为在一定条件下推荐意见。5.1.6 本条提出在设计高扬程启闭机时，要注意动滑轮组、钢丝绳与闸门槽的干扰问题。这是因为高扬程启闭机取消了中间连接吊杆，动滑轮组和钢丝绳都要进入闸门门槽，特别是双吊点闸门，因为按过去常规设计，闸门吊耳都设置在闸门边柱上部，这样门槽容易与钢丝绳或动滑轮组发生干扰。所以必须要和闸门设计人员进行配合，必要时要求闸门吊点向中间靠拢(如移动式启闭机则可通过自动挂脱梁或平衡梁改变吊点间距)，但如果吊点间距过小则对启闭机设计可能又带来问题。至于单吊点闸门虽然不易产生上述问题，但在设计时也应注意动滑轮组、钢丝绳与闸门门槽的干扰。5.1.7 对于进入水中的动滑轮组，根据多年的实践经验推荐采用滑动轴承，而不用滚动轴承。苏联马尔津逊等著的水工建筑物的启闭机机械一书中提到：“通常滑轮组的滑轮都采用滚动轴承，以减少钢丝绳的运行阻力，并延长部件的寿命。但
