国产球面自润滑轴承在鱼塘水电站的实际运用
本文主要介绍了鱼塘水电站及溢洪道弧形工作闸门的基本设计概况，并着重介绍了国产GEW530FZ5B自润滑球面轴承在鱼塘水电站的成功运用。以此推广国产自润滑轴承在国内水电站的实际运用。
中国水电顾问集团中南勘测设计研究院 廖玉海 卢意文
摘要：本文主要介绍了鱼塘水电站及溢洪道弧形工作闸门的基本设计概况，并着重介绍了国产GEW530FZ5B自润滑球面轴承在鱼塘水电站的成功运用。以此推广国产自润滑轴承在国内水电站的实际运用。
关键词：鱼塘水电站，溢洪道，弧形工作闸门，自润滑球面轴承
工程概况
鱼塘水电站位于贵州省遵义市道真仡佬族苗族自治县境内、芙蓉江干流中游的旧城镇，是芙蓉江梯级开发中的第七级电站。坝址距道真县城35km。
关键词：鱼塘水电站，溢洪道，弧形工作闸门，自润滑球面轴承
工程概况
鱼塘水电站位于贵州省遵义市道真仡佬族苗族自治县境内、芙蓉江干流中游的旧城镇，是芙蓉江梯级开发中的第七级电站。坝址距道真县城35km。
鱼塘水电站工程以发电为主，兼顾灌溉、养殖等综合利用要求。水库正常蓄水位465.0m，死水位455.0m，总库容1.224亿m3，库容系数1.05%，为周调节水库。电站装机2台，总装机容量75MW，多年平均发电量3.128亿kW×h，保证出力11.39MW，年利用小时数4171h。
鱼塘水电站工程枢纽布置采用拦河大坝、左岸溢洪道、右岸引水发电系统的布置方案。枢纽建筑物由混凝土面板堆石坝、左岸开敞式岸边溢洪道、右岸进水口、引水隧洞、地面厂房及升压站等组成。本工程属二等大（2）型工程，混凝土面板堆石坝、溢洪道为2级建筑物，正常运用洪水重现期为100年，非常运用洪水重现期为2000年；引水道、厂房为3级建筑物，正常运用洪水重现期为50年，非常运用洪水重现期为200年；临时建筑物为4级。
电站于2003年11月开工建设，2004年9月16日河床截流，2005年10月5日下闸蓄水，2005年10月底首台机组发电，2006年2月第二台机组发电。2007年10月工程通过竣工安全鉴定验收。
二 . 溢洪道设计
二 . 溢洪道设计
溢洪道紧靠左岸坝肩布置，由进水渠、闸室、泄槽和消力池四部分组成。进水渠上游为圆弧形，渠道中心线的转弯半径为174.25m；闸前段为直线段，长38.134m，渠底宽度51.50m，渠底高程439.50m，闸室段长33.366m，顶宽57.5m，采用三孔孔口宽度为14.5m的WES低实用堰；每孔设1扇14.5m×16.525m的弧形工作门及1道检修门门槽，堰顶高程449.00m。泄槽为等宽矩形断面，净宽51.5m，长119.378m，上游段底坡为1：1.7，下游段底坡为i＝0.01。消力池池底高程402.0m，池宽51.5m，池长122.372m。尾部设连续式尾坎，尾坎顶部高程414.0m，坎后设50.0m长混凝土及干砌块石护坦。溢洪道最大泄量9410m3/s，最大单宽流量为182.7 m3/(s·m)。
三. 溢洪道弧形工作门设计
1．溢洪道弧形工作闸门设计
该闸门主要承担泄洪和调节水库水位等任务，要求闸门动水启闭，并能局部开启，故选用弧形闸门。溢洪道弧形工作闸门结构采用圆柱自润滑球面铰、双斜支臂、主横梁式结构，孔口宽14.50m，高17.00m，设计水头16.525m，总水压力为20626kN。溢洪道弧形工作门操作条件为动水启闭，并可以局部开启。3孔溢洪道共设置3扇溢洪道弧形工作闸门。闸门门槽设底坎及侧向支承轨道，侧向轨道由底坎延伸到472.50m高程。门体和门槽埋件主要材料均为Q235B。溢洪道弧形工作门的吊耳直接与设在边墙上的QHLY-2×2500kN-10.0表孔液压启闭机吊头相连，利用液压启闭机进行启闭操作。平时闸门关闭孔口，在需要泄洪时起升闸门到所需位置。
2. 溢洪道弧形工作门支铰轴承设计选择
三. 溢洪道弧形工作门设计
1．溢洪道弧形工作闸门设计
该闸门主要承担泄洪和调节水库水位等任务，要求闸门动水启闭，并能局部开启，故选用弧形闸门。溢洪道弧形工作闸门结构采用圆柱自润滑球面铰、双斜支臂、主横梁式结构，孔口宽14.50m，高17.00m，设计水头16.525m，总水压力为20626kN。溢洪道弧形工作门操作条件为动水启闭，并可以局部开启。3孔溢洪道共设置3扇溢洪道弧形工作闸门。闸门门槽设底坎及侧向支承轨道，侧向轨道由底坎延伸到472.50m高程。门体和门槽埋件主要材料均为Q235B。溢洪道弧形工作门的吊耳直接与设在边墙上的QHLY-2×2500kN-10.0表孔液压启闭机吊头相连，利用液压启闭机进行启闭操作。平时闸门关闭孔口，在需要泄洪时起升闸门到所需位置。
2. 溢洪道弧形工作门支铰轴承设计选择
轴承使用技术条件：1、轴承应具有免维护功能；2、轴承材料应保证其抗腐蚀能力，以避免滑动面咬合；3、在潮湿的环境中，要保持稳定的滑动静摩擦系数和动摩擦系数，避免滑动面抱死；4、所选用轴承应符合DIN标准或JIS标准或ANSI标准或GB标准；5、使用寿命：50年。根据上述使用条件，决定采用铜基镶嵌或金属镶嵌自润滑球面轴承。
目前生产这种类型的轴承厂家比较多，特别是国外的铜基镶嵌或PTFE复合材料的自润滑球面滑动轴承运用较早，技术成熟，但价格比较贵。而随着近几年国内自润滑支承材料的自主研发和技术水平的提高，不少国内厂家生产的自润滑轴承已能满足现在的水电工程需要，而且价格只有国外同类型轴承的1/2或更低。因此，我们在溢洪道弧形工作门制作招标时，经过经济和技术比较，确定溢洪道弧形工作门支铰轴承采用国内产品，经与溢洪道弧形工作门制作厂家协商比较，最终选用大连三环复合材料技术开发公司生产的GEW…FZ5B双金属镶嵌自润滑球面轴承。轴承内圈材料采用GCr15钢淬火，球形表面镀硬铬，抛光；外圈基体材料采用GCr15钢，球形工作表面为铜合金，并镶嵌固体润滑剂。轴承自润滑材料为：FZ-5B双金属镶嵌自润滑材料，其承载能力：130MPa（动载)、280MPa（静载）；摩擦系数：0.08-0.12，使用温度：-80-+250゜C。
经计算溢洪道弧形工作门设计总水压力为20626kN，根据使用条件，设计径向荷载为Fr=20000kN，轴向荷载为Fa=2860kN，Fa/Fr=0.143，当量载荷系数为1.25，因此当量载荷为1.25×20000kN=25000kN, 取安全系数A=1.4，轴承许用径向静荷为P0=1.4×25000kN＝35000 kN，故选用大连三环复合材料技术开发公司生产的GEW530FZ5B双金属镶嵌自润滑球面轴承（现生产型号为：GEW530HFZB056，下同）。其主要技术参数：外径：750mm；内径：530mm；倾斜角度：2°；径向承载值：17380kN（动荷载）、38250kN（静荷载）。由此可见，GEW530FZ5B双金属镶嵌自润滑球面轴承是可以满足本工程需要的，支铰及自润滑轴承结构如图所示。
溢洪道弧形工作门支铰结构图
四、结论
鱼塘水电站溢洪道弧形工作闸门到目前已运行两年半，闸门及启闭机运行平稳，自润滑球面轴承使用效果良好。鉴于国产自润滑球面轴承在鱼塘水电站溢洪道弧形工作闸门上良好的运行情况，2006年我院又在重庆的石堤水电站溢流表孔弧形工作闸门设计安装了GEW530HFZB自润滑球面轴承，石堤水电站溢流表孔弧形工作闸门到目前已运行一年半，闸门及启闭机运行平稳，自润滑球面轴承使用效果良好。2007年我院又在由我院总承包的重庆酉酬水电站溢流表孔弧形工作闸门设计安装了GEW530HFZB球面自润滑轴承，目前该弧门正在制作安装中。这几个工程采用的都是国产的比较大规格双金属镶嵌自润滑轴承，这标志着国内生产的GEW…HFZB自润滑球面轴承的各项技术性能、工艺技术已经成熟，可在水电站进行大规模推广使用。
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