乌江彭水水电站升船机闸门跑偏问题的研究

摘 要：重庆乌江彭水水电站升船机下闸首工作大门在试验过程中，发现闸门在挡水工作状态下启闭出现向一边偏斜的状况。为解决该问题，经初步分析和试验，对闸门制造和安装相关的公差进行了复核，门槽埋件、闸门支承轮平面度、启闭机吊点水平度等均满足规范要求。经过进一步研究，认为支承轮选用球面滚动轴承、导向侧轮刚度不足，是导致闸门跑偏的主要原因。

关键词：彭水水电站；升船机；闸门；跑偏

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.066

1 前言

1.1 工程简述

重庆乌江彭水水电站下闸首工作门为下沉式平板钢闸门，由布置在下闸首启闭机房内2×4000kN固定式卷扬启闭机控制启闭。下闸首工作大门高22m，宽14m，厚4m，总重量为390t。闸门为双吊点，反向全行程止水，P型水封橡皮密封，正向支撑由两边各7个直径1m，宽270mm的支承轮，支承轮采用了球面滚动轴承。支承轨道为铸钢轨道，轨道工作范围宽300mm。闸门背水面布置有4个导向侧轮，闸门主轨护角兼做侧轮轨道。

1.2 闸门运行存在的问题

在闸门启闭调试中发现，闸门在不挡水的状态下启闭正常，但在挡水后升降过程中，闸门出现偏向一侧的横移现象，并呈现一定的规律性。在试验中，闸门从低向高提升时先偏向左侧，到达一定位置时向右偏移，也就是承受水压力减小到一定程度后开始向中间复位；下降时按照原轨迹先偏向左后偏右，下降到一定位置后闸门右侧侧轮受力，偏移程度持续增加直至最低位，同时导致右侧侧轮基座出现结构变形。

2 问题分析

闸门在不挡水时正常启闭，在闸门挡水时启闭轨迹出现跑偏，这说明闸门在启闭过程中由水压力存在，并导致产生了侧向力。按照此闸门的结构特点，产生侧向力的可能有以下几种情况：（1）启闭机两个吊点不水平导致闸门偏斜，在闸门上升和下降时支承轮行走方向不垂直而跑偏；（2）闸门及门槽埋件尺寸影响，门槽主轨埋件支承面本身倾斜；（3）支承轮安装后实际轴线不水平。

2.1 吊点

经检查闸门安装检测资料，并按照设计和规范要求对闸门、门槽埋件及启闭机安装精度情况进行复查。复查结果表明，启闭机两吊点水平度为3mm优于设计和规范要求的5mm。根据工程经验，该精度的吊点水平度不会对闸门启闭产生明显影响。

2.2 闸门埋件

经对闸门门槽主轨支承面等相關安装工程进行复测，其主轨工作表面直线度均小于等于2mm、共面度1.5mm、扭曲1.5mm，各项偏差范围均满足设计和规范要求。根据工程经验，该精度的闸门埋件支撑面不会对闸门启闭产生明显影响。

2.3 闸门支承轮

在闸门跑偏后核查闸门装配质量检测资料，支承轮直线度及共面度满足设计及规范要求。但在复测时发现，支承轮踏面共面度良好，但侧向平面度偏差较大。查阅图纸可知，由于支承轮采用了球面滚动轴承，轴承轴可在周向15°范围活动，导致支承轮轮缘侧向不共面。通过对支承轮轴线调整并还原，经检测支承轮侧向共面度小于1mm，优于规范要求；在该状态下进行启闭试验试两次后闸门依旧出现跑偏现象。

由上述检测和试验结果可知，闸门跑偏的主要原因为球面滚动轴承的轴线偏转造成。闸门启闭过程中支承轮受压后，由于支承面和轮缘接触部位微小变化产生侧向分力导致轴承偏转，从而部分支承轮转动方向发生变化，全部支承轮的综合效应导致闸门在启闭过程中跑偏。

3 处理方法和效果

在拆除侧导向轮后，闸门启闭过程在无侧向约束下跑偏范围稳定，根据分析计算可知侧向力大小。因此，提出加强侧导向轮结构刚度，并增加侧导向轮数量的处理方案，经实施后试验，闸门在侧导向轮约束下能在正常范围内顺利启闭，无跑偏现象，侧导向轮结构稳定。

4 结论

在大型平面闸门支承轮设计中不宜采用球面轴承，如必须采用，则应对侧导向轮的受力进行设计计算。

作者简介：焦建凯（1977-），男，陕西洋县人，本科，工学学士，工程师。