向家坝升船机闸首工作门内引排水改进分析

王一帆

摘 要：向家坝升船机上、下闸首工作门布置在上闸首的末端、下闸首的起始端，是升船机船厢室的上、下游挡水设施，闸门型式为下沉式平面定轮闸门，工作时闸门处于悬吊挡水状态。在停航期间对闸首工作门内的渗漏水进行封堵、引排改造，通过现场分析、发明新型专用小工具、运行调试等手段进行分析研究，闸首工作门内渗漏水进一步得到改善，保证向家坝升船机的安全、高效运行。

关键词：向家坝升船机;闸首工作门;改进

中图分类号：TV663           文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）09-0081-03

向家坝升船机作为中国第一座自主设计的齿轮齿条爬升式升船机，升船机最大提升高度114.2米，是世界提升高度最大的升船机。向家坝升船机闸门型式为下沉式平面定轮闸门，工作时闸门处于悬吊挡水状态，闸门有水启闭，启闭机采用双吊点液压启闭机，为保证工作闸门在长期悬吊挡水状态下的安全，在闸门上部两侧设置液压穿销锁定装置，闸门在任何工作位置锁定装置的销轴均处于穿销位置，液压启闭机发生事故时，由锁定装置承受工作闸门的荷载。与其他挡水闸门不同的是，向家坝升船机工作闸门结构复杂，分别还布置了有通航闸门、液压系统现地站、对接密封装置、对接充泄水系统等系统。

对接充泄水系统用于对船厢与工作闸门之间的间隙进行充（泄 ）水和调节承船厢内的水深，它由4台凸轮双向可逆泵额定流量为1200m3/h，扬程6m。闸首通航闸门分别布置在闸首工作闸门门体上部的凹槽结构中，与工作闸门一起作为升船机船厢室的上、下游挡水设施。闸门型式为转铰式平面卧倒门，面板、支承和水封均设置在背水面，以工作闸门凹槽结构两侧和底部的门槛作为支承面和止水面。对接密封装置与闸首通航门、工作门锁定共用一套液压系统，泵站布置在闸首工作门（门叶间隙）内，每套泵站设二台手动变量泵-电动机组，同时开启互为备用。本文重点分析闸首工作门内引排水改造。

1 闸首工作门内渗漏水来源分析

1.1 通航门支铰装置

通航闸门是船只进出船厢的通道，通航闸门孔口宽度12.0m，底部门槛以上闸门高度4.35m，通航水深保持在3.00m～3.50m 的范围。当上、下游水位变化超出通航闸门的适应能力时，通过提升或下放工作闸门进行调节。通航门支铰装置通过螺栓连接固定在闸首工作门上，升船机通航过程中，螺栓连接处于水面以下，水流通过螺纹进入闸首工作门内。下闸首工作门如图1所示。

1.2 对接充泄水系统

对接充泄水系统主要由4套凸轮双向可逆泵及电机、2套凸轮自吸泵及电机、4个临时储水箱以及管道、阀门、电气控制设备等组成。每台可逆水泵容量1200m3/h，扬程6.0m。辅助泄水系统水箱总有效容积≥5.0m3，每条排水管上布置1台凸轮自吸泵，单台水泵容量20m3/h，扬程15.0m。辅助泄水系统上端为适应对接密封框的伸缩，采用软管装置连接，所有管道采用法兰连接。因为在充泄水过程中震动较大，且每天动作次数较频繁，导致接头松动和橡胶软管老化，从而引起渗漏水流入工作闸门内。充泄水系统如图2所示。

1.3 对接密封框装置

对接密封装置的作用是升船机的承船厢与闸首实现对接的密封止水装置，密封框与闸首工作闸门之间的密封采用C形橡胶，与船厢端面的对接密封采用L形水封（如图3）。因为橡胶的老化和设计的不合理，每当船厢解除对接时，对接充泄水系统启动，密封框退回，C形橡胶底部会残留少量余水，它会沿着螺栓孔和间隙流向工作闸门内。

2 优化改造方法和结果

2.1 支铰装置改造

2019年向家坝升船机第一次停航维保期间，把支铰装置连接螺栓更换为紫铜材料制作，表面粗度不低于Ra0.4的防水垫片和机械性能等级为A2-70的带帽螺母，如图4、5所示。根据液体泄漏速度式：

2.2 對接密封框改造

2019年停航维保期间，对其进行改造，将原来的全螺纹螺栓更换为半螺纹螺栓，并且在螺杆端部涂抹密封胶，一方面螺栓与橡胶接触面没有螺纹更利于密封，另一方面水封内侧的受力面作用在光滑平整没有螺纹的部分，可以降低剪切力，防止水封螺栓孔处出现细小豁口，导致渗漏水从该处流入工作门内。

经过长期观察，对接密封框的渗漏水大部分都沿着C型橡胶积累在对接密封框靠下游侧金属结构上面，为了防止水长时间积累在这里，升船机维护分部在对接密封框金属结构后面用不锈钢做了一个排水槽，四周用密封胶封上，然后用排水管将水直接引入下闸首集水井。如图6、7所示。

2.3  下闸首工作门改造

从2018年5月26日试通航开始，巡检中发现下闸首工作门内的水有一部分来自于门外，在保证不影响升船机正常运行的前提下，我们在下闸首工作门靠船厢侧门叶之间加装了用亚克力制作的挡水板，阻断了来自外界的水源。如图8所示。

3 结果与讨论

在升船机运行过程中，渗漏水会对相关设备带来极大安全隐患，而随着时间的推移，这种不利的影响会越发显著。优化改进过后的下闸首工作门，通过每天的巡检记录及设备的运行工况，明显改善了工作门内渗漏水的问题，试验结果验证该方法是完全可行的，提高了向家坝升船机安全运行的可靠性。

参考文献：

[1]金海军， 孙文才， 秦武等. 向家坝升船机闸首工作闸门门体制造工艺探讨[J]. 水电与新能源， 2017（02）： 10-13.

[2]王鹏，金海军、孙文才， 秦武. 向家坝升船机下闸首工作闸门安装技术[J]. 水电与新能源， 2018（10）： 21-22.