蓬辣滩水电站泄水闸工作闸门缺陷分析及处理

何 喻

(中水珠江规划勘测设计有限公司，广东 广州 510610)

广东梅江蓬辣滩水电站位于梅州大埔县三河镇杨桃坪村附近，是梅江干流(梅城以下河段)规划的区间梯级中最下游一个梯级。工程开发任务以发电为主，兼顾航运，并综合旅游、养殖业等综合利用。工程于1999-12-18日正式动工，2003年5月最后1台机组投产发电，2013年7月完成竣工验收。

蓬辣滩水电站是低水头径流式电站。枢纽由左岸船闸、9孔泄水闸、右岸发电厂房三大功能区组成。船闸为单线一级船闸，通航船舶近期按100t级考虑，远期按300 t级考虑；泄水闸9孔，设9扇平板工作门，门型为露顶式平面定轮钢闸门，单孔闸门尺寸参数14.0 m×13.3 m-13.0 m(宽度×高度-水头)，一门一机布置，采用9台2×1 250 kN固定卷扬机动水操作；厂房为河床式，电站装机4台灯泡贯流式水轮发电机组。

蓬辣滩水电站属日调节电站，泄水闸工作闸门为了满足蓄水、泄洪等要求，常年运用频繁，运行调度上要求9扇工作闸门均匀、对称开启，并避开强振区。工程自2002年7月第1台机组投产发电以来，泄水闸工作闸门挡水时间已超过十几年。近年来泄水闸工作闸门运行过程出现动水关闭不严现象，在即将全关时单侧门底无法全部落到底槛上，致使闸门底面漏水严重，闸门下闸后单侧底部漏水情况见图1。当工作闸门单侧卡住时，运行单位采取动水关闭上游检修闸门，随着工作闸门和检修闸门之间的水面逐渐下降，工作门门底漏水量逐渐减小直至不漏水关严的措施应急处理，如此操作极大地增加了运行管理工作量，检修闸门动水关闭也不符合闸门的调度运行规程。现场检视发现，工作门门槽左侧主轨磨损严重，在最下一个主轮位置处磨损深度约3～5 mm，磨损宽度约为主轮踏面宽度，磨损情况见图2；右侧侧轨整条磨损严重，磨损深度约7 mm，磨损宽度约为侧轮踏面宽度，磨损情况见图3。

图1 工作门右侧门叶底部关闭不严图

图2 左侧主轨轨面磨损严重图

图3 右侧侧轨磨损凹陷图

泄水闸工作闸门及埋件设计结构参数如下：闸门分三节制造，上节高7.5 m，中节高3.0 m，下节高2.8 m，现场拼接焊成整体，整扇启吊。中、下节闸门主梁均为箱形梁，上节闸门主梁为双主梁等荷载布置。闸门主支承结构采用简支轮，整扇闸门共设12个轮，每节4个，轮径为Φ950 mm，主轮材料为ZG310-570，轴套采用SF2复合材料轴套，轴径为Φ180 mm，轴材料为45，表面镀铬0.15 mm。闸门采用上游止水，侧止水采用P60型橡皮，预留有4 mm的压缩量，反向支承采用12个HT100滑块，侧向定位采用12个Φ200 mm侧轮。门槽主轨材料为ZG310-570，副轨、反轨材料为Q235B。

1 缺陷原因分析

1.1 闸门单侧漏水原因分析

1)闸门自身的不平衡。中、下节闸门主梁均为箱形梁，为密闭结构，由于侧止水橡胶与门叶的连接螺栓断裂，导致箱型梁进水，箱型梁内设有5个纵隔板隔开，各梁格内存水量不同，使得闸门在起吊过程中发生倾斜。

2)启闭机的双吊点不平衡。启闭机起吊中心安装与闸门双吊耳位置有所偏离，使得闸门在启闭过程中发生倾斜。

3)闸门转动件的失效[1]。闸门主轮、侧轮的轴承密封件由于运行十几年老化损坏，在闸门频繁启闭过程中，水中泥沙及其他杂物进入轴承内圈，造成轴承摩擦面磨损、锈蚀，摩擦系数增大，转动不灵活，在闸门启闭过程中定轮由滚动变成了滑动，增大了摩擦阻力，导致闸门难以通过自重动水闭门。

4)侧轮受力不均。左右两侧侧轮受力不对称，加大了侧轮与侧轨之间的摩阻力，导致在动水闭门过程中，闸门自重无法克服右侧摩阻力，从而出现左侧门叶全关而右侧门叶不能全关的现象。当关闭上游检修闸门后，随着检修闸门与工作闸门之间水体的泄漏，作用在工作闸门上的水压力减小，摩阻力也相应减小，右侧闸门则可关闭挡水。

1.2 埋件磨损原因分析

1)轨道埋件的埋设质量缺陷。门槽埋件的作用一是为了满足结构受力要求，将闸门所受的荷载均匀传递到闸墩混凝土建筑物上，防止过大的荷载直接作用导致混凝土压碎，二是保护二期混凝土表面不被高速水流冲刷损坏，三是保证轨道的平整度，减小闸门在启闭过程中的摩擦力。

由于埋件长期处于水下，工作闸门频繁启闭，门槽处高速水流长期作用，轨道自身出现磨损、变形；再者主轨出现局部凹陷，有可能是该处二期混凝土浇筑不密实导致。

2)闸门主轮踏面不共面。闸门左侧设6个主轮，主轮踏面可能存在不共面的现象，导致左侧主轨磨损严重，甚至在最下一个主轮位置处主轨出现约3～5 mm磨损凹陷。

3)闸门侧轮安装位置偏离[2]。闸门单侧设6个侧轮，部分侧轮在门叶上的装配位置向右侧偏离，导致侧轮与侧轨接触，造成右侧侧轨严重磨损。

4)闸门倾斜。由于门体在闭门过程中出现左侧先关闭现象，导致门叶倾斜，使右侧侧轮踏面与侧轨表面接触，并在闸门启闭过程中将侧轨表面磨损。

2 处理措施

2.1 调整双吊点同步性

1)以门叶中心线为基准，测量闸门两吊耳中心距，允许偏差不大于±2.0 mm；测量左右两侧吊耳孔的纵向、横向中心线偏差，其值应不超过±2.0 mm。

2)复核启闭机安装位置。根据闸门起吊中心线找正，沿水流向(横向)、垂直于水流向(纵向)中心线偏差不应超过±3 mm；复核两侧启闭机安装高程在同一水平上，其高差不超过5 mm，上下游方向水平偏差不应大于吊点中心距的0.5/1 000；调整双吊点启闭机两吊轴中心线在同一水平上，其高差在孔口内不超过5 mm。

2.2 检查闸门埋件的安装精度

2.2.1 检查底槛安装

1)检测底槛表面的平面度，该值不应超过2 mm，每米不应少于1个测点。

2)检测左右两侧底槛表面的高差，其值不应超过3 mm。

3)测量底槛中心线至门槽中心线的距离应达到设计要求，偏差不超过±5 mm。

2.2.2 检查主轨安装

1)检测主轨踏面至门槽中心线的距离是否达到设计要求，工作范围内偏差不应超过(-1，+2)mm，工作范围外偏差不应超过(-1，+3)mm。

2)检测主轨中心线至孔口中心线的距离是否达到设计要求，工作范围内偏差不应超过±3 mm，工作范围外偏差不应超过±4 mm。

2.2.3 检查侧轨安装

1)检测侧轨踏面至孔口中心线的距离是否达到设计要求，偏差不应超过±5 mm。

2)检测侧轨工作表面组合处错位是否满足设计要求，在工作范围内偏差不应超过1.0 mm。

2.3 调整、更换主轮

2.3.1 调整主轮

1)检测主轮转动是否灵活，有无卡滞现象。

2)检查主轮的磨损情况，对于磨损严重的，更换新的主轮装置。

3)调整偏心轴使各主轮踏面在同一平面内，主轮踏面应以止水座面为基准面进行调整，偏差不应超过±1.5 mm，各主轮踏面所组成的平面其平面度偏差应不大于3 mm。

4)调整主轮对任何平面的倾斜度均不大于轮径的2‰。

5)调整同侧主轮的中心线，其极限偏差不应超过2 mm。

2.3.2 更换轴套

对磨损严重的轴套进行更换，建议更换全部主轮的轴套，使得各主轮受力均匀、一致，采用使用性能好、摩擦性能稳定的铜基镶嵌自润滑型轴套。一是可以增长使用寿命，减少更换次数，节省维护成本，提高运行效果；二是为防止摩擦面锈蚀，选择轴承外圈材质为不锈钢，内圈材质为铜合金的球面支承；三是自润滑结构可以减小摩擦系数，主轮不易卡阻。

2.4 调整、更换侧轮

1)调整左右两侧的侧轮踏面中心距至设计要求，侧轮踏面与侧轨距离为10 mm。

2)检查侧轮的磨损情况。对于磨损严重或侧轮脱落的，更换新的侧轮装置。

3)更换磨损严重的侧轮轴套。建议更换全部侧轮的轴套，采用铜基镶嵌自润滑型轴套。

2.5 更换、调整水封橡胶

1)更换水封橡胶。水封材料为SF6674，硬度为60±5D(邵氏A)。

2)检查水封橡胶与面板的连接螺栓是否完好。对于折断的螺栓，应更换新螺栓。对于箱型梁处螺栓的更换，可将该处面板上螺栓孔孔径由原φ 17.5 mm通孔攻丝扩大到直径φ 20 mm，相应的螺栓由M16改为M20，该处水封橡胶开孔由φ 15 mm扩大至φ 19 mm。

3)调整水封橡胶安装位置，检查水封橡胶两侧水封中心距离应满足设计要求，偏差不应超过±3 mm，水封橡胶表面的平面度不应超过2 mm。

2.6 处理密封箱内积水

处理中、下节密封箱内积水，将止水螺栓孔处螺栓全部在干地装配完成、检查无误后方可下门。

2.7 主轨磨损处理

对于主轨磨损严重处，进行修复处理。待埋件形成干地施工条件后，对主轨磨损严重处进行不锈钢堆焊，并控制表面平整度。

2.8 闸门静平衡

检查闸门的静平衡：将整扇闸门吊离坝顶地面100 mm，通过主轮的中心线测量上下游与左右方向的倾斜，其倾斜度应不超过5 mm。不满足该要求时，应予以配重进行调整。

2.9 运行维护

运行管理单位应该做好运行阶段闸门的日常检查、维护工作，应格外注意以下几个方面[3-4]。

1)要经常检查闸门的工作状态，特别是有泄洪防洪功能的工作闸门，绝不可掉以轻心。针对已经表露的缺陷或可能出现的安全隐患，应及时采取补漏、补强、防锈、换新等措施，以避免缺陷进一步扩大难以修复，从而保证闸门和水工建筑物的运行安全。

2)经常检查闸门的装配件是否处于正常状态。对各主轮、侧轮等转动件应检查是否运转灵活，轴承密封件是否失效，轴承内部是否进入杂物，以免启闭过程卡阻。

3)泄洪闸门经常需要局部开启，应特别关注闸门运行的振动问题，启闭机钢丝绳是否振动频率过大，如果发现闸门在该开度下振动较大，应及时根据调度规则调整闸门开度区间，确保防振措施得当。

4)重视对启闭机双吊点定滑轮吊轴同步性检查，重视闸门自身的平衡性检查，以避免出现单侧闸门关闭不严的情况，从而进一步导致埋件受损，较难修复。

3 结 语

水工金属闸门出现漏水的情况较为普遍，导致漏水的原因很多元化，在设计时需要充分考虑各部位的结构合理、各部件的性能良好，保证计算的正确性；在制作时应严格按照设计图纸的尺寸、材料、粗糙度执行，不得擅自修改，制作偏差满足设计和规范要求；安装时保证埋件安装精度、混凝土浇筑质量、双吊点的平衡、闸门各运转部件的灵活度、走行踏面的共面等；在运行期应定期做好日常维护，对于损坏的部件应及时修补、更换，应避免工作闸门长期处于小开度和强振区运行状况。

本工程9扇工作闸门可能由于原因不同导致不同程度的漏水，在处理过程中酌情根据各自的特点选用对应的处理措施。根据实际运行效果显示，处理结果比较满意，闸门下落过程较平稳，未再出现闸门单侧关闭不严漏水的情形。通过对蓬辣滩水电站泄水闸工作闸门动水关闭不严缺陷分析及处理，希望可以给出现类似情况的闸门的处理方案提供一定的参考和经验。