何 喻

(中水珠江規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)有限公司，廣東 廣州 510610)

廣東梅江蓬辣灘水電站位于梅州大埔縣三河鎮(zhèn)楊桃坪村附近，是梅江干流(梅城以下河段)規(guī)劃的區(qū)間梯級中最下游一個(gè)梯級。工程開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼顧航運(yùn)，并綜合旅游、養(yǎng)殖業(yè)等綜合利用。工程于1999-12-18日正式動(dòng)工，2003年5月最后1臺機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，2013年7月完成竣工驗(yàn)收。

蓬辣灘水電站是低水頭徑流式電站。樞紐由左岸船閘、9孔泄水閘、右岸發(fā)電廠房三大功能區(qū)組成。船閘為單線一級船閘，通航船舶近期按100t級考慮，遠(yuǎn)期按300 t級考慮；泄水閘9孔，設(shè)9扇平板工作門，門型為露頂式平面定輪鋼閘門，單孔閘門尺寸參數(shù)14.0 m×13.3 m-13.0 m(寬度×高度-水頭)，一門一機(jī)布置，采用9臺2×1 250 kN固定卷揚(yáng)機(jī)動(dòng)水操作；廠房為河床式，電站裝機(jī)4臺燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組。

蓬辣灘水電站屬日調(diào)節(jié)電站，泄水閘工作閘門為了滿足蓄水、泄洪等要求，常年運(yùn)用頻繁，運(yùn)行調(diào)度上要求9扇工作閘門均勻、對稱開啟，并避開強(qiáng)振區(qū)。工程自2002年7月第1臺機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電以來，泄水閘工作閘門擋水時(shí)間已超過十幾年。近年來泄水閘工作閘門運(yùn)行過程出現(xiàn)動(dòng)水關(guān)閉不嚴(yán)現(xiàn)象，在即將全關(guān)時(shí)單側(cè)門底無法全部落到底檻上，致使閘門底面漏水嚴(yán)重，閘門下閘后單側(cè)底部漏水情況見圖1。當(dāng)工作閘門單側(cè)卡住時(shí)，運(yùn)行單位采取動(dòng)水關(guān)閉上游檢修閘門，隨著工作閘門和檢修閘門之間的水面逐漸下降，工作門門底漏水量逐漸減小直至不漏水關(guān)嚴(yán)的措施應(yīng)急處理，如此操作極大地增加了運(yùn)行管理工作量，檢修閘門動(dòng)水關(guān)閉也不符合閘門的調(diào)度運(yùn)行規(guī)程?，F(xiàn)場檢視發(fā)現(xiàn)，工作門門槽左側(cè)主軌磨損嚴(yán)重，在最下一個(gè)主輪位置處磨損深度約3～5 mm，磨損寬度約為主輪踏面寬度，磨損情況見圖2；右側(cè)側(cè)軌整條磨損嚴(yán)重，磨損深度約7 mm，磨損寬度約為側(cè)輪踏面寬度，磨損情況見圖3。

圖1 工作門右側(cè)門葉底部關(guān)閉不嚴(yán)圖

圖2 左側(cè)主軌軌面磨損嚴(yán)重圖

圖3 右側(cè)側(cè)軌磨損凹陷圖

泄水閘工作閘門及埋件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：閘門分三節(jié)制造，上節(jié)高7.5 m，中節(jié)高3.0 m，下節(jié)高2.8 m，現(xiàn)場拼接焊成整體，整扇啟吊。中、下節(jié)閘門主梁均為箱形梁，上節(jié)閘門主梁為雙主梁等荷載布置。閘門主支承結(jié)構(gòu)采用簡支輪，整扇閘門共設(shè)12個(gè)輪，每節(jié)4個(gè)，輪徑為Φ950 mm，主輪材料為ZG310-570，軸套采用SF2復(fù)合材料軸套，軸徑為Φ180 mm，軸材料為45，表面鍍鉻0.15 mm。閘門采用上游止水，側(cè)止水采用P60型橡皮，預(yù)留有4 mm的壓縮量，反向支承采用12個(gè)HT100滑塊，側(cè)向定位采用12個(gè)Φ200 mm側(cè)輪。門槽主軌材料為ZG310-570，副軌、反軌材料為Q235B。

1 缺陷原因分析

1.1 閘門單側(cè)漏水原因分析

1)閘門自身的不平衡。中、下節(jié)閘門主梁均為箱形梁，為密閉結(jié)構(gòu)，由于側(cè)止水橡膠與門葉的連接螺栓斷裂，導(dǎo)致箱型梁進(jìn)水，箱型梁內(nèi)設(shè)有5個(gè)縱隔板隔開，各梁格內(nèi)存水量不同，使得閘門在起吊過程中發(fā)生傾斜。

2)啟閉機(jī)的雙吊點(diǎn)不平衡。啟閉機(jī)起吊中心安裝與閘門雙吊耳位置有所偏離，使得閘門在啟閉過程中發(fā)生傾斜。

3)閘門轉(zhuǎn)動(dòng)件的失效[1]。閘門主輪、側(cè)輪的軸承密封件由于運(yùn)行十幾年老化損壞，在閘門頻繁啟閉過程中，水中泥沙及其他雜物進(jìn)入軸承內(nèi)圈，造成軸承摩擦面磨損、銹蝕，摩擦系數(shù)增大，轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，在閘門啟閉過程中定輪由滾動(dòng)變成了滑動(dòng)，增大了摩擦阻力，導(dǎo)致閘門難以通過自重動(dòng)水閉門。

4)側(cè)輪受力不均。左右兩側(cè)側(cè)輪受力不對稱，加大了側(cè)輪與側(cè)軌之間的摩阻力，導(dǎo)致在動(dòng)水閉門過程中，閘門自重?zé)o法克服右側(cè)摩阻力，從而出現(xiàn)左側(cè)門葉全關(guān)而右側(cè)門葉不能全關(guān)的現(xiàn)象。當(dāng)關(guān)閉上游檢修閘門后，隨著檢修閘門與工作閘門之間水體的泄漏，作用在工作閘門上的水壓力減小，摩阻力也相應(yīng)減小，右側(cè)閘門則可關(guān)閉擋水。

1.2 埋件磨損原因分析

1)軌道埋件的埋設(shè)質(zhì)量缺陷。門槽埋件的作用一是為了滿足結(jié)構(gòu)受力要求，將閘門所受的荷載均勻傳遞到閘墩混凝土建筑物上，防止過大的荷載直接作用導(dǎo)致混凝土壓碎，二是保護(hù)二期混凝土表面不被高速水流沖刷損壞，三是保證軌道的平整度，減小閘門在啟閉過程中的摩擦力。

由于埋件長期處于水下，工作閘門頻繁啟閉，門槽處高速水流長期作用，軌道自身出現(xiàn)磨損、變形；再者主軌出現(xiàn)局部凹陷，有可能是該處二期混凝土澆筑不密實(shí)導(dǎo)致。

2)閘門主輪踏面不共面。閘門左側(cè)設(shè)6個(gè)主輪，主輪踏面可能存在不共面的現(xiàn)象，導(dǎo)致左側(cè)主軌磨損嚴(yán)重，甚至在最下一個(gè)主輪位置處主軌出現(xiàn)約3～5 mm磨損凹陷。

3)閘門側(cè)輪安裝位置偏離[2]。閘門單側(cè)設(shè)6個(gè)側(cè)輪，部分側(cè)輪在門葉上的裝配位置向右側(cè)偏離，導(dǎo)致側(cè)輪與側(cè)軌接觸，造成右側(cè)側(cè)軌嚴(yán)重磨損。

4)閘門傾斜。由于門體在閉門過程中出現(xiàn)左側(cè)先關(guān)閉現(xiàn)象，導(dǎo)致門葉傾斜，使右側(cè)側(cè)輪踏面與側(cè)軌表面接觸，并在閘門啟閉過程中將側(cè)軌表面磨損。

2 處理措施

2.1 調(diào)整雙吊點(diǎn)同步性

1)以門葉中心線為基準(zhǔn)，測量閘門兩吊耳中心距，允許偏差不大于±2.0 mm；測量左右兩側(cè)吊耳孔的縱向、橫向中心線偏差，其值應(yīng)不超過±2.0 mm。

2)復(fù)核啟閉機(jī)安裝位置。根據(jù)閘門起吊中心線找正，沿水流向(橫向)、垂直于水流向(縱向)中心線偏差不應(yīng)超過±3 mm；復(fù)核兩側(cè)啟閉機(jī)安裝高程在同一水平上，其高差不超過5 mm，上下游方向水平偏差不應(yīng)大于吊點(diǎn)中心距的0.5/1 000；調(diào)整雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)兩吊軸中心線在同一水平上，其高差在孔口內(nèi)不超過5 mm。

2.2 檢查閘門埋件的安裝精度

2.2.1 檢查底檻安裝

1)檢測底檻表面的平面度，該值不應(yīng)超過2 mm，每米不應(yīng)少于1個(gè)測點(diǎn)。

2)檢測左右兩側(cè)底檻表面的高差，其值不應(yīng)超過3 mm。

3)測量底檻中心線至門槽中心線的距離應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，偏差不超過±5 mm。

2.2.2 檢查主軌安裝

1)檢測主軌踏面至門槽中心線的距離是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，工作范圍內(nèi)偏差不應(yīng)超過(-1，+2)mm，工作范圍外偏差不應(yīng)超過(-1，+3)mm。

2)檢測主軌中心線至孔口中心線的距離是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，工作范圍內(nèi)偏差不應(yīng)超過±3 mm，工作范圍外偏差不應(yīng)超過±4 mm。

2.2.3 檢查側(cè)軌安裝

1)檢測側(cè)軌踏面至孔口中心線的距離是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，偏差不應(yīng)超過±5 mm。

2)檢測側(cè)軌工作表面組合處錯(cuò)位是否滿足設(shè)計(jì)要求，在工作范圍內(nèi)偏差不應(yīng)超過1.0 mm。

2.3 調(diào)整、更換主輪

2.3.1 調(diào)整主輪

1)檢測主輪轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活，有無卡滯現(xiàn)象。

2)檢查主輪的磨損情況，對于磨損嚴(yán)重的，更換新的主輪裝置。

3)調(diào)整偏心軸使各主輪踏面在同一平面內(nèi)，主輪踏面應(yīng)以止水座面為基準(zhǔn)面進(jìn)行調(diào)整，偏差不應(yīng)超過±1.5 mm，各主輪踏面所組成的平面其平面度偏差應(yīng)不大于3 mm。

4)調(diào)整主輪對任何平面的傾斜度均不大于輪徑的2‰。

5)調(diào)整同側(cè)主輪的中心線，其極限偏差不應(yīng)超過2 mm。

2.3.2 更換軸套

對磨損嚴(yán)重的軸套進(jìn)行更換，建議更換全部主輪的軸套，使得各主輪受力均勻、一致，采用使用性能好、摩擦性能穩(wěn)定的銅基鑲嵌自潤滑型軸套。一是可以增長使用壽命，減少更換次數(shù)，節(jié)省維護(hù)成本，提高運(yùn)行效果；二是為防止摩擦面銹蝕，選擇軸承外圈材質(zhì)為不銹鋼，內(nèi)圈材質(zhì)為銅合金的球面支承；三是自潤滑結(jié)構(gòu)可以減小摩擦系數(shù)，主輪不易卡阻。

2.4 調(diào)整、更換側(cè)輪

1)調(diào)整左右兩側(cè)的側(cè)輪踏面中心距至設(shè)計(jì)要求，側(cè)輪踏面與側(cè)軌距離為10 mm。

2)檢查側(cè)輪的磨損情況。對于磨損嚴(yán)重或側(cè)輪脫落的，更換新的側(cè)輪裝置。

3)更換磨損嚴(yán)重的側(cè)輪軸套。建議更換全部側(cè)輪的軸套，采用銅基鑲嵌自潤滑型軸套。

2.5 更換、調(diào)整水封橡膠

1)更換水封橡膠。水封材料為SF6674，硬度為60±5D(邵氏A)。

2)檢查水封橡膠與面板的連接螺栓是否完好。對于折斷的螺栓，應(yīng)更換新螺栓。對于箱型梁處螺栓的更換，可將該處面板上螺栓孔孔徑由原φ 17.5 mm通孔攻絲擴(kuò)大到直徑φ 20 mm，相應(yīng)的螺栓由M16改為M20，該處水封橡膠開孔由φ 15 mm擴(kuò)大至φ 19 mm。

3)調(diào)整水封橡膠安裝位置，檢查水封橡膠兩側(cè)水封中心距離應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，偏差不應(yīng)超過±3 mm，水封橡膠表面的平面度不應(yīng)超過2 mm。

2.6 處理密封箱內(nèi)積水

處理中、下節(jié)密封箱內(nèi)積水，將止水螺栓孔處螺栓全部在干地裝配完成、檢查無誤后方可下門。

2.7 主軌磨損處理

對于主軌磨損嚴(yán)重處，進(jìn)行修復(fù)處理。待埋件形成干地施工條件后，對主軌磨損嚴(yán)重處進(jìn)行不銹鋼堆焊，并控制表面平整度。

2.8 閘門靜平衡

檢查閘門的靜平衡：將整扇閘門吊離壩頂?shù)孛?00 mm，通過主輪的中心線測量上下游與左右方向的傾斜，其傾斜度應(yīng)不超過5 mm。不滿足該要求時(shí)，應(yīng)予以配重進(jìn)行調(diào)整。

2.9 運(yùn)行維護(hù)

運(yùn)行管理單位應(yīng)該做好運(yùn)行階段閘門的日常檢查、維護(hù)工作，應(yīng)格外注意以下幾個(gè)方面[3-4]。

1)要經(jīng)常檢查閘門的工作狀態(tài)，特別是有泄洪防洪功能的工作閘門，絕不可掉以輕心。針對已經(jīng)表露的缺陷或可能出現(xiàn)的安全隱患，應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)漏、補(bǔ)強(qiáng)、防銹、換新等措施，以避免缺陷進(jìn)一步擴(kuò)大難以修復(fù)，從而保證閘門和水工建筑物的運(yùn)行安全。

2)經(jīng)常檢查閘門的裝配件是否處于正常狀態(tài)。對各主輪、側(cè)輪等轉(zhuǎn)動(dòng)件應(yīng)檢查是否運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，軸承密封件是否失效，軸承內(nèi)部是否進(jìn)入雜物，以免啟閉過程卡阻。

3)泄洪閘門經(jīng)常需要局部開啟，應(yīng)特別關(guān)注閘門運(yùn)行的振動(dòng)問題，啟閉機(jī)鋼絲繩是否振動(dòng)頻率過大，如果發(fā)現(xiàn)閘門在該開度下振動(dòng)較大，應(yīng)及時(shí)根據(jù)調(diào)度規(guī)則調(diào)整閘門開度區(qū)間，確保防振措施得當(dāng)。

4)重視對啟閉機(jī)雙吊點(diǎn)定滑輪吊軸同步性檢查，重視閘門自身的平衡性檢查，以避免出現(xiàn)單側(cè)閘門關(guān)閉不嚴(yán)的情況，從而進(jìn)一步導(dǎo)致埋件受損，較難修復(fù)。

3 結(jié) 語

水工金屬閘門出現(xiàn)漏水的情況較為普遍，導(dǎo)致漏水的原因很多元化，在設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮各部位的結(jié)構(gòu)合理、各部件的性能良好，保證計(jì)算的正確性；在制作時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙的尺寸、材料、粗糙度執(zhí)行，不得擅自修改，制作偏差滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求；安裝時(shí)保證埋件安裝精度、混凝土澆筑質(zhì)量、雙吊點(diǎn)的平衡、閘門各運(yùn)轉(zhuǎn)部件的靈活度、走行踏面的共面等；在運(yùn)行期應(yīng)定期做好日常維護(hù)，對于損壞的部件應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)、更換，應(yīng)避免工作閘門長期處于小開度和強(qiáng)振區(qū)運(yùn)行狀況。

本工程9扇工作閘門可能由于原因不同導(dǎo)致不同程度的漏水，在處理過程中酌情根據(jù)各自的特點(diǎn)選用對應(yīng)的處理措施。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行效果顯示，處理結(jié)果比較滿意，閘門下落過程較平穩(wěn)，未再出現(xiàn)閘門單側(cè)關(guān)閉不嚴(yán)漏水的情形。通過對蓬辣灘水電站泄水閘工作閘門動(dòng)水關(guān)閉不嚴(yán)缺陷分析及處理，希望可以給出現(xiàn)類似情況的閘門的處理方案提供一定的參考和經(jīng)驗(yàn)。