新型表孔弧門側(cè)水封結(jié)構(gòu)在阿海水電站的應(yīng)用

李福年，楊 浩，薛德惠

（1.華電云南發(fā)電有限公司，云南 昆明 650228；2.云南騰標(biāo)橡塑有限公司，云南 昆明 650228）

新型表孔弧門側(cè)水封結(jié)構(gòu)在阿海水電站的應(yīng)用

李福年1，楊 浩1，薛德惠2

（1.華電云南發(fā)電有限公司，云南 昆明 650228；2.云南騰標(biāo)橡塑有限公司，云南 昆明 650228）

鋼閘門是水電工程水工建筑的重要組成部分，而水封裝置又是鋼閘門的重要部件，是保證閘門密封止水的直接表現(xiàn)。本文通過分析阿海水電站表孔弧型閘門漏水原因及側(cè)水封結(jié)構(gòu)特點(diǎn)后，對側(cè)水封結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行了行之有效的技改并取得較好的止水效果，給大孔口尺寸的表孔弧門止水措施提供一定的借鑒。

新型結(jié)構(gòu)；側(cè)水封；表孔弧門；阿海水電站

1 基本概況

阿海水電站位于云南省麗江市下轄的玉龍與寧蒗兩縣交界的金沙江中游河段，上游為梨園水電站，下游為金安橋水電站，總裝機(jī)容量2 000 MW，電站為一等大(1)型工程，主要水工建筑物由大壩、泄洪消能、沖沙建筑物和引水發(fā)電建筑物組成[1]。其中大壩左岸溢流表孔布置5孔5扇露頂式弧形工作閘門，孔口尺寸13 m×20 m(凈寬×凈高)，設(shè)計(jì)水頭20 m，面板曲率半徑21 m，底檻高程EL.1483.55 m，支鉸高度11.5 m，閘門總水壓力32 800 kN[1]。閘門采用主橫梁、斜支臂的結(jié)構(gòu)形式，圓柱鉸支承；閘門兩側(cè)止水為“L型內(nèi)R直角”型水封，底止水為板型水封；閘門的操作條件為動水啟閉，可局部開啟。

每扇弧形工作閘門采用一套懸掛式雙缸液壓啟閉機(jī)操作，每套液壓啟閉機(jī)由單獨(dú)的液壓泵站控制，其中啟閉機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)有雙杠同步裝置。油缸的上端鉸支在閘墩上部的鉸軸上，油缸活塞桿的下端與閘門下主梁兩端后翼緣上的吊耳相連。液壓啟閉機(jī)主要工作參數(shù)有：液壓啟閉機(jī)容量2×3500kN，最大行程8.8m，工作行程8.5m，油缸活塞桿直徑φ280mm，啟門速度0.8 m/min，閉門速度0.5 m/min，桿腔計(jì)算壓力19.6 MPa，無桿腔計(jì)算壓力1.0 MPa，閘門下滑允許值200 mm。

2 表孔弧門側(cè)水封止水現(xiàn)狀

阿海水電站表孔弧形工作閘門自2012年6月投運(yùn)以來，4個(gè)主汛期啟閉運(yùn)行相對頻繁，因閘門門葉與門槽側(cè)軌的間隙不均勻，在閘門啟閉運(yùn)行時(shí)存在閘門左右擺動的現(xiàn)象，造成閘門單邊漏水、個(gè)別部位射水，甚至局部水封因閘門油缸不同步等因素造成擠壓有內(nèi)翻、外翻或扯斷裂情況的發(fā)生，已嚴(yán)重影響閘門整體封水效果。

3 原因分析

目前，我國大多數(shù)水電站如漫灣、天生橋、景洪、小灣、糯扎渡、金安橋、阿海、梨園及觀音巖等工程的表孔弧形工作閘門側(cè)水封均采用普通的L型水封，其外形結(jié)構(gòu)有“L型內(nèi)R直角”和“L型外R直角”兩種，（見圖1與圖2）。水封封水本體工作面普遍采用橡膠、橡塑或水封本體夾帶帆布復(fù)合形式，水封止水面與不銹鋼軌道的貼合則是依靠兩個(gè)力的作用[2]：一是水封安裝時(shí)預(yù)壓縮4 mm左右的壓縮量而產(chǎn)生的彈性力；二是弧形工作閘門門葉迎水面的水壓力。因此，如果弧門門葉、水封和弧門埋件的制造安裝質(zhì)量均滿足規(guī)范要求時(shí)，在上述兩個(gè)力的作用及側(cè)止水水封無破損的情況下，側(cè)止水水封的P型頭部與不銹鋼側(cè)軌道能夠貼合緊密，保證弧門的止水效果。

從普通L型水封外形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來看，兩種結(jié)構(gòu)的水封在實(shí)際應(yīng)用中各有優(yōu)缺點(diǎn)?！癓型內(nèi)R直角”其優(yōu)點(diǎn)是：密封工作點(diǎn)A是水封與側(cè)軌面是面接觸，庫區(qū)容量越大、水頭越高水封密封性能越好；當(dāng)閘門在啟閉過程中出現(xiàn)左右擺動，且擺動范圍不超過水封壓縮余量（B至C點(diǎn)的距離）時(shí)能夠滿足封水要求。其缺點(diǎn)是：一是留有水封壓縮余量較小，二是閘門在啟閉運(yùn)行時(shí)對自動糾偏系統(tǒng)依賴嚴(yán)重；若一旦造成自動糾偏系統(tǒng)失效且門葉與側(cè)軌間隙超規(guī)范時(shí)，使得閘門向某一側(cè)繼續(xù)偏行導(dǎo)致水封擠壓破損或剪切報(bào)廢，在嚴(yán)重情況導(dǎo)致閘門面板與側(cè)軌面接觸切削損壞側(cè)軌?！癓型外R直角”其優(yōu)點(diǎn)是：水封的壓縮余量相對較大（B至C點(diǎn)的距離），閘門在啟閉運(yùn)行中左右擺動的幅度相對較大。其缺點(diǎn)是：在水封與門葉之間有較大間隙的情況下可能發(fā)生水封翻轉(zhuǎn)，特別是庫區(qū)容量越大、水頭越高時(shí)，水封的承受壓力越大越容易造成水封翻轉(zhuǎn)，此時(shí)啟閉閘門同樣會導(dǎo)致水封擠壓破損、剪切報(bào)廢。

圖1

圖2

另外，在閘門實(shí)際運(yùn)用中，門葉、水封和側(cè)軌在制造安裝過程中不可避免地會出現(xiàn)偏差，比如：閘門兩支臂長短不一、門槽安裝時(shí)側(cè)軌直線度超標(biāo)、側(cè)水封壓縮量偏小，尤其是當(dāng)正（負(fù)）偏差相疊加時(shí)，很容易使門葉和側(cè)軌的制造安裝偏差超出規(guī)范要求。同時(shí)，還會有啟閉機(jī)自動糾偏系統(tǒng)失效、閘門啟閉時(shí)水封沒有水潤滑等現(xiàn)象發(fā)生。綜上所述種種因素導(dǎo)致閘門封水不嚴(yán)、漏水量超標(biāo)，從而造成浪費(fèi)水資源并影響大壩的整體感觀效果。

4 漏水處理的技術(shù)改造與實(shí)施

4.1 新型通用水封選型

從阿海水電站表孔工作弧門運(yùn)行現(xiàn)狀來看，原設(shè)計(jì)所采用的“L型內(nèi)R直角”水封已不能滿足封水效果，在閘門檢修時(shí)采取了復(fù)測閘門形位尺寸、閘門側(cè)輪拆卸保養(yǎng)、優(yōu)化閘門運(yùn)行工況等措施，通過分析閘門側(cè)水封結(jié)構(gòu)形式并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況對側(cè)水封進(jìn)行技改，定制非標(biāo)截面尺寸、加寬水封壓板、優(yōu)化閘門液壓系統(tǒng)和增加潤滑水系統(tǒng)從而消除閘門水封存在的漏水、射水等缺陷，恢復(fù)閘門正常的工作狀態(tài)，確保閘門運(yùn)行可靠、安全。

圖3

圖4

結(jié)合“L型內(nèi)R直角”和“L型外R直角”側(cè)水封運(yùn)行特點(diǎn)，將其結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化成“L型圓頭”（見圖3）。“L型圓頭”水封結(jié)構(gòu)的物理指標(biāo)仍沿用國家或行業(yè)對橡膠水封本體的技術(shù)要求，即在水封工作面上貼附有聚四氟乙烯帶或主體里夾帆布，并在模具中加壓、加溫和橡膠一起一次硫化粘合而成。能適用于各類大壩表孔溢洪弧門的側(cè)水封，封水性好、摩擦系數(shù)低、壓縮余量大、抗沖擊性和抗老化性好，耐酸、堿性；新水封的設(shè)計(jì)即對水封的外形、材質(zhì)的配方等有關(guān)指標(biāo)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。做到有強(qiáng)度有韌性，有彈性有塑性[3]。

4.2 具體實(shí)施

在水封實(shí)際的技改過程中，對水封安裝工藝做了必要的的調(diào)整（見圖4)。側(cè)水封在安裝使用時(shí)，主要附件包括：1側(cè)水封、2水封壓板、3門葉面板，將側(cè)水封安裝在閘門面板兩側(cè)端，并通過4壓緊螺栓由上至下依次穿過閘門面板并配帶有5螺母旋轉(zhuǎn)緊固將1側(cè)水封緊緊固定在閘門面板上。

（1）水封外形尺寸的調(diào)整，水封在壓板部位的厚度由12mm調(diào)整至15mm，止水側(cè)厚度調(diào)整至19mm，迎水面開角由100°調(diào)整至110°；同時(shí)水封在滿足規(guī)范要求的物理性能指標(biāo)前提下，邵氏硬度調(diào)整為57A。

（2）水封壓板的更換，壓板寬度由65 mm調(diào)整至75 mm。在水封安裝前，將壓板預(yù)排至門葉上并以門葉現(xiàn)有的孔為基準(zhǔn)進(jìn)行壓板孔位標(biāo)記，然后采用磁力鉆對壓板鉆孔；再對水封和壓板一并預(yù)排列擺放安裝部位，逐一對水封沖孔，孔徑比螺栓小1～2 mm，從而保證水封、壓板、門葉三部件的螺釘孔配合準(zhǔn)確，并保證水封與連接螺釘孔留有足夠的壓縮量[4]。

（3）在側(cè)水封安裝時(shí)，側(cè)水封與門槽側(cè)軌間的預(yù)壓縮量調(diào)整至5 mm。

5 效果評價(jià)與結(jié)束語

L型圓頭側(cè)水封在阿海水電站表孔弧門改造中的應(yīng)用并經(jīng)過一個(gè)汛期的驗(yàn)證，L型圓頭側(cè)水封應(yīng)用取得了較好的封水效果。該水封結(jié)構(gòu)，其特征在于改變了傳統(tǒng)側(cè)水封外型，增加了水封與門槽側(cè)軌間的壓縮量和調(diào)整的余度，杜絕了門葉與側(cè)軌存在較大間隙時(shí)水封的翻轉(zhuǎn)，降低了弧門運(yùn)維成本，方便了水電工程設(shè)計(jì)人員對水封型號的選擇，也彌補(bǔ)了傳統(tǒng)水封結(jié)構(gòu)的不足。

需要注意的幾個(gè)問題：

（1）加強(qiáng)設(shè)備制造、安裝質(zhì)量管控，對閘門及門槽形位尺寸進(jìn)行最優(yōu)控制，對側(cè)軌面的水泥砂漿等雜物務(wù)必清除[5]，運(yùn)行時(shí)對行程傳感系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)、優(yōu)化及調(diào)試，使閘門運(yùn)行在最優(yōu)的工況中。

（2）增設(shè)水封自動潤滑水系統(tǒng)，確保閘門在啟閉全程中，潤滑水系統(tǒng)在水封運(yùn)行軌跡上噴水，使水封與側(cè)軌接觸面始終保持濕潤。

（3）由于閘門長期暴露在室外，風(fēng)吹雨淋造成閘門側(cè)輪潤滑生銹等致使側(cè)輪運(yùn)行工況差，出現(xiàn)側(cè)輪滾動失效，需定期對側(cè)輪進(jìn)行拆卸保養(yǎng)及回裝，并調(diào)整相應(yīng)側(cè)輪墊板。

[1]生永貞.阿海水電站金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布置[J].云南水力發(fā)電，2012，28（3）:85-88.

[2]揭子義.烏江彭水電站表孔弧門水封漏水原因分析[J].水電與新能源，2013（S1）:119-121.

[3]李國瑞.大河水庫（電站）泄洪洞工作閘門水封破裂的分析處理[J].甘肅水利水電技術(shù)，2004，40（3）:215-216.

[4]SL635-2012水工金屬結(jié)構(gòu)安裝工程施工質(zhì)量驗(yàn)收評定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5]李福年，羅永強(qiáng)，楊曉泰.阿海水電站金屬結(jié)構(gòu)安裝工程項(xiàng)目過程管理[J].云南水力發(fā)電，2012，28（3）:42-43.

TV663

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1672-5387（2017）06-0030-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.06.011

2017-03-13

李福年（1982-），男，高級工程師，從事水電站工程建設(shè)管理工作。