探讨水库泄洪闸门侧移原因分析及措施

　　摘要：本文主要介绍了水库闸门运行过程中产生偏向移位的情况；阐明偏向移位所带来的危害；通过对闸门侧移原因的分析，提出了行之有效的解决措施。
　　关键词：闸门侧移；原因分析；措施
　　中国是一个水利水电工程大国，水利工程遍布全国各地，在人口密集城市，还是在边远山区，都有它们的工程设施，兴修水利发展经济，闸门是水利水电工程中的重要组成部分，每个水利工作者要做好防洪、防汛、排涝、抗旱工作。本文要说明的是在水利水电工程中所出现的其中一个问题，以本单位为例，列举故障发生、调查分析、处理方法和过程。溢洪道位于石岩水库南面，距大坝直线距离约3.5km处的垭口，在水库南面，修有一条石岩水库至铁岗水库的明水渠，又称溢洪道，作用是向铁岗水库排洪。经1990年、1995年两次改建后，溢洪道总净宽34m，为复式断面，中间为底宽2m，深3.5m，边坡1：1.5的梯形引水明渠，进口渠底高程32.5m，两侧为宽10.75m的矩形断面，底高程36.0m。引水明渠的引水流量为5m3/s，其目的是在低水位时向铁岗水库调水。原设计溢洪道位于洲石公路上游700m处，溢洪道进口控制闸门底槛及相同轴线位置的溢洪道底板上设有0.586m的驼峰堰，引水渠控制闸底槛高程为33.086m，相应水库库容为692.8万m3。
　　1侧移现象的产生
　　旧泄洪闸门采用后张自锚预应力钢筋混泥土结构，闸门高3m，自重10t，配置2×400kN顶伸式液压启闭机控制。闸门采用横梁、吊杆、搁门梁组成钢结构可拆卸式连接。2009年对该闸门连接进行了大修，钢结构进行了更换，虽然大部分沿用了原来的截面，但经过一个阶段的运行，发现闸门整体侧移至一侧，出现闸门侧移现象，闸门失去原有的归中效果，结果直接导致反钩装置刮擦严重，甚至断裂；闸门边侧与门槽刮擦，破坏闸门角，使闸角混凝土崩裂；闸门尼龙滑块偏离滑道，加剧滑块磨损；闸门止水橡皮偏离最佳止水位置等，闸门重心漂移，闸门偏向移位。每当启闸时，都需用人力去撬动吊杆至中位，才可启动闸门，工作既繁重又不安全。闸门侧移对金属架构、横梁、吊杆闸门本身及启闭机的运行都有很大的危害。
　　2闸门侧移带来危害
　　闸门侧移，即闸门侧移至某一侧门槽，使闸门运行过程失去原设计意图，闸门自重力位置偏移，加大了闸门同门槽之间的磨擦阻力，导致与门槽刮擦，吊杆受力不均匀，增大电动机的起动力矩，缩短电动机与电气保护设备的寿命，而且使闸门金属结构受力状态改变，后果严重。
　　2.1损坏结构
　　2.1.1水工方面
　　闸门门体侧移至某一侧门槽，将直接导致以下几点危害：①闸门在运行过程中，门体上的尼龙滑块和滑道偏离，使滑块磨损不均、磨损加剧，减少滑块、滑道的使用寿命，缩短滑块组的维修周期；②闸门止水橡皮的磨损加剧，缩短了止水橡皮的更换周期；③闸门在运行过程中和闸门在关闸到底时，闸门稍有倾斜，闸门门角将被损坏。
　　2.1.2金属结构方面
　　闸门侧移直接导致金属结构的受力性能改变，同时也改变了原设计施工的技术要求，破坏了整体的金属结构受力面，使结构不能发挥其最佳的受力作用，主要表现在以下几点：①吊杆的倾斜使吊杆两端的受力作用方向和受力点发生改变，受力分布不均匀，直接表现为吊杆两端结构状态的改变；②两油缸柱塞受力不均等，一旦闸门稍有倾斜，将直接导致油缸柱塞杆经受侧向力显著增加，对油缸柱塞杆以及油封的危害相当大，可以说侧向力对柱塞杆是致命的，易导致失稳破坏。
　　2.1.3锁定方面
　　闸门侧移对闸门的锁定也非常不利。一旦有侧移，在锁定时搁门器菱角不能完全到位，部分接触面由于外露而不受力，导致搁门器菱角受力面减少，搁门器没有均匀承受闸门自重。
　　2.2不利于液压系统
　　闸门的侧移，导致闸门的运动状态有了改变，使液压系统在设计时的平衡运动状态变为不平衡，侧移产生摩阻，使两边受力不对称，液压元件较易损坏。实践证明，闸门在整个运行过程中，电脑自动纠偏系统的纠偏次数由原来的平均3—5次增加到6～12次，这将直接影响纠偏阀、传感设备、电器元件等设备的使用寿命。因此闸门的侧移不仅仅对系统内部设备有影响，对系统本身的运行状态也有不利影响。
　　3闸门侧移原因分析
　　3.1闸门吊重结构
　　该闸门吊重结构主要有钢结构的横梁、吊杆、吊耳(搁门梁)等组成。其结构示意见图1。其中吊耳与闸门混凝土结构中的预埋件通过轴销连接；吊杆与吊耳也是通过轴销连接；而横梁与吊杆的连接是灵活的销轴式连接，吊杆顶端附有反钩装置。横梁与吊杆的连接形式对闸门设备的检修是有利的，但在横梁与吊杆失去柱塞顶力，而使吊杆处于可移动状态时，横梁与吊杆的相对连接位置就容易改变，即在横梁纵向，吊杆有自由度。因此一旦吊杆在横梁纵向有了移动，吊杆势必倾斜，启闸时启门力方向有了改变。闸门重心移向一侧，失去闸门原来孔口中心位置，导致闸门的侧移。其位置状态示意见图2。
　　
　　
　　3.2闸门运行状态
　　闸门运行状态有2种：上升、下降。闸门静止状态有3种：关闸至底位(零位)、半开位和锁定位。从实践中得知，闸门在上升和下降的过程中，闸门不会产生侧移，因为闸门已经受力并处于上升、下降中。而闸门在零位和锁定位时，一旦运行闸门起动时，则极易产生侧移。由于在此两位置，油缸柱塞已缩回至底位，横梁失去柱塞作用力，在连接点横梁与吊杆分离了。5m长的吊杆且是头重脚轻，顶端虽有反钩装置，底端有活动轴销联接，但顶部的反钩装置也不能保证吊杆不移位。一旦吊杆有了侧移，势必导致横梁与吊杆的连接点的改变，吊杆受力也随之改变，闸门产生了整体的侧移或者吊杆弯曲严重。势必引起油缸柱塞两顶点分配闸重不均匀，甚至油缸柱塞的弯曲。这导致了闸门各运行状态的改变，以及运行的不安全。
　　4解决方法与措施
　　经过以上原因分析，闸门归中可以通过以下两条途径实现：一是始终保持吊杆本身的垂直度；二是吊杆与横梁的两连接点恰是两油缸柱塞距对称中心线的对称点。由于此吊杆垂直安装，两端又非刚性连接，有侧移的可能，所以难以保证吊杆本身的垂直。因此，对于已制作好的吊杆和横梁，找准横梁两端的连接点并使之始终保持在同一位置就显得非常关键。
　　通过现场的观察和测量，制作了一种通过引导，使吊杆和横梁连接点按要求归位的装置，从而使得闸门归中，可称之为吊杆引导型闸门归中定位装置。具体的方法是：一是定吊杆和横梁的垂直连接点。先测得闸门两吊耳之间的中心距为4.22m，得闸门重心位于4.22/2=2.11m的垂线上；再测得油缸柱塞与横梁受力点盼间距5.34m，得受力对称点为5.34/2=2.67m处。使受力对称点在闸门重心垂线上，达到力的对称分配，在受力对称点处向横梁两端各量2.11m，并取该两点为两吊杆的垂直连接点。
　　二是制作定位装置。在横梁处：先取一铁块，加工成200mm*70mm*60mm的方形，在长边处一分为二，并削去一角成锲形。两件分别焊在横梁一侧，成V型坡口，V型坡底的点为垂直连接点。在吊杆处：取吊杆上端端面的中心位置，垂直V型坡口焊一段R150mm的圆钢嵌入坡口。达到该连接位置使闸门吊杆与水平横梁垂直平行，横梁两端受力均匀对称，闸门处于闸孔口正中位置。从而达到了闸门归中的要求。定位装置示意图如图3。
　　
　　另外，对原有在吊杆上的反扣装置进行调整、紧固，使之处于正确的位置。
　　5调整改进后的运行效果
　　定位装置的设置没有改变和影响闸门各结构的运行功能，横梁能够上下自如运行；而且此装置能使横梁与吊杆正确地定位到连接的垂直点上，避免了由于连接点的错位导致闸门整体的偏移，排除了由此带来的危害和故障隐患。
　　闸门安装吊杆引导型闸门归中定位装置，通过调试6个月的试运行，始终没有发现闸门有侧移。闸门锁定也很到位，效果非常显著，通过这次闸门故障处理，故障原因调查分析，处理事故方法和工作技术的做法非常好，所以能够从事故的本质上解决问题，而后对所有结构进行了改进。实践证明，闸门归中是非常必要的，闸门归中后运行效果是明显的，而定位装置正好起到了闸门归中要求。

《探讨水库泄洪闸门侧移原因分析及措施》

本文由职称驿站首发，您身边的高端学术顾问

文章名称： 探讨水库泄洪闸门侧移原因分析及措施

文章地址： https://m.zhichengyz.com/p-14574