浅谈水利水电工程大型平面闸门的整体制造工艺

　　【摘要】水利水电工程大型平面闸门有着自重重、外形尺寸大、焊缝质量要求高、劳动强度大等特点，在制造、运输、安装上都有着很大的困难。本文就大型平面闸门的制造工艺方案、主要内容、门叶拼装及闸门组装的具体施工步骤都进行了简要分析和介绍。
　　【关键词】水利水电工程，平面闸门，整体制造工艺
　　一、 前言
　　平面闸门制造较简单、方便维修、布置紧凑、使用起来安全可靠，广泛应用于各种水工建筑物和其他场合[1]。如今，世界各国的工程设施平面闸门采用量依然位居首位。我国水利工程所使用最多最早的闸门就是平面闸门，目前普遍采用的是焊接钢闸门[2]，从设计、制造到安装、运用等方面都达到了世界先进水平。平面闸门由启闭设备、埋设构件和门叶三部分构成。按其总体布置可分为分散式（由门叶、门槽及启闭机构成，操作时门叶能够提出门槽）和组合式（门叶、门槽和操作设备是一个整体）；按门叶支承方式可分为滚动支承式和滑动支承式；按门叶的组装形式可分为分节组成门叶式和整体门叶式；按门叶移动状况可分为直升式、横拉式、升卧式和浮箱式；按门叶的止水位置可分为下游止水式和上游止水式等。以下简要分析水利水电工程大型平面闸门的整体制造工艺及闸门组装和门叶拼装的具体步骤。
　　二、 大型平面闸门制造工艺需要解决的问题
　　大型平面闸门除在技术特性上有自重大、承受水压大、孔口的尺寸大、闸门外形的尺寸大这些特点外，还具有许多结构特点，如：大多为主梁结构，其高度大，主梁截面是工字型；边梁大多是箱型梁，吊耳置于边梁处；行走主轮是简支轮结构，其自重大、轮径大。因此，制订制造工艺方案时需要考虑的主要问题有：如何在有限的场地内，确保门叶拼装和闸门厂内的组装进度和质量；如何考虑选择闸门分段；门叶的主轮轴孔和吊耳轴孔应怎样加工；面板怎样拼接才合理；如何确保门叶结构焊缝质量，尤其是主梁、纵梁、边梁及面板等主要构件焊缝质量。
　　
　　三、 整体制造工艺方案的制订
　　针对上述问题，结合实际生产条件，通过分析、比较和实践验证，总结制订出大型平面闸门的整体制造工艺方案。方案的主要内容如下：
　　（一）依照闸门的门叶结构图，绘制主梁、纵梁、边梁分件图。主梁分件图绘制时要考虑前后翼板反变形量，边梁分件图需考虑闸门分段要求，所有的分件图都必须考虑闸门门叶拼装焊接的收缩量给结构尺寸所造成的影响。门叶主梁、纵梁、边梁分别依照分件图要求，在厂内分批分期制造。如此做法的好处有：
　　首先，有利于安排生产，那些大型水利水电工程的大型平面闸门数量较多，主、纵、边梁数量也较多。选择分件制造，可依据工程进展情况，对这些构件进行分批分期生产，如此不仅利于设备和人员安排，也利于材料采购等。
　　其次，有利于确保焊缝质量，工型主梁及箱型边梁的翼、腹板间角焊缝及翼、腹钢板对接焊缝等，是门叶结构里的主要焊缝(二类焊缝)。选用分件制造，这些焊缝则能用自动焊机完成，如此既能确保焊缝质量，也可大大提升生产效率。
　　最后，还有益于运输和工作场地安排，主梁、纵梁、边梁等散件选择长途运输，相对于门叶更加容易且划算。
　　（二）绘制闸门面板的拼焊图。普通的外购钢板尺寸(长×宽)约为8×1.8(或2.0)m，所以面板一定得由多块钢板拼焊起来。绘制闸门的面板拼焊图，不但能够合理规划其拼接方式，节约材料，且还能够合理设置拼接焊缝位置，确保拼接钢板的短边长度大于500mm以及相邻板的焊缝间距要大于200mm的要求规范(面板的拼接焊缝属于二类焊缝)。
　　（三）在焊制边梁时，其主轮轴孔和吊耳轴孔的加强板暂且不与边梁腹板相焊接，腹板的孔应大于加强板的孔，加强板的孔于焊接前加工好。焊缝标注的现场焊接标记表示在组装闸门时，应先根据吊轴的安装要求来调整吊耳轴孔加强板的位置焊接，再根据主轮即主轮轴(为减轻重量且便于调整，可选择无缝钢管的车制工艺轴替代实际的轴)安装位置的平面度误差，调整主轮轴孔的加强板位置并且将加强板同边梁腹板的周边焊牢。如此便不必在门叶上面镗孔，由于自重50t左右的门叶，调整、摆放起来会非常困难。由于腹板的孔径比轴径大，腹板未受到挤压应力，所以要预先计算出加强板所受到的挤压应力是否符合设计要求，如若不满足，则须增加加强板厚度。此外，边梁腹板与主轮轴以及吊轴没有接触时，加强板和边梁腹板之间的连接焊缝承受着启门力与主轮压力作用，所以还要校对加强板间的焊缝强度。
　　（四）闸门分段一定要考虑运输和工地现场的闸门吊装要求，虽然门叶拼装和闸门组装可以在就近的基地进行，但基地到工地现场间仍然有一段距离，因此，闸门分段后仍不能过宽，以免影响到运输[3]。此外，闸门的门重一般较重，现场安装时很难做到整扇闸门可以一次性吊装入槽，因为普通的起吊设备基本不能满足要求。所以，我们可以将闸门分成几段，使其每段长宽及重量不超过一定的限度，这样就可以大大降低闸门运输和吊装过程的困难。
　　四、门叶拼装的工艺步骤
　　门叶的主、纵、边梁焊制和面板分块（闸门分多少段，面板就分成多少块）焊接完成后，即可照如下方法步骤拼装门叶：
　　首先平整各面板且铺在拼装平台上面画线。考虑焊接的收缩量，画线尺寸应在实际尺寸基础上增加1.2%[4]。然后依照主、次、纵、边梁顺序，将门叶的结构梁依照画线位置放在面板上面点焊。布置结构梁时要注意：先把边梁前翼板（靠近面板那侧）照分段要求而断开；各主梁腹板的对接焊缝要左右错开。在点焊完要经过质检人员检验合格之后，才能进行正式的焊接[5]。焊接时（一般是手工焊)，注意确保焊缝质量，当中主、边梁连接焊缝应按一类焊缝要求焊接。最后在焊接完成后，需实施整体校正，使变形量符合制造规范所允许的范围。将单节门叶于高精度的平台上实行整体拼装，调整闸门宽度、高度和厚度合适后焊接节间定位固定。运用专用的工装设备对滑块座板、止水座板进行整体加工，保证闸门两种座板平面整体精度。
　　五、闸门厂内的组装步骤
　　门叶拼装完并且经检验人员检查合格后，即可依照如下步骤顺序开始闸门厂内组装：面板朝下将门叶放平并调整水平，对吊耳轴孔的加强板位置进行调整，合适后将加强板同边梁的腹板焊牢。应用工艺轴来调整门叶的主轮轴孔加强板位置，合适后将加强板同边梁的腹板焊牢。再分别进行主轮、侧轮、水封等装配。依照闸门分段将门叶的边梁腹板和后翼板切开（前翼板已先断开），将闸门分为所需的几段。
　　
　　六、小结
　　大型平面闸门的制造工艺基本可依照以上制造工艺方案制订。上面所介绍的制造工艺结合了一定实际生产条件（包括人员、设备、场地等）所制订的，但在不同生产条件下可以采取不同制造工艺，因此，在实际工作中，不能一味的生搬硬套，还应具体问题具体分析，全方位考虑各方面的实际情况，根据实际条件要求，结合自身情况，最终制订出最合适的制造工艺方案。
　　
　　
　　
　　参考文献：
　　
　　[1]谢洪川.浅谈平面钢闸门的制造安装[J].科技资讯,2008,12:26.
　　[2]郭剑,王法东.平面钢闸门制造工艺浅析[J].科技信息,2011,21:116-117.
　　[3]卢敏.大伙房水库溢洪道弧形闸门制造工艺[J].水利电力机械,2007,29(03):46-48,53.
　　[4]彭拥兵.超大型平面滑动闸门整体划线加工技术[J].西北水电,2005,04:59-62.
　　[5]华玉武,江舸.李新武,等.异型双拱空间桁架式平面钢闸门的制作[J].中国建筑金属结构,2008,04:35-39.

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