五強溪船閘人字門振動原因分析及對策

摘要:本文對五強溪船閘人字門在運行過程中及檢修后投運初期出現的振動現象形成的原因進行了分析，并對相應對策進行了研究和探討。

關鍵詞:人字門;振動;背拉桿

1 引言

湖南五強溪水力發電廠位于沅水中下游湖南省沅陵縣境內，上距沅陵縣城90公里，下距湖南常德市108公里。電站裝機總裝機容量為1200MW(5×240MW)。五強溪船閘為高水頭單線連續三級船閘，船閘一、四閘首工作門采用的是人字閘門，二閘首采用的是雙扉門，三閘首采用的是下沉門。人字門由門體、背拉桿、頂底樞、支枕墊塊、水封等部件組成，門高23.0m，單扇門葉寬度7.6m，重量2×82.3t，設計總水壓力為2×16940KN。人字門門體系橫梁式平面閘門，采用分段式支、枕墊，支承座對應于橫梁中心布置，采用澆注環氧砂漿墊層調整接觸間隙。閘門底止水布置成多邊形，門軸柱采用兩道橡膠止水裝置，第一道為P型水封，第二道為Ω水封。頂部設有導卡裝置，底部設有限位裝置，底樞設有自動供油系統。門槽埋件包括頂樞拉桿支座、底水封座、枕墊支承柱、側止水座及底樞基座。

2 門體振動描述

五強溪船閘人字門運行過程中及檢修后運行初期曾出現門體振動現象，具體情況如下:

人字門門體在開、關過程中出現不同程度的振動，在關門到位的瞬間振動較明顯;人字門門體振動隨天氣變化情況發生變化，溫度較高，日光直射在人字門上時振動較嚴重;門體在充、泄水過程中某一個水位段出現振動。

3 振動原因分析

3.1 油缸運行不暢

人字門更換底樞設備后，門體高程發生了變化，導致油缸缸體與活塞桿出現蹩勁、爬行現象可能致使人字門運行過程中會出現抖動;油缸密封使用年限已久，出現損壞，使油缸運行不穩定，也可能導致人字門振動。

3.2 支枕間隙過小

人字門檢修后，支枕間隙未進行檢測及調整，且受環境溫度的影響，支枕間隙產生變化，局部支枕間隙小于設計間隙，在關門到位前，支枕墊塊發生接觸并伴有卡阻現象，產生瞬間門體跳動及異響，且該現象在同一開度行程開門時也會發生。

3.3 水封漏水

人字門水封漏水，產生側縫射流等不良水流形式，這些側縫射流等水流形式與下游紊動水流匯合后在門側形成了自激振蕩，該振蕩頻率隨船閘閘室充、泄水不斷發生變化，其頻率接近門體固有頻率后，便產生門體共振。

3.4 背拉桿松弛

人字門背拉桿應力松弛后，門體剛度降低，同時背拉桿自身剛度更低，其基頻接近水流脈動壓力頻率，因此在水流脈動作用下，背拉桿很容易與水流產生“共振”，背拉桿的強烈振動反過來拍擊人字門門體并發出較大聲響，增加門體振動。門體振動又造成背拉桿松動，從而加劇人字門門體的振動，形成惡性循環。

3.5 門體錯位

兩扇人字門合攏時，斜接柱承壓條完全接觸，人字門約束較好，門體剛性大，振動可能性較小。若門體錯位，斜接柱承壓條接觸情況不良，由于約束減小人字門剛度下降，從而引起門體振動的機會變大。

4 整改措施及對策

4.1 油缸問題的解決

人字門油缸的水平測量，對油缸吊頭及基座進行加墊或研磨處理，確保油缸在運行中始終處于設計水平狀態。更換油缸密封，保證油缸運行的穩定性。

4.2 支枕間隙調整

對支枕墊塊的間隙進行全面檢測及調整，間隙情況條件允許的話可以考慮通過調整A、B拉桿來解決間隙問題，間隙情況較差須對支枕墊逐塊進行調整，直至滿足設計間隙要求。

4.3 水封更換

對人字門損壞的水封進行全面更換，保證人字門運行中的漏水量符合設計要求，從而減少側縫射流等不良水流形式的產生。

4.4 背拉桿應力調整

據閘門實際情況按背拉桿預應力優化計算結果，選取了一組合適的預應力值對人字門背拉桿施加預應力，施加預應力后的人字門基本消除門體在自重作用下扭轉變形，并減少門體下垂量，以使門形偏差滿足設計要求。并確保人字門在各種運行工況下，背拉桿處在受拉狀態，并有一定的拉應力安全余度，同時門形也要盡量調整到較小的偏差量。

4.5 門體錯位問題解決

將人字門反復開、關進行多次測試，確定人字門的最佳關門的行程整定值，并對人字門合攏的最佳行程進行校正，保證人字門合攏時的最佳狀態。且保持五強溪船閘運行慣例，控制系統電源不斷，CPU隨時記憶行程變化。防止斷電后CPU無法記憶因水壓、風壓等引起行程變化，導致人字門合攏無法達到最佳行程位置。

4.6 頂、底樞潤滑問題

加強潤滑系統的巡視及維護，經常對稀油潤滑泵進行清洗，并定期由船閘運行維護人員對頂、底樞進行手動注油。

5結束語

人字門運行狀態的好壞對船閘的安全穩定運行起著至關重要的作用，如何防止人字門振動的形成是一個值得深究的課題，也是確保人字門安全穩定運行的重要條件。