烏江彭水水電站升船機閘門跑偏問題的研究

摘 要：重慶烏江彭水水電站升船機下閘首工作大門在試驗過程中，發現閘門在擋水工作狀態下啟閉出現向一邊偏斜的狀況。為解決該問題，經初步分析和試驗，對閘門制造和安裝相關的公差進行了復核，門槽埋件、閘門支承輪平面度、啟閉機吊點水平度等均滿足規范要求。經過進一步研究，認為支承輪選用球面滾動軸承、導向側輪剛度不足，是導致閘門跑偏的主要原因。

關鍵詞：彭水水電站；升船機；閘門；跑偏

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.066

1 前言

1.1 工程簡述

重慶烏江彭水水電站下閘首工作門為下沉式平板鋼閘門，由布置在下閘首啟閉機房內2×4000kN固定式卷揚啟閉機控制啟閉。下閘首工作大門高22m，寬14m，厚4m，總重量為390t。閘門為雙吊點，反向全行程止水，P型水封橡皮密封，正向支撐由兩邊各7個直徑1m，寬270mm的支承輪，支承輪采用了球面滾動軸承。支承軌道為鑄鋼軌道，軌道工作范圍寬300mm。閘門背水面布置有4個導向側輪，閘門主軌護角兼做側輪軌道。

1.2 閘門運行存在的問題

在閘門啟閉調試中發現，閘門在不擋水的狀態下啟閉正常，但在擋水后升降過程中，閘門出現偏向一側的橫移現象，并呈現一定的規律性。在試驗中，閘門從低向高提升時先偏向左側，到達一定位置時向右偏移，也就是承受水壓力減小到一定程度后開始向中間復位；下降時按照原軌跡先偏向左后偏右，下降到一定位置后閘門右側側輪受力，偏移程度持續增加直至最低位，同時導致右側側輪基座出現結構變形。

2 問題分析

閘門在不擋水時正常啟閉，在閘門擋水時啟閉軌跡出現跑偏，這說明閘門在啟閉過程中由水壓力存在，并導致產生了側向力。按照此閘門的結構特點，產生側向力的可能有以下幾種情況：（1）啟閉機兩個吊點不水平導致閘門偏斜，在閘門上升和下降時支承輪行走方向不垂直而跑偏；（2）閘門及門槽埋件尺寸影響，門槽主軌埋件支承面本身傾斜；（3）支承輪安裝后實際軸線不水平。

2.1 吊點

經檢查閘門安裝檢測資料，并按照設計和規范要求對閘門、門槽埋件及啟閉機安裝精度情況進行復查。復查結果表明，啟閉機兩吊點水平度為3mm優于設計和規范要求的5mm。根據工程經驗，該精度的吊點水平度不會對閘門啟閉產生明顯影響。

2.2 閘門埋件

經對閘門門槽主軌支承面等相關安裝工程進行復測，其主軌工作表面直線度均小于等于2mm、共面度1.5mm、扭曲1.5mm，各項偏差范圍均滿足設計和規范要求。根據工程經驗，該精度的閘門埋件支撐面不會對閘門啟閉產生明顯影響。

2.3 閘門支承輪

在閘門跑偏后核查閘門裝配質量檢測資料，支承輪直線度及共面度滿足設計及規范要求。但在復測時發現，支承輪踏面共面度良好，但側向平面度偏差較大。查閱圖紙可知，由于支承輪采用了球面滾動軸承，軸承軸可在周向15°范圍活動，導致支承輪輪緣側向不共面。通過對支承輪軸線調整并還原，經檢測支承輪側向共面度小于1mm，優于規范要求；在該狀態下進行啟閉試驗試兩次后閘門依舊出現跑偏現象。

由上述檢測和試驗結果可知，閘門跑偏的主要原因為球面滾動軸承的軸線偏轉造成。閘門啟閉過程中支承輪受壓后，由于支承面和輪緣接觸部位微小變化產生側向分力導致軸承偏轉，從而部分支承輪轉動方向發生變化，全部支承輪的綜合效應導致閘門在啟閉過程中跑偏。

3 處理方法和效果

在拆除側導向輪后，閘門啟閉過程在無側向約束下跑偏范圍穩定，根據分析計算可知側向力大小。因此，提出加強側導向輪結構剛度，并增加側導向輪數量的處理方案，經實施后試驗，閘門在側導向輪約束下能在正常范圍內順利啟閉，無跑偏現象，側導向輪結構穩定。

4 結論

在大型平面閘門支承輪設計中不宜采用球面軸承，如必須采用，則應對側導向輪的受力進行設計計算。

作者簡介：焦建凱（1977-），男，陜西洋縣人，本科，工學學士，工程師。