淺談大壩閘門故障原因及排除方法

韓麗華

（甘肅省臨夏回族自治州槐樹關水庫管理局，甘肅臨夏731100）

水利水電工程占地面積非常大（方圓幾百到數千米），龐大的建筑面積保障了引水工程安全運行。閘門引水工程是通過閘門截水的方式控制水位，調節流量大小。由于水體較大、壓力高，所以對閘門質量有很高的要求，主要是為了引取表面清水、清除槽中塵沙和污泥。引水工程設施內部結構十分復雜、數量繁多，包括河道、管道、閘門等。特別是大壩閘門，安全性要求最高。部分水庫由于建設時間較長、技術落后，大壩閘門時常會產生一些故障，必須要針對現存故障采取針對性解決措施，保障整個水利工程的運行安全。

1 工程案例

某水庫工程建設于1981 年，當時水利工程建設技術還不夠先進，由于技術上的限制以及材料質量等影響，從現在看來該工程整體質量、性能不足。在2001 年，因為長期缺乏檢修導致閘門拉桿損壞，造成的后果十分嚴重，閘門系統中一共有12 個軸承座，其中8 個不能使用，本次事故最高水位線為573m，與設計庫容58 萬m3十分接近，管理部門決定開閘放空減輕水庫容量壓力，派遣維修小組展開搶修工作，最終恢復了險情。在2017 年閘門出現了無法開啟故障，并且時間正值雨季，水庫水位快速上升達到堰頂高程位置，由于當時是連雨天，還需要保留一定庫容量防御洪水，此時調洪泄洪閘門無法開啟，水庫功能失效[1]。針對此類情況，管理部門組織了搶修小隊，潛水員到水下分析設備情況，結合實際情況制定了搶修方案。

2 水庫大壩閘門故障與原因

啟閉器控制大壩閘門開啟和關閉，電機減速器負責驅動啟閉器，通過斜拉傳動軸帶動下部分平板閘門實現上下移動，這樣即可實現大壩閘門的開啟和關閉工作。對于使用時間較長、原有設計存在缺陷的水庫閘門來說，經常會產生故障問題。上述工程水庫大壩故障原因主要有兩點：一是在水庫閘門設計中，拉桿軸材料為φ45、軸徑為90 mm 的普通碳素鋼，采用軸套、插銷的方式負責輪連接，軸截面積為受力抗剪截面積，也就是不包括插銷截面積。由于當時并沒有生產處φ90 材料，之后決定采用φ65 材料。如果繼續采取軸套、插銷連接方案，抗剪截面積大約為21.5 cm2，最后采取了軸套與螺絲焊接方法，套軸一段和軸端螺絲連接，另一端和φ65 材料焊接，從而讓抗剪截面積達到了起閉使用要求，但是性能只是基本滿足標準。二是該工程從1987 年使用至今，已經使用了30 多年，大壩上游近些年養殖產業發展十分迅速，很多廢物廢液也從上游排出，這些廢液多數帶有腐蝕性，從而導致軸套和拉桿端脫落，造成閘門無法正常開啟。

3 水庫閘門故障的排除方法及管理措施

3.1 閘門故障排除方法

3.1.1 排除方法 閘門故障主要是檢查啟閉器的傳動系統，確定電機、減速器是否存在故障，并做好排除和維修工作。由于本工程閘門無法開啟主要是因為硬件問題，還需要憑借經驗判定閘門、連桿、軸套筒螺絲一段是否脫落等情況。由于這些設備都在水位線之下，難以直接觀察看到結果，要借用工具或人工旋鈕傳動連接設備，將拉桿螺絲部位旋入到套筒中，之后向上做提拉動作，反復操作，最終讓水庫閘門恢復到正常工作狀態，排除故障問題。此時還需要啟動除險加固項目，對水庫現狀進行安全改造，間隔大壩一定距離開挖一條適宜的引水渠，從而解決大壩周圍電站、下游居民用水保障[2]。

3.1.2 優化控制措施 隨著新時期網絡技術、計算機技術、軟件技術的發展，傳統控制措施已經無法滿足當前水庫閘門控制要求。為了能夠保證水庫運行安全，在2018 年10 月枯水期階段管理部門采取了分布式控制方案實現了大壩閘門控制措施優化。分布式系統具有產品集成化、功能集成化優勢。主要是采用了可編程控制器（PLC）邏輯控制功能，可以自動采集設備運行參數，并且通過多種回路調節設備。分布式控制系統與PLC 技術結合，通過PLC 組建分布式系統，實現了“雙贏”。該系統可以實現閘門分層控制，改善了過去單一控制的劣勢。考慮到每個閘門位置分布較為分散，通過采集處理各個閘門信息，將相關信息傳輸到主控制器當中，通過分布系統對分散閘門進行控制，從而提升信息采集效率和實時性。閘門控制系統主要起到了泄洪作用，除了在汛期之外，無需閘門系統以及輔助設備頻繁操作[3]。在某個子系統出現故障時，其他輔助系統可以替代展開工作任務，確保系統站點運行可靠性。當今國內外應用閘門分布式控制系統的成功案例非常多，如美國大古力水電站以及我國的三峽水電站等。

3.2 大壩閘門的長效管理措施

一是貫徹“安全第一、預防為主”的防汛方針，嚴格落實《水庫大壩安全管理條例》標準，結合技術標準以及管理規范，進一步完善大壩閘門安全運行管理機制，對大壩進行全程監測和檢查。及時整理和分析大壩的監測資料，第一時間掌握大壩的運行狀況。還需定期做好大壩的養護、運維工作，保證大壩閘門起閉設備可以正常運行。大壩運行必須要確保足夠安全，保障水利工程運行效益。管理部門要制定大壩定期安全檢查和故障鑒定制度。特別是在汛前、汛后以及暴雨之后，必須要全方位對大壩以及閘門進行安全檢查。

二是為了確保大壩的運行安全，必須要提前排除安全隱患，即使到了每年的枯水期也要做好日常巡視工作。特別是對于水電工程的細節部位，需要按要求嚴格地進行記錄和檢查。大壩閘門故障是長期積累下的問題，為了能夠保證國家財產、人民群眾生命安全，水利工程人員肩負著重要責任，在日常工作中不能有一絲一毫的懈怠。

三是全面加強原始資料保存工作，一旦遇到緊急事件可以精準的作出決策，及時采取有效的措施，在最短時間內解決問題，避免故障排除延誤造成更嚴重的問題。

四是為了以防萬一，管理單位需要時刻準備好防汛搶險物料準備工作，特別是要準備好充足的閘門故障常用設備與材料。一旦大壩發生險情征兆，管理單位需要立即上報給主管部門、上級防汛指揮機構，第一時間采取搶救措施。

4 結語

綜上所述，大壩閘門的運行條件非常復雜，需要針對閘門的故障情況，分析具體故障產生的原因，并采取相應的排除方案。由于造成閘門故障是多方面作用的結果，所以要以預防監測為主，通過構建分布式控制系統可以有效加強閘門控制，實現綜合控制，從而保證大壩閘門控制安全性和可靠性。