高橋水電站沖砂閘門動水關閉不嚴問題分析與處理

摘 要：隨著水電站沖砂閘的使用年限增加，閘門受多種因素影響出現了鋼絲繩斷裂、動水關閉不到位的現象，嚴重威脅到沖砂閘的正常運作和水電站的安全穩定運行。針對這一問題，結合具體工程案例，對可能導致鋼絲繩斷裂、動水關閉不到位的原因進行了深入分析，并參考閘門各部件的設計安裝標準提出了具體的處理措施。通過該措施的有效實施，沖砂閘動水關閉不到位問題得到了徹底解決，確保了水電站的穩定運行，可為同類水電站解決沖砂閘門問題提供有益參考。

關鍵詞：水電站；沖砂閘；鋼絲繩；斷裂；動水關閉

中圖分類號：TV663" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）23-0059-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.23.013

1" " 問題概述

高橋水電站位于贛江水系禾水支流的永新縣高橋樓鄉龍江村，水壩控制流域面積為3 386 km2。水庫日常蓄水位為94.00 m，相應庫容為712萬m3；設計洪水標準為20年一遇，設計洪水位94.51 m；校核洪水標準為百年一遇，校核洪水位95.93 m，對應庫容為1 043萬m3。水電廠總裝機容量為2×5 000 kW，是一座小型水力發電工程。

電站沖砂閘及其啟閉設備如圖1所示，沖砂閘門共4孔，由4扇升臥式平面鋼閘門組成，每孔凈寬8.00 m，總溢流凈寬32.00 m，門高7.20 m；閘墩為C20鋼筋砼結構，閘墩厚2.50 m，長度9.50 m，高13.80 m，頂高程100.00 m；閘室底板為C20鋼筋砼結構，門底高程87.00 m；閘室總長度17.80 m，建基面為弱風化砂巖或板巖，高程為82.00 m。沖砂閘啟閉機的技術參數如表1所示。

電站自2006年1月第一臺機組投產發電以來，沖砂閘工作運行時間已有近二十年。近年來沖砂閘運行過程中出現了動水關閉不嚴現象，即無法下落至全關位置，致使閘門底面漏水嚴重，閘門下閘后底部漏水情況如圖2所示。此外，閘門啟閉機鋼絲繩同時出現了異常斷裂情況，如圖3所示。

2" " 原因分析

結合現場實際，經電站技術人員分析，對可能導致沖砂閘門鋼絲繩斷裂及閘門動水關閉不嚴問題的原因分析如下。

2.1" " 啟閉機鋼絲繩斷裂原因分析

1）鋼絲繩啟閉力超過額定負荷或鋼絲繩受傷磨損超出標準，導致鋼絲繩斷裂。

2）啟閉機鋼絲繩限位裝置（圖4）未起限位作用，導致鋼絲繩下放冗長，纏繞至滑輪組后運行時斷裂。

3）鋼絲繩部分在水中浸泡，鋼絲繩水中部分腐蝕超出其使用標準，鋼絲繩銹蝕、腐爛、破損。

4）閘門升降過程中主輪因軸套銹蝕造成轉動不靈活，滾動摩擦力轉化為滑動摩擦力，造成鋼絲繩牽引力大幅增加導致斷裂。閘門主輪運行情況如圖5所示。

2.2" " 閘門動水關閉不嚴原因分析

1）閘門門體變形，閘門運行時卡阻。

2）閘門側向裝置間隙過大，轉動不靈活，閘門運行不順暢。

3）閘門主輪轉動不靈活或軌道損壞，閘門關閉時與軌道摩擦力過大，閘門無法靠自重全關。

4）水封老化或損壞，閘門與水封座摩擦阻力過大，閘門無法靠自重全關。

5）啟閉機兩動滑輪水平誤差較大，閘門呈平行四邊形運行，側輪與側軌接觸產生摩擦，增大閘門運行過程中的摩擦力。

6）動滑輪長期在水中浸泡，滑輪卡澀、不轉動，鋼絲繩在滑輪片中摩擦移動，增大了閘門運行過程中的摩擦力。

7）閘門升降過程中主輪因軸套銹蝕造成轉動不靈活，滾動摩擦力轉化為滑動摩擦力，同時主軌道存在局部高點，主輪受局部摩擦力作用導致閘門無法下落。

3" " 處理措施

結合電站技術人員原因分析成果與現場實際情況，參考相關設計安裝標準及同類故障處理方法[1-3]，電站采取了以下處理措施。

3.1" " 啟閉機動滑輪檢查與處理

按平面閘門安裝技術標準要求對閘門做靜平衡試驗，對閘門傾斜度、傾斜量進行現場實測，具體方法如下：將閘門吊離地面100 mm，采用水準儀測試閘門左、中、右底部高程。

根據實測數據發現閘門傾斜度、傾斜量超出標準要求，通過調整啟閉機安裝水平度（基座底部加墊子），對動滑輪進行分解檢修并調整動滑輪水平高度，調整啟閉機兩根鋼絲繩長度，將閘門兩側高程偏差控制在2～3 mm內。

3.2" " 啟閉機限位裝置檢查與處理

調整限位裝置，使得閘門全關后啟閉機鋼絲繩略有松軟。

3.3" " 閘門檢查與處理

1）閘門門體檢查與處理。

按照門體安裝技術標準對閘門進行檢查，嚴格執行門葉橫向彎曲度不超過6 mm，門葉豎向彎曲度不超過4 mm，對角線偏差不超過6 mm，扭曲不超過4 mm的要求。

2）水封檢查與處理。

參照沖砂閘門止水裝置設計圖紙，水封實際位置與設計位置（P頭最高點到門體面板為140 mm）實測誤差不大于2 mm，水封表面平度2 mm，壓縮量為2～3 mm。復核尺寸可知，無須更換新水封。

3）主輪、軌道檢查與處理。

對主輪按照以下安裝技術要求進行檢查：滾輪應轉動靈活，無卡滯現象；滾輪踏面均與主軌道面接觸。對主軌按照以下安裝技術要求進行檢查：主軌安裝平整，兩側軌道在同一平面上，主軌道表面最高點與最低點之差應小于2 mm。

檢查后發現主輪轉動不靈活，卡滯現象嚴重，對主輪進行分解檢修，更換軸套為銅基鑲嵌自潤滑型軸套；對主軌平面進行軌道補焊處理；對閘門門槽、滾輪等部件銹蝕部位進行除銹處理；對閘門主輪、吊耳軸銷等部位注油。

4）側向裝置、側軌檢查與處理。

根據側向裝置安裝技術要求進行檢查：側輪應轉動靈活，側輪踏面應在同一平面內；側輪踏面最高點與側軌道面間隙不大于10 mm，側軌道面的最高點與最低點之差應小于2 mm。

經檢查發現側輪與側軌軌道面單側配合間隙過大，如圖6所示。因此，針對側軌軌道面整段補焊不銹鋼板，如圖7所示，針對部分脫落側軌基礎進行灌漿處理。更換側輪裝置，將兩側側輪與軌道面單側配合間隙均控制在10 mm以內，更換后保證側輪轉動靈活、不卡滯。對側輪銹蝕部位進行除銹、注油處理。

3.4" " 水封檢查與處理

檢查止水橡皮表面是否光滑平直，其厚度極限偏差為±1 mm，截面其他尺寸的極限偏差為設計尺寸的2%。閘門處于工作狀態時，止水橡皮的壓縮量應符合設計規定，并進行透光檢查或充水試驗。檢查閘門節間水封及側水封，視老化、缺損情況進行更換。

3.5" " 啟閉機鋼絲繩處理

將啟閉機鋼絲繩更換成耐水腐蝕不銹鋼絲繩。

4" " 結束語

水電站沖砂閘在使用過程中，隨著年限的增長，動水關閉不嚴問題變得尤為普遍。一方面，國內許多專家和學者在水電站沖砂閘的設計、制造和安裝方面開展了積極探索[2-6]，有效防止了該現象的過早出現；另一方面，部分電站結合自身實際，針對沖砂閘動水關閉不嚴問題開展了各種技術改造，取得了一定成效。本文針對水電站沖砂閘門動水關閉不嚴的問題進行了深入研究。通過現場觀測、原因分析，并參考相關技術標準，提出了完整的技術改造方案。經改造，沖砂閘門動水關閉已正常，鋼絲繩檢查情況良好，確保了水電站的穩定運行。研究結果表明，采取合理的改造方案，可以有效解決沖砂閘門動水關閉不嚴的問題，提高水電站運行的安全穩定性。此外，本研究可為其他水電站同類型故障提供可行的解決方案，對水電站沖砂閘門動水關閉問題的處理具有一定的參考價值。

[參考文獻]

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[6] 陳曉蕾，張偉，謝玨.趙山渡泄洪閘滲漏原因分析及處理[J].浙江水利科技，2011（4）：48-49.

收稿日期：2024-08-26

作者簡介：劉江（1986—），男，湖北英山人，高級政工師，工程師，主要從事水電及新能源企業管理工作。