新型表孔弧門側水封結構在阿海水電站的應用

李福年，楊 浩，薛德惠

（1.華電云南發電有限公司，云南 昆明 650228；2.云南騰標橡塑有限公司，云南 昆明 650228）

新型表孔弧門側水封結構在阿海水電站的應用

李福年1，楊 浩1，薛德惠2

（1.華電云南發電有限公司，云南 昆明 650228；2.云南騰標橡塑有限公司，云南 昆明 650228）

鋼閘門是水電工程水工建筑的重要組成部分，而水封裝置又是鋼閘門的重要部件，是保證閘門密封止水的直接表現。本文通過分析阿海水電站表孔弧型閘門漏水原因及側水封結構特點后，對側水封結構型式進行了行之有效的技改并取得較好的止水效果，給大孔口尺寸的表孔弧門止水措施提供一定的借鑒。

新型結構；側水封；表孔弧門；阿海水電站

1 基本概況

阿海水電站位于云南省麗江市下轄的玉龍與寧蒗兩縣交界的金沙江中游河段，上游為梨園水電站，下游為金安橋水電站，總裝機容量2 000 MW，電站為一等大(1)型工程，主要水工建筑物由大壩、泄洪消能、沖沙建筑物和引水發電建筑物組成[1]。其中大壩左岸溢流表孔布置5孔5扇露頂式弧形工作閘門，孔口尺寸13 m×20 m(凈寬×凈高)，設計水頭20 m，面板曲率半徑21 m，底檻高程EL.1483.55 m，支鉸高度11.5 m，閘門總水壓力32 800 kN[1]。閘門采用主橫梁、斜支臂的結構形式，圓柱鉸支承；閘門兩側止水為“L型內R直角”型水封，底止水為板型水封；閘門的操作條件為動水啟閉，可局部開啟。

每扇弧形工作閘門采用一套懸掛式雙缸液壓啟閉機操作，每套液壓啟閉機由單獨的液壓泵站控制，其中啟閉機液壓系統設有雙杠同步裝置。油缸的上端鉸支在閘墩上部的鉸軸上，油缸活塞桿的下端與閘門下主梁兩端后翼緣上的吊耳相連。液壓啟閉機主要工作參數有：液壓啟閉機容量2×3500kN，最大行程8.8m，工作行程8.5m，油缸活塞桿直徑φ280mm，啟門速度0.8 m/min，閉門速度0.5 m/min，桿腔計算壓力19.6 MPa，無桿腔計算壓力1.0 MPa，閘門下滑允許值200 mm。

2 表孔弧門側水封止水現狀

阿海水電站表孔弧形工作閘門自2012年6月投運以來，4個主汛期啟閉運行相對頻繁，因閘門門葉與門槽側軌的間隙不均勻，在閘門啟閉運行時存在閘門左右擺動的現象，造成閘門單邊漏水、個別部位射水，甚至局部水封因閘門油缸不同步等因素造成擠壓有內翻、外翻或扯斷裂情況的發生，已嚴重影響閘門整體封水效果。

3 原因分析

目前，我國大多數水電站如漫灣、天生橋、景洪、小灣、糯扎渡、金安橋、阿海、梨園及觀音巖等工程的表孔弧形工作閘門側水封均采用普通的L型水封，其外形結構有“L型內R直角”和“L型外R直角”兩種，（見圖1與圖2）。水封封水本體工作面普遍采用橡膠、橡塑或水封本體夾帶帆布復合形式，水封止水面與不銹鋼軌道的貼合則是依靠兩個力的作用[2]：一是水封安裝時預壓縮4 mm左右的壓縮量而產生的彈性力；二是弧形工作閘門門葉迎水面的水壓力。因此，如果弧門門葉、水封和弧門埋件的制造安裝質量均滿足規范要求時，在上述兩個力的作用及側止水水封無破損的情況下，側止水水封的P型頭部與不銹鋼側軌道能夠貼合緊密，保證弧門的止水效果。

從普通L型水封外形結構特點來看，兩種結構的水封在實際應用中各有優缺點。“L型內R直角”其優點是：密封工作點A是水封與側軌面是面接觸，庫區容量越大、水頭越高水封密封性能越好；當閘門在啟閉過程中出現左右擺動，且擺動范圍不超過水封壓縮余量（B至C點的距離）時能夠滿足封水要求。其缺點是：一是留有水封壓縮余量較小，二是閘門在啟閉運行時對自動糾偏系統依賴嚴重；若一旦造成自動糾偏系統失效且門葉與側軌間隙超規范時，使得閘門向某一側繼續偏行導致水封擠壓破損或剪切報廢，在嚴重情況導致閘門面板與側軌面接觸切削損壞側軌。“L型外R直角”其優點是：水封的壓縮余量相對較大（B至C點的距離），閘門在啟閉運行中左右擺動的幅度相對較大。其缺點是：在水封與門葉之間有較大間隙的情況下可能發生水封翻轉，特別是庫區容量越大、水頭越高時，水封的承受壓力越大越容易造成水封翻轉，此時啟閉閘門同樣會導致水封擠壓破損、剪切報廢。

圖1

圖2

另外，在閘門實際運用中，門葉、水封和側軌在制造安裝過程中不可避免地會出現偏差，比如：閘門兩支臂長短不一、門槽安裝時側軌直線度超標、側水封壓縮量偏小，尤其是當正（負）偏差相疊加時，很容易使門葉和側軌的制造安裝偏差超出規范要求。同時，還會有啟閉機自動糾偏系統失效、閘門啟閉時水封沒有水潤滑等現象發生。綜上所述種種因素導致閘門封水不嚴、漏水量超標，從而造成浪費水資源并影響大壩的整體感觀效果。

4 漏水處理的技術改造與實施

4.1 新型通用水封選型

從阿海水電站表孔工作弧門運行現狀來看，原設計所采用的“L型內R直角”水封已不能滿足封水效果，在閘門檢修時采取了復測閘門形位尺寸、閘門側輪拆卸保養、優化閘門運行工況等措施，通過分析閘門側水封結構形式并結合現場實際情況對側水封進行技改，定制非標截面尺寸、加寬水封壓板、優化閘門液壓系統和增加潤滑水系統從而消除閘門水封存在的漏水、射水等缺陷，恢復閘門正常的工作狀態，確保閘門運行可靠、安全。

圖3

圖4

結合“L型內R直角”和“L型外R直角”側水封運行特點，將其結構形式優化成“L型圓頭”（見圖3）。“L型圓頭”水封結構的物理指標仍沿用國家或行業對橡膠水封本體的技術要求，即在水封工作面上貼附有聚四氟乙烯帶或主體里夾帆布，并在模具中加壓、加溫和橡膠一起一次硫化粘合而成。能適用于各類大壩表孔溢洪弧門的側水封，封水性好、摩擦系數低、壓縮余量大、抗沖擊性和抗老化性好，耐酸、堿性；新水封的設計即對水封的外形、材質的配方等有關指標做適當的調整。做到有強度有韌性，有彈性有塑性[3]。

4.2 具體實施

在水封實際的技改過程中，對水封安裝工藝做了必要的的調整（見圖4)。側水封在安裝使用時，主要附件包括：1側水封、2水封壓板、3門葉面板，將側水封安裝在閘門面板兩側端，并通過4壓緊螺栓由上至下依次穿過閘門面板并配帶有5螺母旋轉緊固將1側水封緊緊固定在閘門面板上。

（1）水封外形尺寸的調整，水封在壓板部位的厚度由12mm調整至15mm，止水側厚度調整至19mm，迎水面開角由100°調整至110°；同時水封在滿足規范要求的物理性能指標前提下，邵氏硬度調整為57A。

（2）水封壓板的更換，壓板寬度由65 mm調整至75 mm。在水封安裝前，將壓板預排至門葉上并以門葉現有的孔為基準進行壓板孔位標記，然后采用磁力鉆對壓板鉆孔；再對水封和壓板一并預排列擺放安裝部位，逐一對水封沖孔，孔徑比螺栓小1～2 mm，從而保證水封、壓板、門葉三部件的螺釘孔配合準確，并保證水封與連接螺釘孔留有足夠的壓縮量[4]。

（3）在側水封安裝時，側水封與門槽側軌間的預壓縮量調整至5 mm。

5 效果評價與結束語

L型圓頭側水封在阿海水電站表孔弧門改造中的應用并經過一個汛期的驗證，L型圓頭側水封應用取得了較好的封水效果。該水封結構，其特征在于改變了傳統側水封外型，增加了水封與門槽側軌間的壓縮量和調整的余度，杜絕了門葉與側軌存在較大間隙時水封的翻轉，降低了弧門運維成本，方便了水電工程設計人員對水封型號的選擇，也彌補了傳統水封結構的不足。

需要注意的幾個問題：

（1）加強設備制造、安裝質量管控，對閘門及門槽形位尺寸進行最優控制，對側軌面的水泥砂漿等雜物務必清除[5]，運行時對行程傳感系統、液壓系統進行維護、優化及調試，使閘門運行在最優的工況中。

（2）增設水封自動潤滑水系統，確保閘門在啟閉全程中，潤滑水系統在水封運行軌跡上噴水，使水封與側軌接觸面始終保持濕潤。

（3）由于閘門長期暴露在室外，風吹雨淋造成閘門側輪潤滑生銹等致使側輪運行工況差，出現側輪滾動失效，需定期對側輪進行拆卸保養及回裝，并調整相應側輪墊板。

[1]生永貞.阿海水電站金屬結構設計布置[J].云南水力發電，2012，28（3）:85-88.

[2]揭子義.烏江彭水電站表孔弧門水封漏水原因分析[J].水電與新能源，2013（S1）:119-121.

[3]李國瑞.大河水庫（電站）泄洪洞工作閘門水封破裂的分析處理[J].甘肅水利水電技術，2004，40（3）:215-216.

[4]SL635-2012水工金屬結構安裝工程施工質量驗收評定標準[S].

[5]李福年，羅永強，楊曉泰.阿海水電站金屬結構安裝工程項目過程管理[J].云南水力發電，2012，28（3）:42-43.

TV663

B

1672-5387（2017）06-0030-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.06.011

2017-03-13

李福年（1982-），男，高級工程師，從事水電站工程建設管理工作。