一種水電站平板式尾水閘門漏水封堵裝置的研究與應用

劉吉康

摘 要：電站在實際運行、檢修過程中，由于尾水閘門因閘門槽不規則，導致尾水閘門落下后關閉不嚴，在機組檢修或消缺需排空尾水管及蝸殼內積水時，存在很大的困難和風險。本文通過對中山包水電站尾水閘門漏水原因的分析，結合現場實際研究并制造出一種尾水閘門漏水封堵裝置，有效解決了中山寶水電站平板式尾水閘門止水效果不良而導致的漏水情況。

關鍵詞：水電站 尾水閘門 漏水封堵裝置

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（b）-0106-02

中山包水電站位于廣西隆林縣和貴州安龍縣界河南盤江下游河段上，為引水式水電工程，以發電為單一目標。電站裝機40MW，多年平均發電量3億kW·h。

目前采取的封堵措施是請專業的潛水員下到水底將閘門用千斤頂頂住，消除閘門與門槽之間的縫隙達到止水目的，但這種方法存在以下問題。

（1）在發生緊急或重大缺陷需關閉尾水閘門時，需臨時邀請專業潛水員進行作業，這要等待很長的時間才能到達現場（最近的專業潛水工一般需要10h到現場，到達現場后還需準備約2h，水下封堵工作約2h），若聯系不上專業的潛水，等待其到現場處理的時間不能預知；嚴重影響機組的安全穩定運行。

（2）從安全角度考慮，潛水工水下作業屬高風險作業，作業人員的安全得不到保障。

（3）從經濟角度考慮，每年能夠預知至少要落一次尾水閘門，價格昂貴，從長遠考慮很不經濟。

為此，電站技術人員經過認真的分析、討論，查找了平板式尾水閘門止水效果不良的原因，設計開發了一套專門的中山包閘門封堵裝置。

1 平板式尾水閘門止水效果不良原因分析

現有水電站尾水閘門止水方式為依靠尾水向閘門背部加壓，使閘門向門槽內部擠壓，壓縮閘門的密封材料從而達到止水的目的。而實際尾水閘門在落下尾水門槽進行止水時，經常存在一些情況導致止水效果不好，影響尾水管排水時間甚至閘門不能止水漏水過大導致尾水管內積水不能排空。

在實際運行中，存在影響止水效果的情況有如下幾種。

（1）尾水位較低，尾水對閘門加壓不夠，閘門密封材料的壓縮量不夠，達不到止水效果。

（2）尾水閘門落下時位置有偏差，為了尾水閘門落下過程中，保證閘門的密封材料不與門槽刮擦而損壞密封材料，尾水閘門門槽一般較閘門寬；在尾水閘門落下剛開始排尾水管內積水時，尾水管內水壓和尾水水壓相同，此時尾水無壓力對閘門進行加壓，需待尾水管內積水排除一部分尾水管內和尾水形成壓差才能進行有效止水；如果尾水閘門落下位置為靠近門槽外側，閘門密封材料沒有靠近門槽內側，則尾水管內積水不能有效排出，內外不能形成壓差，則達不到止水效果。

（3）尾水閘門及門槽在長期運行過程中，由于在操作尾水閘門時不能實時監控水下作業，只能通過水面上的情況間接監控水下作業情況；閘門操作時可能刮擦門槽等，導致門槽或閘門封水部位變形或損壞，此時尾水對閘門加壓止水已達不到原來的效果，需更大的壓力才能保證止水效果。

上述幾種不能有效止水的情況，在實際工作過程中，往往不是單一情況存在，可能多種情況并存，導致尾水閘門止水效果不良。

為避免該類型尾水閘門止水效果不良的現象發生，也出現了一些技術產品，如液壓止水鋼閘門，但該類閘門的液壓止水裝置為固定在閘門上的結構不能拆卸，由于尾水閘門大部分時間是停留在不落下的狀態，液壓止水裝置受到自然條件影響，會急劇加速老化，嚴重影響使用壽命。且該類液壓止水鋼閘門的控制回路是所有液壓止水裝置均使用同一回路進行，當有一個止水裝置發生滲漏而不能及時補充壓力油的時候，所有的液壓回路都會泄壓，直接導致閘門止水效果。

2 平板式尾水閘門漏水封堵裝置的研究

針對中山包電站尾水閘門止水存在的問題，結合電站特點，設計開發了一套平板式尾水閘門漏水封堵裝置。

2.1 裝置的組成

在現有的尾水閘門1背部焊接四個頂推裝置支撐座4，位置處于閘門背部四角能承受閘門壓力且在尾水門槽2內部處，將尾水閘門止水頂推裝置5用螺栓固定在支撐座上，將尾水閘門止水頂推裝置液壓操作系統6引到門槽外。

頂推裝置5使用螺栓固定在支撐座4上，以便在尾水閘門1不落下時能方便拆卸，對頂推裝置5進行維護保養，不致頂推裝置及液壓操作系統6在露天的環境下加速老化減少使用壽命。

尾水閘門止水頂推裝置5由四個液壓缸a/b/c/d以及液壓操作系統6組成，液壓缸為前后兩腔式液壓缸，液壓操作系統根據尾水閘門落下位置進行配置。

機械部分連接關系：支撐座4焊接在尾水閘門1上，頂推裝置液壓缸使用螺栓固定在支撐座上。

液壓操作系統連接關系：油泵與二位四通電磁閥I相連，二位四通電磁閥I與分流閥i相連分流壓力油至分流閥j/k，再與三位四通電磁閥A/B/C/D相連，最后連接到液壓缸的前、后腔。

液壓缸前腔油管分流一路與液壓鎖e/f/g/h控制腔相連，以控制液壓鎖。

油泵出口到二位四通電磁閥I前的管路分流一路與壓力開關J及安全閥L相連。

液壓缸a/b/c/d到液壓鎖e/f/g/h中間回來分流一路與壓力開關E/F/G/H相連。

三位四通電磁閥：開位時供油管接通液壓缸后腔，回油管接通液壓缸前腔；關位時供油管接通液壓缸前腔，回油管接通液壓缸后腔；中間位時供油管鎖閉，排油管接通液壓缸前腔及后腔。

二位四通電磁閥：開位是油泵接通供油管，回油管接通集油槽；中間位時油泵接通集油槽，供、排油管鎖閉。

2.2 工作過程

尾水閘門落下后，按下液壓系統操作頂起控制按鈕，程序控制三位四通電磁閥A/B/C/D動作至開位，二位四通電磁閥I動作至開位，油泵P啟動將壓力油通過供油管路經分流閥i/j/k將壓力油通至液壓缸后腔，將液壓缸頂出，起到輔助尾水閘門止水作用；在液壓缸a/b/c/d后腔達到設定壓力時，壓力開關J動作控制三位四通電磁閥A/B/C/D至中間位，將液壓鎖e/f/g/h控制壓力油及液壓缸前腔壓力油泄壓，保證液壓缸在頂起狀態；油泵平P停止工作且安全閥L動作將供油管路內壓力油泄壓，油泵停止工作延時30s后二位四通電磁閥I動作至中間位，液壓缸a/b/c/d后腔通過液壓鎖e/f/g/h保壓在頂起狀態，保證止水效果。endprint

在保壓過程中，如果液壓缸a/b/c/d后腔某一個或多個發生滲漏，當壓力低至設定低壓值時壓力開關E/F/G/H動作報警，滲漏的液壓缸對應的三位四通電磁閥A/B/C/D動作至開位，二位四通電磁閥I動作至開位，油泵P動作對滲漏的液壓缸進行補油，補油至設定壓力時，壓力開關J動作控制三位四通電磁閥A/B/C/D至中間位，油泵平P停止工作且安全閥L動作將供油管路內壓力油泄壓，油泵停止工作延時30s后二位四通電磁閥I動作至中間位。

在需要將尾水閘門提起時，按下液壓系統操作落下控制按鈕，程序控制三位四通電磁閥A/B/C/D動作至關位，二位四通電磁閥I動作至開位，油泵P啟動將壓力油通過供油管路經分流閥i/j/k將壓力油通至液壓缸前腔以及液壓鎖e/f/g/h控制油路，液壓鎖打開，液壓缸收回；在液壓缸a/b/c/d前腔達到設定壓力時，壓力開關J動作控制三位四通電磁閥A/B/C/D至中間位，將液壓缸泄壓；油泵平P停止工作且安全閥L動作將供油管路內壓力油泄壓，油泵停止工作延時30s后二位四通電磁閥I動作至中間位。

3 平板式尾水閘門漏水封堵裝置的優點

（1）該裝置能對尾水閘門進行有效加壓，在不利于尾水閘門止水的情況下保證尾水閘門的止水效果。

（2）該裝置使用同步回路，保證各個液壓缸動作同步，使閘門密封壓縮量均勻。

（3）該裝置的各液壓缸均有獨立的控制電磁閥，可在閘門某位置密封需要增加壓縮量時，單獨供油。

（4）該裝置的各液壓缸均有獨立的液壓鎖，當某個液壓缸發生滲漏時而系統不能及時補充壓力油時，只有滲漏的液壓缸會失壓，其余的液壓缸仍然能保持壓力，仍可保證閘門的止水效果。

（5）該裝置結構簡單，止推裝置通過螺栓與尾水閘門連接，在尾水閘門提起狀態時可以便捷地將止推裝置拆卸，避免止推裝置和尾水閘門長期連接受自然環境影響，加速老化影響使用壽命。

（6）該裝置通過壓力開關、電磁閥等電氣元件，經自動控制程序控制，可以自動對滲漏的液壓缸進行單個獨立的補油，保證尾水閘門的止水效果。

4 結語

通過以上對中山包平板式尾水閘門止水頂推裝置的研究，成功地解決了中山包電站尾水閘門關閉過程中漏水的問題，而且該裝置操作簡單、安全、快捷、不用下水，安全性高，經濟效益明顯，具有一定的推廣價值。endprint