潛水平板閘門失效分析及處理

王運喜，韓 超，梁雄杰，牛柱強

（中核核電運行管理有限公司，浙江海鹽 314300）

0 引言

秦二廠 3/4#機組 4臺海水隔離閥（3CRF121VC/3CRF122VC/4CRF121VC/4CRF122VC）檢修的先決條件是CC井和CC2井的潛水平板閘門能有效隔離住海水，用潛水泵將海水隔離閥涵道內的海水抽干。在機組大修期間，CC井閘門和CC2井閘門下閘以后，用潛水泵抽CC井閘門和CC2井閘門之間的海水，始終無法使CC井閘門和CC2井閘門之間的海水下降，閘門前后無法形成液位壓力差，CC井閘門和CC2井閘門不能起到密封作用，在多次重復下閘CC井閘門和CC2井閘門后，依然沒有效果。

1 故障分析

從人、機、料、法、環5個方面，分析CC井閘門和CC2井閘門無法起到密封作用的原因，最終將原因鎖定，即CC井閘門和CC2井閘門尺寸大，且CC井閘門和CC2井閘門之間的管道口徑大、距離遠，潛水平板閘門本身使用的密封件與閘門軌道密封無外力作用，潛水泵無法及時排除從閘門軌道與密封件之間滲漏的海水，使CC井閘門和CC2井閘門前后無法形成液位壓力差，閘門無法達到密封效果。

2 故障處理

2.1 總體思路

結合閘門工作原理、結構特點和操作方法，將CC井和CC2井原正向止水非液壓式的潛水平板閘門改造成正向止水液壓式的潛水平板閘門。

正向止水非液壓式的潛水平板閘門原理：閘門由門葉、導向及止水裝置和吊耳等組成。通過閘門前后液位壓力差將門葉等結構承受的壓力荷載傳遞給導軌、門楣等埋固部分，形成止水面以獲得閘門良好的止水性能。

正向止水液壓式的潛水平板閘門原理：閘門由裝有液壓千斤頂的閘門及高壓電動油泵站等組成，與閘門導軌配合使用。通過高壓電動油泵站，將液壓油經過高壓軟管輸入千斤頂工作缸，將活塞頂起，壓緊閘門導槽使閘門的密封件貼近閘門槽的止水面，達到止水的目的，同時用潛水泵抽出閘門后涵道內水，通過閘門前后形成的液位壓力差，進一步達到止水的目的。

2.2 方案設計

對CC井和CC2井原潛水平板閘門進行尺寸實測，結合CC井和CC2井閘門洞口土建圖紙，設計出對CC井和CC2井液壓式潛水平板閘門。CC井和CC2井液壓式潛水平板閘門技術參數見表1，液壓系統主要技術參數見表2。

表1 閘門本體主要技術參數

表2 閘門液壓系統主要技術參數

2.3 CC井液壓式潛水平板閘門方案適用性分析

（1）閘門有限元模型。為了研究CC井液壓式潛水平板閘門所承受的應力情況，工作人員對CC井液壓式潛水平板閘門建立了三維模型，進行詳細的有限元網格劃分，以獲得高精度的應力分析。CC井液壓式潛水平板閘門有限元分析見圖1。

約束：閘門面板正面上六塊滑塊的上表面固定約束，校核時，未考慮密封裝置的彈性接觸，比實際工況更嚴格。

載荷：20 m靜水壓力，作用于閘門背部面。

圖1 CC井液壓式閘門有限元分析

（2）分析結果。設定在最大水位壓力下（20 m水位差）的工作情況，分析CC井液壓式潛水平板閘門所承受的應力。根據有限元分析，閘門受到的應力見圖2。

圖2 CC井液壓式潛水平板閘門應力

在最大水位壓力下（20 m水位差）的工作情況，CC井液壓式潛水平板閘門主體部分最大應力225.1 MPa，CC井液壓式潛水平板閘門所使用材料為Q235，屈服應力為235 MPa。結果表明CC井液壓式潛水平板閘門主體部分最大應力小于其屈服應力，滿足技術規格書中0.2 MPa（20 m水位差）的強度要求。

2.4 CC2井液壓式潛水平板閘門方案適用性分析

（1）閘門有限元模型。為了研究CC2井液壓式潛水平板閘門所承受的應力情況，工作人員對CC井液壓式潛水平板閘門建立了三維模型，進行詳細的有限元網格劃分，以獲得高精度的應力分析。CC2井液壓式潛水平板閘門有限元分析模型見圖3。約束：閘門面板正面上6塊滑塊的上表面固定約束，校核時未考慮密封裝置的彈性接觸，比實際工況更嚴格。載荷：20 m靜水壓力，作用于閘門背部面。

（2）分析結果。在最大水位壓力下（20 m水位差）的工作情況，分析CC2井液壓式潛水平板閘門所承受的應力。根據有限元分析，閘門受到的應力見圖4。

在最大水位壓力下（20 m水位差）的工作情況，CC2井液壓式潛水平板閘門主體部分最大應力252.31 MPa，CC2井液壓式潛水平板閘門所使用材料為Q345，其屈服應力為325 MPa。結果表明CC2井液壓式潛水平板閘門主體部分最大應力小于其許用應力，滿足技術規格書中0.2 MPa（20 m水位差）的強度要求。

圖3 CC2井液壓式潛水平板閘門有限元分析

圖4 CC2井液壓式潛水平板閘門應力

2.5 結論

通過以上計算分析，工作人員校核了在最大水位差（20 m水位差）情況下，CC井和CC2井液壓式潛水平板閘門所承受的應力可以滿足要求。本次計算是按照最大水位差（20 m水位差）進行校核，實際上，這種是比較保守的方法，因為根據現場實際情況，CC井液壓式潛水平板閘門使用一般為10 m水位差，CC2井液壓式潛水平板閘門使用一般為3 m水位差，閘門所承受的應力要比實際計算小一些。因此可以得出結論，本次計算的閘門安全裕度大，可以滿足閘門的使用要求。

3 結束語

對于CC井和CC2井原閘門不能有效止水的問題，正向止水液壓式的潛水平板閘門達到止水預期效果，使CRF121VC/CRF122VC閥門檢修工作得以實現，為電廠避免了較大的經濟損失。