向家壩升船機閘首工作門內引排水改進分析

王一帆

摘 要：向家壩升船機上、下閘首工作門布置在上閘首的末端、下閘首的起始端，是升船機船廂室的上、下游擋水設施，閘門型式為下沉式平面定輪閘門，工作時閘門處于懸吊擋水狀態。在停航期間對閘首工作門內的滲漏水進行封堵、引排改造，通過現場分析、發明新型專用小工具、運行調試等手段進行分析研究，閘首工作門內滲漏水進一步得到改善，保證向家壩升船機的安全、高效運行。

關鍵詞：向家壩升船機;閘首工作門;改進

中圖分類號：TV663? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）09-0081-03

向家壩升船機作為中國第一座自主設計的齒輪齒條爬升式升船機，升船機最大提升高度114.2米，是世界提升高度最大的升船機。向家壩升船機閘門型式為下沉式平面定輪閘門，工作時閘門處于懸吊擋水狀態，閘門有水啟閉，啟閉機采用雙吊點液壓啟閉機，為保證工作閘門在長期懸吊擋水狀態下的安全，在閘門上部兩側設置液壓穿銷鎖定裝置，閘門在任何工作位置鎖定裝置的銷軸均處于穿銷位置，液壓啟閉機發生事故時，由鎖定裝置承受工作閘門的荷載。與其他擋水閘門不同的是，向家壩升船機工作閘門結構復雜，分別還布置了有通航閘門、液壓系統現地站、對接密封裝置、對接充泄水系統等系統。

對接充泄水系統用于對船廂與工作閘門之間的間隙進行充（泄 ）水和調節承船廂內的水深，它由4臺凸輪雙向可逆泵額定流量為1200m3/h，揚程6m。閘首通航閘門分別布置在閘首工作閘門門體上部的凹槽結構中，與工作閘門一起作為升船機船廂室的上、下游擋水設施。閘門型式為轉鉸式平面臥倒門，面板、支承和水封均設置在背水面，以工作閘門凹槽結構兩側和底部的門檻作為支承面和止水面。對接密封裝置與閘首通航門、工作門鎖定共用一套液壓系統，泵站布置在閘首工作門（門葉間隙）內，每套泵站設二臺手動變量泵-電動機組，同時開啟互為備用。本文重點分析閘首工作門內引排水改造。

1 閘首工作門內滲漏水來源分析

1.1 通航門支鉸裝置

通航閘門是船只進出船廂的通道，通航閘門孔口寬度12.0m，底部門檻以上閘門高度4.35m，通航水深保持在3.00m～3.50m 的范圍。當上、下游水位變化超出通航閘門的適應能力時，通過提升或下放工作閘門進行調節。通航門支鉸裝置通過螺栓連接固定在閘首工作門上，升船機通航過程中，螺栓連接處于水面以下，水流通過螺紋進入閘首工作門內。下閘首工作門如圖1所示。

1.2 對接充泄水系統

對接充泄水系統主要由4套凸輪雙向可逆泵及電機、2套凸輪自吸泵及電機、4個臨時儲水箱以及管道、閥門、電氣控制設備等組成。每臺可逆水泵容量1200m3/h，揚程6.0m。輔助泄水系統水箱總有效容積≥5.0m3，每條排水管上布置1臺凸輪自吸泵，單臺水泵容量20m3/h，揚程15.0m。輔助泄水系統上端為適應對接密封框的伸縮，采用軟管裝置連接，所有管道采用法蘭連接。因為在充泄水過程中震動較大，且每天動作次數較頻繁，導致接頭松動和橡膠軟管老化，從而引起滲漏水流入工作閘門內。充泄水系統如圖2所示。

1.3 對接密封框裝置

對接密封裝置的作用是升船機的承船廂與閘首實現對接的密封止水裝置，密封框與閘首工作閘門之間的密封采用C形橡膠，與船廂端面的對接密封采用L形水封（如圖3）。因為橡膠的老化和設計的不合理，每當船廂解除對接時，對接充泄水系統啟動，密封框退回，C形橡膠底部會殘留少量余水，它會沿著螺栓孔和間隙流向工作閘門內。

2 優化改造方法和結果

2.1 支鉸裝置改造

2019年向家壩升船機第一次停航維保期間，把支鉸裝置連接螺栓更換為紫銅材料制作，表面粗度不低于Ra0.4的防水墊片和機械性能等級為A2-70的帶帽螺母，如圖4、5所示。根據液體泄漏速度式：

2.2 對接密封框改造

2019年停航維保期間，對其進行改造，將原來的全螺紋螺栓更換為半螺紋螺栓，并且在螺桿端部涂抹密封膠，一方面螺栓與橡膠接觸面沒有螺紋更利于密封，另一方面水封內側的受力面作用在光滑平整沒有螺紋的部分，可以降低剪切力，防止水封螺栓孔處出現細小豁口，導致滲漏水從該處流入工作門內。

經過長期觀察，對接密封框的滲漏水大部分都沿著C型橡膠積累在對接密封框靠下游側金屬結構上面，為了防止水長時間積累在這里，升船機維護分部在對接密封框金屬結構后面用不銹鋼做了一個排水槽，四周用密封膠封上，然后用排水管將水直接引入下閘首集水井。如圖6、7所示。

2.3? 下閘首工作門改造

從2018年5月26日試通航開始，巡檢中發現下閘首工作門內的水有一部分來自于門外，在保證不影響升船機正常運行的前提下，我們在下閘首工作門靠船廂側門葉之間加裝了用亞克力制作的擋水板，阻斷了來自外界的水源。如圖8所示。

3 結果與討論

在升船機運行過程中，滲漏水會對相關設備帶來極大安全隱患，而隨著時間的推移，這種不利的影響會越發顯著。優化改進過后的下閘首工作門，通過每天的巡檢記錄及設備的運行工況，明顯改善了工作門內滲漏水的問題，試驗結果驗證該方法是完全可行的，提高了向家壩升船機安全運行的可靠性。

參考文獻：

[1]金海軍， 孫文才， 秦武等. 向家壩升船機閘首工作閘門門體制造工藝探討[J]. 水電與新能源， 2017（02）： 10-13.

[2]王鵬，金海軍、孫文才， 秦武. 向家壩升船機下閘首工作閘門安裝技術[J]. 水電與新能源， 2018（10）： 21-22.