大型泄洪閘弧門支鉸檢修探索

中國水電顧問集團桃源水電廠 鄧順亞

1 引言

某水電廠位于湖南省桃源縣城沅水流域，是沅水干流河段的第14個梯級電站，也是沅水干流最末一個梯級電站。電站總裝機180MW，設置9臺燈泡貫流式機組，單機容量20MW。25孔泄洪閘布置在廠房左、右兩側，其中右河槽布置11套弧門及液壓啟閉機，左河槽布置14套弧門及液壓啟閉機，左、右河槽上游各布置1套浮式檢修門用于泄洪閘設備檢修時擋水，該水電站泄洪閘壩頂未布置壩頂門機，當泄洪閘弧門設備檢修工作需要大t 位吊裝時，設計建議采用大型浮吊完成泄洪閘設備檢修大件吊裝工作。

該水電廠水庫上游蓄水位39.50m，枯水期下游水位29.44m。根據泄洪閘弧門運行情況，該水電站#22弧門支鉸在日常運行時存在異響，計劃在枯水期對泄洪閘#22弧門支鉸更換支鉸裝置自潤滑球軸承，弧門活動支鉸重11.5t，枯水期由于水位太低無法在弧門下游布置大型浮吊，需要根據現場實際情況重新考慮弧門支鉸檢修方案[1]。

2 該水電廠泄洪閘概況及設備參數

2.1 該水電廠泄洪閘概況

該水電廠共25孔泄洪閘，左河槽14孔，右河槽11孔。泄洪閘孔口寬度20.0m，泄洪閘閘門采用弧形閘門，弧門啟閉設備采用1套2×2600kN 液壓啟閉機。泄洪閘底檻高程26.0m，弧門擋水水位39.50m，下游最低運行水位29.44m，弧門上游側閘墻端部和底坎預埋止水鋼板用于檢修時浮式檢修門擋水。

2.2 該水電廠泄洪閘弧門技術參數

該電廠泄洪閘弧門結構型式采用露頂式，弧門寬度20.0m,門葉高度 14.0m，設計水頭13.5m，弧門承受的總水壓力為21008kN。弧門門葉重116.9t，弧門支臂重65.4t，支鉸裝置重19.2t（其中固定鉸重5.6t、活動鉸重11.5t、支鉸軸重1.2t），支鉸裝置采用自潤滑球面滑動軸承。

3 該水電廠泄洪閘弧門支鉸檢修過程

該水電廠泄洪閘#22弧門支鉸檢修工作流程為：浮式檢修閘門轉運→弧門門葉及支臂固定→工作平臺搭設→支鉸軸拆除→活動支鉸座拆除→自潤滑球軸承拆除→新自潤滑球軸承安裝→活動支鉸座回裝→支鉸軸回裝→弧門門葉及支臂固定解除→電氣部分檢查及恢復→弧門動作試驗→浮式檢修閘門運回。

3.1 浮式檢修閘門轉運

浮式檢修門轉運工作包括閘門在門庫內排除檢修門門體內調節水、門庫門吊出、浮式檢修門運輸、浮式檢修門沉放等。

依次將6節檢修門庫門吊出，將浮式檢修門上的進、排水閥關閉，采用臨時水泵抽排浮箱內水，浮式檢修門上浮至8m 吃水深度。人工推動浮式檢修門出門庫，由臨時拖船牽引運輸至#22泄洪閘檢修門槽。浮式檢修門接近#22泄洪閘時，加大吃水深度至9.5～10.0m 避免浮式檢修門欄桿與閘頂相碰。當浮式檢修門在門槽內就位后將門體兩端用5t 手動葫蘆通過鋼絲繩與閘墩上埋設錨定裝置鏈接，通過葫蘆調節閘門橫向位置。打開上游側進水閥門水壓艙緩慢進水，使檢修閘門沉放到位[2]。

3.2 弧門門葉及支臂固定

弧門在全關狀態下固定支鉸座與活動支鉸座軸向中心線一致，此時活動支鉸座頂部與固定支鉸座底板距離為10cm，固定支鉸座預埋螺栓高出底板13cm，活動支鉸座在弧門全關狀態下無法吊出。根據現場實際測量需將弧門鎖定在12m 開度才能夠將活動支鉸座沿支臂端板向下拆除。弧門原有鎖定裝置設置弧門全開位置在弧門邊梁處安裝臨時鎖定座利用原有鎖定架將弧門臨時鎖定在12m 開度位置，臨時鎖定座型式參照弧門原有鎖定座，弧門臨時鎖定座如圖1所示。

圖1 弧門臨時鎖定座

3.2.1 弧門門葉固定

在弧門兩側邊底部、中部、端部六個位置用25×220×500鋼板，將弧門門葉與側軌固定，并在連接鋼板上方焊兩塊筋板與側軌連接，門葉固定如圖2所示。

圖2 門葉固定

3.2.2 支臂固定

在支臂與活動鉸座連接處靠上游2.5m 左右（錯開支臂靴板）的閘墻上安裝4塊25×240×400的基礎鋼板，每塊基礎板設4個M30地腳螺栓，地腳螺栓采用植筋的方式安裝。用200H型鋼將閘墻上的基礎板與弧門支臂水平連接作為水平支撐，在每個水平支撐上下部位設置斜撐予以加固，對支臂固定水平支撐部件進行了抗彎、抗剪、抗扭計算，4根水平支撐完全能夠承受弧門支臂的重量。

3.3 工作平臺的搭設

在支鉸裝置下方1m 左右的閘墻上，分兩層安裝6塊200×200×16基礎鋼板，每塊基礎鋼板植筋4根M20×250螺栓，上部3塊基礎鋼板用于焊接14槽鋼水平撐，下部3塊基礎鋼板用于焊接斜撐，在水平撐上部鋪設長度3m×2.4m 的跳板共12件。將跳板牢固地固定在水平撐上，中間留2塊可以拆卸，以便從下方水平起吊工器具。

3.4 活動支鉸座拆除

活動支鉸座拆除工作包含吊點布置、吊裝鋼絲繩和20t 手拉葫蘆掛裝、支鉸軸拆除專用工具制作、支鉸軸拆除等。

3.4.1 吊點布置

該水電廠泄洪閘壩頂沒有設置門機，由于吊裝活動支鉸座的回轉半徑達到30m，交通橋橋面無法布置大噸位汽車吊。根據現場實際情況在閘墻油缸檢修平臺處，用植筋的方法安裝一個導向座700mm×700mm×850mm，墻面到導向座頂部的水平距離0.85m，保證吊點處于活動支鉸座中心的上方。用2根直徑Ф30mm 型號為6×37-1770的鋼絲繩穿過閘墩上部的油管溝，一端固定在鄰孔弧門的支鉸座上，鋼絲繩另一端通過閘墻上安裝的導向座掛20t 手拉葫蘆，下部連接活動支鉸座上的Ф30mm鋼絲繩。

3.4.2 活動支鉸座拆除

支鉸軸拆除：將主吊點20t 手拉葫蘆收緊，首先拆除支鉸軸兩端的軸端擋板。把制作好的用于支鉸軸拆裝的專用U 型槽端部固定在固定鉸座，用12個M24的螺栓壓緊，另一端用一個2t手拉葫蘆調整U 型槽水平。再拆除靠閘墻側支鉸軸端的側向擋板的8個M30的螺栓，貼墻掛一2個t 手拉葫蘆將側向擋板起，懸掛于墻面不影響頂軸為宜。在墻面側用200t 液壓千斤頂（總高小于280mm）架置于支鉸軸中心，試用力頂支鉸軸，主吊點松緊度配合，緩緩地將軸頂出，千斤頂行程到位后，用多次增加墊塊的方法將軸頂置于專用U 型槽內。

活動支鉸座拆除：先拆除活動鉸與支臂連接的10個M56螺栓，利用20t 手拉葫蘆將活動鉸上下小幅度移動，在活動鉸座與弧門支臂端板連接處將墊片斜鐵塞入縫隙，直至活動支鉸座上下止口脫開弧門支臂端板后，再利用20t 手拉葫蘆緩慢下放將活動支鉸座懸掛于弧門支臂下方，且活動支鉸座軸孔低于固定支鉸座軸孔。

3.4.3 自潤滑球軸承拆裝

該水電廠泄洪閘弧門自潤滑球軸承生產廠家為常州亞鼎，軸承重量為465kg，型號為GEH480XF/Q（480×680×340×320）。

自潤滑球軸承拆除：拆除自潤滑球軸承軸承端蓋、油封壓板、J型油封件和O 型圈后，用專用工裝固定在活動支鉸座靠閘孔中心一側，用一直徑510mm 的加筋圓板置于自潤滑球軸承一端，通過專用工裝用千斤頂頂圓板將軸套頂向閘墩側，直至將自潤滑球軸承頂出活動支鉸座軸孔，用一葫蘆將軸套吊起放置平臺上。

自潤滑球軸承安裝：將新自潤滑球軸承吊至平臺處，因活動支鉸座至閘墻的距離440mm，軸套高度為340mm，墻邊只有100mm 左右。為便于操作自潤滑球軸承安裝，采用螺桿拉緊的方法，將自潤滑球軸承吊至活動支鉸座軸孔調整軸承與軸孔中心一致，用一圓板封在軸套端部，另一端用25×100×720鋼板，中間內鉆一個直徑為34的孔，用一根M30×1000螺桿固定在中心處，擰緊螺母緩緩地將軸套拉進活動支鉸座軸孔內，自潤滑球軸承安裝如圖3所示。

圖3 自潤滑球軸承安裝

3.5 活動支鉸座、支鉸軸回裝

活動支鉸座回裝順序與拆除順序相反，自潤滑球軸承安裝到位后裝好O 型密封圈、J 型油封和壓蓋，用20t 手拉葫蘆將活動支鉸座提升至原安裝位置，擰緊活動支鉸座與弧門支臂端板之間的連接螺栓，檢查調整活動支鉸座與固定支鉸座軸孔同心度，將軸孔清理干凈涂抹潤滑油脂。在專用U 型槽內用50t 千斤頂，慢慢地將支鉸軸安裝到位，安裝支鉸軸側向擋板，拆除U 型槽，再安裝軸端擋板。

3.6 弧門門葉及支臂固定解除

活動支鉸回裝完成后依次解除門葉兩側頂部、中部和底部與側軌連接的鋼板，拆除上、下支臂的水平支撐，此時弧門處于正常的工作狀態，將所有固定部位焊接處打磨平整并做好防腐。

3.7 其他工作

弧門支鉸自潤滑球軸承更換完成后還需進行電氣、液壓部分檢查、弧門的整體運行檢查以及浮式檢修閘門的運回等工作。

3.7.1 電氣、液壓部分檢查及恢復

弧門的固定支撐拆除完成后，對液壓啟閉機電氣部分檢查，無異常情況恢復供電。控制系統帶電后各顯示正常，弧門開度顯示符合實際開度，對液壓系統進行檢查，檢查各閥門位置是否正確以及各處油管接頭、各閥組無松動、滲漏、破損等現象。

3.7.2 弧門動作試驗

弧門動作試驗工作主要驗證弧門支鉸檢修后弧門運行工況。在弧門啟閉過程中弧門支鉸應轉動靈活，弧門整體運行平穩無異響[3-4]。

3.7.3 浮式檢修閘門運回

弧門動作試驗合格后，全關弧門，開啟浮式檢修閘門充水閥充水，平壓后，關閉全部充水閥，進行浮式檢修閘門抽排水，運回門庫。

4 結語

該水電廠泄洪閘#22弧門支鉸檢修工作的重點和難點在于弧門整體固定、活動支鉸吊裝和支鉸自潤滑球軸承的拆裝。現該水電廠泄洪閘#22弧門經過在主汛期檢驗，弧門支鉸運行工況良好。檢修工作的探索可以為該水電廠泄洪閘弧門支鉸檢修積累了寶貴經驗，也可以為同類型電站泄洪閘弧門支鉸檢修工作提供參考。

參考文件

[1]湯波,阿慶宇.桃源水電站右河槽液壓啟閉機油缸異響分析及處理[J].中國水能及電氣化,2017,12.

[2]何勇.大型浮體閘設計與施工實踐[D].河海大學,2007.

[3]GB/T14173-2008,水利水電工程鋼閘門制造、安裝及驗收規范[S].2008.

[4]SL74-2013,水電工程鋼閘門制造安裝及驗收規范[S].2013.