某水庫泄洪閘啟閘超載報警原因剖析及解決方法

任中琪，趙 鑫

( 石佛寺水庫管理局，沈陽110129)

1 工程特性及啟閉機(jī)結(jié)構(gòu)組成

石佛寺水庫樞紐一期工程是遼河干流上唯一一座大型控制性水利工程，水庫總庫容1.65 億m3。攔河主壩為均質(zhì)土壩，泄洪閘布置在右岸的主河道上，泄洪閘總寬248.5 m，凈寬200 m，共設(shè)平面雙扉工作閘門16 孔，每孔凈寬12.5 m。

泄洪閘閘門采用雙吊點起吊，其啟閉機(jī)每套由左右各一臺固定卷揚式啟閉機(jī)組成。左、右啟閉機(jī)結(jié)構(gòu)相同，左右對稱，用中間軸連接，同步運轉(zhuǎn)。每臺啟閉機(jī)由異步電動機(jī)帶動減速機(jī)，經(jīng)減速機(jī)帶動卷筒旋轉(zhuǎn)，卷筒上的鋼絲繩經(jīng)吊具上的動滑輪及裝在機(jī)架上的定滑輪、平衡滑輪，使吊點完成升降。左、右啟閉機(jī)使閘門的兩個吊點同步升降，共同啟閉閘門。啟閉機(jī)卷筒軸的軸承座上及卷筒左、右軸端分別裝有荷載測量儀、閘門開度測量儀及行程限制器，與電氣裝置一起共同組成啟閉機(jī)測量、控制、保護(hù)系統(tǒng)。

2 問題的提出

2010年主汛期間，遼河流域，尤其石佛寺水庫上游地區(qū)，降雨集中頻繁且強(qiáng)度大，使石佛寺水庫在防汛調(diào)度運行中，閘門啟閉的調(diào)整十分頻繁。在閘門啟閉操作過程中，啟閉機(jī)時常出現(xiàn)超荷載信號報警現(xiàn)象。這一現(xiàn)象不僅為閘門及啟閉機(jī)安全運行帶來隱患，同時也為汛期調(diào)度的順暢執(zhí)行帶來了困難。這就要求水庫工程技術(shù)人員必須要解決這個問題，并防止此現(xiàn)象的再次發(fā)生。

3 原因的剖析

工程技術(shù)人員對啟閉機(jī)和閘門進(jìn)行檢查，綜合分析，［1］發(fā)現(xiàn)了引起啟閉機(jī)超荷載現(xiàn)象的主要原因有4個:

3.1 閘門兩個吊點的鋼絲繩長度差異大

由于單孔泄洪閘寬12.5 m，高10 m，門體自重74 t，兩吊點的鋼絲繩雖然材質(zhì)、規(guī)格相同，但是經(jīng)過幾年的運行，拉伸長度產(chǎn)生差異。當(dāng)兩吊點鋼絲繩的長度差達(dá)到一定數(shù)值后，啟閉機(jī)啟閘時，雖經(jīng)過同軸連接形成同步卷線，也會形成兩個吊點提升高度不一致，產(chǎn)生偏差。這一偏差導(dǎo)致使閘門左右門邊框與門槽不能保持平行，相互產(chǎn)生摩擦。摩擦力疊加閘門自重后的數(shù)值會超過啟閉機(jī)設(shè)定的荷載警報值而發(fā)報警信號。

這個現(xiàn)象通過外觀檢查可以鑒別: ①左右啟閉機(jī)所顯示的荷載數(shù)值存在差異，鋼絲繩短的一側(cè)啟閉機(jī)的荷載數(shù)值明顯大，并且大于荷載報警值，當(dāng)數(shù)值達(dá)到停機(jī)值時，閘門啟閉機(jī)停止運行。②檢查閘門兩吊點的水平高度，會發(fā)現(xiàn)有高度差值。③從檢查閘門左右邊框與門槽間的間隙，可看到一側(cè)間隙明顯大，而另一側(cè)幾乎沒有間隙。

3.2 閘門滑輪卡澀或故障

為提高啟閉機(jī)效率，減小電機(jī)功率，石佛寺水庫泄洪閘啟閉機(jī)采用了動滑輪組和定滑輪組及平衡滑輪來分擔(dān)和平衡閘門啟閉時的重量。當(dāng)滑輪組中某一個滑輪因軸承碎裂或線槽變形而出現(xiàn)卡澀或不轉(zhuǎn)時，故障滑輪會失去部分分擔(dān)閘門重量的功能。故障滑輪增加鋼絲繩與滑輪間的滑動摩擦力，使啟閉機(jī)提升閘門時故障側(cè)的荷載值超過荷載報警值?，F(xiàn)場表現(xiàn)除了荷載數(shù)值增高外，會發(fā)現(xiàn)滑輪組中有轉(zhuǎn)速慢或不轉(zhuǎn)的滑輪，嚴(yán)重時會伴有鋼絲繩摩擦聲和滑輪轉(zhuǎn)動的摩擦聲。

3.3 雙扉門上、下扉門間對準(zhǔn)銷中心距不相同

石佛寺水庫泄洪閘的結(jié)構(gòu)為上下開閉的雙扉門結(jié)構(gòu)，若需要將泄洪閘閘門的開度開到大于下扉門全開高度時，下扉門全部開啟后，利用安裝在下扉門的上門邊背部，門左右兩側(cè)的兩個圓錐形尖凸頂入上扉門門后相應(yīng)位置的圓錐形凹槽中，隨著下扉門的繼續(xù)提升，頂起上扉門一同開啟。這種雙扉門的結(jié)構(gòu)要求上扉門與下扉門的對準(zhǔn)銷與銷孔( 尖凸與凹槽) 中心距必須相同，對準(zhǔn)銷與銷孔在頂入時要嚴(yán)密，完全頂入，沒有偏差。若在頂入時有偏差，會使下扉門的對準(zhǔn)銷尖凸頂在下扉門對準(zhǔn)孔的圓錐凹槽的錐面上，從而產(chǎn)生橫向分力，使受力方向所指的閘門邊框?qū)﹂T槽形成壓力。隨著閘門的提升在閘門邊與門槽間產(chǎn)生摩擦力，啟閉機(jī)提升荷載增加，當(dāng)這種摩擦力增加到一定數(shù)值時，便發(fā)出警報信號，往往伴有刺耳的金屬摩擦聲。

3.4 閘門左、右啟閉機(jī)電機(jī)中間連接軸安裝偏差

為達(dá)到閘門的兩個吊點同步升降，石佛寺水庫每孔閘門的左、右啟閉機(jī)電機(jī)間采用同軸連桿式的中間軸來滿足電機(jī)同步啟動，卷筒同步運轉(zhuǎn)。中間軸兩端的對輪通過多個螺栓分別與兩臺電機(jī)輸出軸的對輪相連接，當(dāng)其中一臺電機(jī)需要檢修時，先要拆開其與中間軸的對輪螺栓，才能完成電機(jī)的移位檢修。反之，安裝電機(jī)時，一定要保持原螺栓孔連接，這樣才能保證雙吊點的同高度。若在電機(jī)安裝時因中間軸對輪與電機(jī)對輪的螺栓孔錯位，螺栓無法安裝而轉(zhuǎn)動中間軸或轉(zhuǎn)動減速機(jī)輸入軸來滿足安裝螺栓條件，會使兩吊點高度產(chǎn)生差異，在閘門提升時出現(xiàn)同雙吊點鋼絲繩長度有偏差時一樣的超荷載警報現(xiàn)象。

4 問題的解決

根據(jù)以上對閘門啟閉機(jī)超荷載原因的剖析，針對不同的引發(fā)原因，水庫工程技術(shù)人員采取了不同的解決方法，具體為:

4.1 調(diào)整閘門兩吊點鋼絲繩的長度

將閘門提出孔口，測量閘門兩側(cè)高度偏差，并根據(jù)動滑輪數(shù)量計算出鋼絲繩的長度差。在啟閉機(jī)卷筒上做好位置記號，將啟閉機(jī)鋼絲繩從卷筒上全部拆下。用鋼絲繩卡扣鎖住鋼絲繩，借助手動葫蘆提升拉緊鋼絲繩，將鋼絲繩按照調(diào)整后在卷筒的相應(yīng)位置重新鎖到卷筒上。啟閉閘門，觀察兩吊點荷載測量儀是否在正常值范圍內(nèi)。

4.2 檢修閘門吊點的各個滑輪組

對異常閘門的動滑輪組和定滑輪組及平衡滑輪組進(jìn)行檢查，觀察滑輪有無裂紋或破碎，如有發(fā)現(xiàn)及時補(bǔ)焊或更換。對干澀的滑輪軸注鋰基甘油加強(qiáng)潤滑，因滑輪故障造成鋼絲繩損傷的，要及時更換新鋼絲繩。

4.3 調(diào)整閘門對準(zhǔn)銷中心距

調(diào)整上扉門工作輪架上的調(diào)整螺栓，使對準(zhǔn)銷中心距與下扉門相同。若有偏差要對對準(zhǔn)銷進(jìn)行打磨。

4.4 重新連接啟閉機(jī)中間軸對輪螺栓

對因連接中間軸造成超荷載的啟閉機(jī)，在完全落閘后，重新解開檢修側(cè)中間軸對輪，按原記號的對應(yīng)螺栓重新連接。

5 結(jié) 語

經(jīng)過上面幾種調(diào)整閘門方法的應(yīng)用，消除了啟閉機(jī)超荷載警報頻發(fā)的現(xiàn)象，閘門啟閉運行正常。通過這次檢修工作，使石佛寺水庫技術(shù)人員在啟閉機(jī)檢查和維護(hù)工作上更加細(xì)致，也為水庫設(shè)備管理制度的改進(jìn)提供了理論依據(jù)和實踐經(jīng)驗。

［1］唐海龍. 察爾森水庫閘門運行存在問題及解決對策［J］.甘隸水利水電技術(shù)，2010(07) :10 －11.