一種水電站平板式尾水閘門漏水封堵裝置的研究與應(yīng)用

劉吉康

摘 要：電站在實(shí)際運(yùn)行、檢修過程中，由于尾水閘門因閘門槽不規(guī)則，導(dǎo)致尾水閘門落下后關(guān)閉不嚴(yán)，在機(jī)組檢修或消缺需排空尾水管及蝸殼內(nèi)積水時，存在很大的困難和風(fēng)險。本文通過對中山包水電站尾水閘門漏水原因的分析，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)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(dǎo)致的漏水情況。

關(guān)鍵詞：水電站 尾水閘門 漏水封堵裝置

中圖分類號：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)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(fā)電為單一目標(biāo)。電站裝機(jī)40MW，多年平均發(fā)電量3億kW·h。

目前采取的封堵措施是請專業(yè)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(dá)到止水目的，但這種方法存在以下問題。

（1）在發(fā)生緊急或重大缺陷需關(guān)閉尾水閘門時，需臨時邀請專業(yè)潛水員進(jìn)行作業(yè)，這要等待很長的時間才能到達(dá)現(xiàn)場（最近的專業(yè)潛水工一般需要10h到現(xiàn)場，到達(dá)現(xiàn)場后還需準(zhǔn)備約2h，水下封堵工作約2h），若聯(lián)系不上專業(yè)的潛水，等待其到現(xiàn)場處理的時間不能預(yù)知；嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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

（3）從經(jīng)濟(jì)角度考慮，每年能夠預(yù)知至少要落一次尾水閘門，價格昂貴，從長遠(yuǎn)考慮很不經(jīng)濟(jì)。

為此，電站技術(shù)人員經(jīng)過認(rèn)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(shè)計開發(fā)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(xiàn)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(nèi)部擠壓，壓縮閘門的密封材料從而達(dá)到止水的目的。而實(shí)際尾水閘門在落下尾水門槽進(jìn)行止水時，經(jīng)常存在一些情況導(dǎo)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(dǎo)致尾水管內(nèi)積水不能排空。

在實(shí)際運(yùn)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(dá)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(nèi)積水時，尾水管內(nèi)水壓和尾水水壓相同，此時尾水無壓力對閘門進(jìn)行加壓，需待尾水管內(nèi)積水排除一部分尾水管內(nèi)和尾水形成壓差才能進(jìn)行有效止水；如果尾水閘門落下位置為靠近門槽外側(cè)，閘門密封材料沒有靠近門槽內(nèi)側(cè)，則尾水管內(nèi)積水不能有效排出，內(nèi)外不能形成壓差，則達(dá)不到止水效果。

（3）尾水閘門及門槽在長期運(yùn)行過程中，由于在操作尾水閘門時不能實(shí)時監(jiān)控水下作業(yè)，只能通過水面上的情況間接監(jiān)控水下作業(yè)情況；閘門操作時可能刮擦門槽等，導(dǎo)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(dá)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(shí)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(dǎo)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(xiàn)象發(fā)生，也出現(xiàn)了一些技術(shù)產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(tài)，液壓止水裝置受到自然條件影響，會急劇加速老化，嚴(yán)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(jìn)行，當(dāng)有一個止水裝置發(fā)生滲漏而不能及時補(bǔ)充壓力油的時候，所有的液壓回路都會泄壓，直接導(dǎo)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(jié)合電站特點(diǎn)，設(shè)計開發(fā)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(xiàn)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(nèi)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(tǒng)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(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，不致頂推裝置及液壓操作系統(tǒng)6在露天的環(huán)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(tǒng)6組成，液壓缸為前后兩腔式液壓缸，液壓操作系統(tǒng)根據(jù)尾水閘門落下位置進(jìn)行配置。

機(jī)械部分連接關(guān)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(tǒng)連接關(guān)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(guān)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(guān)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(guān)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(tǒng)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(jīng)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(dá)到設(shè)定壓力時，壓力開關(guān)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(tài)；油泵平P停止工作且安全閥L動作將供油管路內(nèi)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(tài)，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(fā)生滲漏，當(dāng)壓力低至設(shè)定低壓值時壓力開關(guān)E/F/G/H動作報警，滲漏的液壓缸對應(yīng)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(jìn)行補(bǔ)油，補(bǔ)油至設(shè)定壓力時，壓力開關(guān)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(nèi)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(tǒng)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(guān)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(jīng)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(dá)到設(shè)定壓力時，壓力開關(guān)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(nèi)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(yōu)點(diǎn)

（1）該裝置能對尾水閘門進(jìn)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(dú)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(dú)供油。

（4）該裝置的各液壓缸均有獨(dú)立的液壓鎖，當(dāng)某個液壓缸發(fā)生滲漏時而系統(tǒng)不能及時補(bǔ)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(jié)構(gòu)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(tài)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(huán)境影響，加速老化影響使用壽命。

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

4 結(jié)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(guān)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(jīng)濟(jì)效益明顯，具有一定的推廣價值。endprint