向家壩升船機(jī)閘首工作門內(nèi)引排水改進(jìn)分析

王一帆

摘 要：向家壩升船機(jī)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(jī)船廂室的上、下游擋水設(shè)施，閘門型式為下沉式平面定輪閘門，工作時(shí)閘門處于懸吊擋水狀態(tài)。在停航期間對(duì)閘首工作門內(nèi)的滲漏水進(jìn)行封堵、引排改造，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析、發(fā)明新型專用小工具、運(yùn)行調(diào)試等手段進(jìn)行分析研究，閘首工作門內(nèi)滲漏水進(jìn)一步得到改善，保證向家壩升船機(jī)的安全、高效運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：向家壩升船機(jī);閘首工作門;改進(jìn)

中圖分類號(hào)：TV663? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2020）09-0081-03

向家壩升船機(jī)作為中國(guó)第一座自主設(shè)計(jì)的齒輪齒條爬升式升船機(jī)，升船機(jī)最大提升高度114.2米，是世界提升高度最大的升船機(jī)。向家壩升船機(jī)閘門型式為下沉式平面定輪閘門，工作時(shí)閘門處于懸吊擋水狀態(tài)，閘門有水啟閉，啟閉機(jī)采用雙吊點(diǎn)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，為保證工作閘門在長(zhǎng)期懸吊擋水狀態(tài)下的安全，在閘門上部?jī)蓚?cè)設(shè)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?jiǎn)㈤]機(jī)發(fā)生事故時(shí)，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(jī)工作閘門結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分別還布置了有通航閘門、液壓系統(tǒng)現(xiàn)地站、對(duì)接密封裝置、對(duì)接充泄水系統(tǒng)等系統(tǒng)。

對(duì)接充泄水系統(tǒng)用于對(duì)船廂與工作閘門之間的間隙進(jìn)行充（泄 ）水和調(diào)節(jié)承船廂內(nèi)的水深，它由4臺(tái)凸輪雙向可逆泵額定流量為1200m3/h，揚(yáng)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(jié)構(gòu)中，與工作閘門一起作為升船機(jī)船廂室的上、下游擋水設(shè)施。閘門型式為轉(zhuǎn)鉸式平面臥倒門，面板、支承和水封均設(shè)置在背水面，以工作閘門凹槽結(jié)構(gòu)兩側(cè)和底部的門檻作為支承面和止水面。對(duì)接密封裝置與閘首通航門、工作門鎖定共用一套液壓系統(tǒng)，泵站布置在閘首工作門（門葉間隙）內(nèi)，每套泵站設(shè)二臺(tái)手動(dòng)變量泵-電動(dòng)機(jī)組，同時(shí)開(kāi)啟互為備用。本文重點(diǎn)分析閘首工作門內(nèi)引排水改造。

1 閘首工作門內(nèi)滲漏水來(lái)源分析

1.1 通航門支鉸裝置

通航閘門是船只進(jìn)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(dāng)上、下游水位變化超出通航閘門的適應(yīng)能力時(shí)，通過(guò)提升或下放工作閘門進(jìn)行調(diào)節(jié)。通航門支鉸裝置通過(guò)螺栓連接固定在閘首工作門上，升船機(jī)通航過(guò)程中，螺栓連接處于水面以下，水流通過(guò)螺紋進(jìn)入閘首工作門內(nèi)。下閘首工作門如圖1所示。

1.2 對(duì)接充泄水系統(tǒng)

對(duì)接充泄水系統(tǒng)主要由4套凸輪雙向可逆泵及電機(jī)、2套凸輪自吸泵及電機(jī)、4個(gè)臨時(shí)儲(chǔ)水箱以及管道、閥門、電氣控制設(shè)備等組成。每臺(tái)可逆水泵容量1200m3/h，揚(yáng)程6.0m。輔助泄水系統(tǒng)水箱總有效容積≥5.0m3，每條排水管上布置1臺(tái)凸輪自吸泵，單臺(tái)水泵容量20m3/h，揚(yáng)程15.0m。輔助泄水系統(tǒng)上端為適應(yīng)對(duì)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?yàn)樵诔湫顾^(guò)程中震動(dòng)較大，且每天動(dòng)作次數(shù)較頻繁，導(dǎo)致接頭松動(dòng)和橡膠軟管老化，從而引起滲漏水流入工作閘門內(nèi)。充泄水系統(tǒng)如圖2所示。

1.3 對(duì)接密封框裝置

對(duì)接密封裝置的作用是升船機(jī)的承船廂與閘首實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)接密封采用L形水封（如圖3）。因?yàn)橄鹉z的老化和設(shè)計(jì)的不合理，每當(dāng)船廂解除對(duì)接時(shí)，對(duì)接充泄水系統(tǒng)啟動(dòng)，密封框退回，C形橡膠底部會(huì)殘留少量余水，它會(huì)沿著螺栓孔和間隙流向工作閘門內(nèi)。

2 優(yōu)化改造方法和結(jié)果

2.1 支鉸裝置改造

2019年向家壩升船機(jī)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(jī)械性能等級(jí)為A2-70的帶帽螺母，如圖4、5所示。根據(jù)液體泄漏速度式：

2.2 對(duì)接密封框改造

2019年停航維保期間，對(duì)其進(jìn)行改造，將原來(lái)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(méi)有螺紋更利于密封，另一方面水封內(nèi)側(cè)的受力面作用在光滑平整沒(méi)有螺紋的部分，可以降低剪切力，防止水封螺栓孔處出現(xiàn)細(xì)小豁口，導(dǎo)致滲漏水從該處流入工作門內(nèi)。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期觀察，對(duì)接密封框的滲漏水大部分都沿著C型橡膠積累在對(duì)接密封框靠下游側(cè)金屬結(jié)構(gòu)上面，為了防止水長(zhǎng)時(shí)間積累在這里，升船機(jī)維護(hù)分部在對(duì)接密封框金屬結(jié)構(gòu)后面用不銹鋼做了一個(gè)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(kāi)始，巡檢中發(fā)現(xiàn)下閘首工作門內(nèi)的水有一部分來(lái)自于門外，在保證不影響升船機(jī)正常運(yùn)行的前提下，我們?cè)谙麻l首工作門靠船廂側(cè)門葉之間加裝了用亞克力制作的擋水板，阻斷了來(lái)自外界的水源。如圖8所示。

3 結(jié)果與討論

在升船機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，滲漏水會(huì)對(duì)相關(guān)設(shè)備帶來(lái)極大安全隱患，而隨著時(shí)間的推移，這種不利的影響會(huì)越發(fā)顯著。優(yōu)化改進(jìn)過(guò)后的下閘首工作門，通過(guò)每天的巡檢記錄及設(shè)備的運(yùn)行工況，明顯改善了工作門內(nèi)滲漏水的問(wèn)題，試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證該方法是完全可行的，提高了向家壩升船機(jī)安全運(yùn)行的可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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