水庫溢洪道閘門運(yùn)行故障原因及對(duì)策

摘要：在水利工程建設(shè)中，水庫溢洪道有著較為顯著的作用。溢洪道由進(jìn)口、控制段、泄槽段以及消能防沖設(shè)施和出水段共同組成，一旦洪澇災(zāi)害發(fā)生，水庫水位超過相應(yīng)的限度后，溢洪道可以起到泄洪的作用，從而提升水利工程的安全性。在水庫溢洪道組成中，閘門是重要組成部分，是水庫實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)施，水庫管理人員應(yīng)當(dāng)熟練掌握機(jī)械設(shè)備管理相關(guān)技術(shù)和維修技術(shù)，進(jìn)一步確保在水庫汛期或泄洪過程中閘門機(jī)械設(shè)備可實(shí)現(xiàn)正常啟用。能夠?qū)λ畮鞂?shí)現(xiàn)合理泄洪，進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)度，確保水庫處于汛期階段的安全性。

關(guān)鍵詞：水庫溢洪道;閘門;運(yùn)行故障;對(duì)策

引言

水庫溢洪道對(duì)水庫運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性有著較為緊密的聯(lián)系。一般來說，溢洪道能夠用于處理高于水庫庫容的洪水，將其中多出部分的水引入到水渠之中，并通過這種方式對(duì)平底寬頂堰進(jìn)行有效的控制。水可以通過泄槽口進(jìn)行排除，并且可以采用消能防沖的設(shè)施來減緩洪水之中的能量，使其能夠平緩的流出水渠。水庫溢洪道可以有效起到防洪泄洪目的，但在水庫溢洪道發(fā)揮作用過程中，其閘門的正常運(yùn)行起到至關(guān)重要作用?；诖?，本文結(jié)合具體案例，探討水庫溢洪道閘門運(yùn)行存在問題及其優(yōu)化措施。

1、閘門啟閉過程中常見故障及解決措施分析

1.1閘門啟閉受阻

由于閘門在運(yùn)動(dòng)過程中其動(dòng)滑輪和定滑輪出現(xiàn)故障，或者電動(dòng)卷揚(yáng)啟閉機(jī)鋼絲繩在兩端受力不均勻，導(dǎo)致啟閉機(jī)部件損壞，出現(xiàn)閘門板、梁變形或腐蝕脫落問題，止水橡皮老化局部變形，閘門吊耳左右受力不均，這種情況均會(huì)導(dǎo)致啟閉過程中閘門出現(xiàn)卡阻或傾斜。為此，應(yīng)立即停止啟閉機(jī)的運(yùn)行過程，采取手動(dòng)或點(diǎn)動(dòng)方式，一邊觀察一邊緩慢操作，及時(shí)調(diào)整閘門。當(dāng)閘門處于正常位置時(shí)，這種異常癥狀消失，再次利用程序模式完成閘門的啟閉過程。尤其是處于高水位運(yùn)行時(shí)，閘門前后水位差會(huì)作用于閘門前端，使其壓力增加。閘門和門槽之間的摩擦力增加，要改變這種啟閉狀態(tài)需要增加啟閉時(shí)的作用力輸出，進(jìn)一步會(huì)導(dǎo)致閘門出現(xiàn)受阻。該水庫閘門滾輪經(jīng)過多次維修之后，使用澆油破布燃燒滾輪，借助熱脹冷縮，拆除滾輪之后，除銹滾動(dòng)解決其運(yùn)動(dòng)受阻的問題。

1.2閘門啟閉振動(dòng)故障分析

結(jié)合閘門在實(shí)際使用過程中的運(yùn)行環(huán)境，可將其分為無壓閘門和壓力洞內(nèi)運(yùn)行的有壓閘門。前者可以在動(dòng)水中進(jìn)行啟閉，后者只能處于進(jìn)水條件下進(jìn)行啟閉，否則在啟閉時(shí)會(huì)使啟閉器產(chǎn)生異常振動(dòng)，使閘門變形或出現(xiàn)啟閉困難等問題，無法實(shí)現(xiàn)正常啟閉，要在壓力洞內(nèi)進(jìn)口檢查進(jìn)水狀態(tài)下的啟閉過程，需要實(shí)現(xiàn)平壓操作。具體方法：關(guān)閉壓力洞口的工作閥門之后，在進(jìn)口位置檢查閥門和出口位置閥門，之后打開進(jìn)口檢修閘門，平壓閥門，能夠使閥前深層水庫水通過平壓閥呈現(xiàn)高壓狀態(tài)，攝射入到洞內(nèi)，隨時(shí)間延長(zhǎng)，洞內(nèi)外水保持平衡之后說明內(nèi)外壓力相等，此時(shí)洞內(nèi)的外水流由于受到平衡作用力不會(huì)向高壓側(cè)水流動(dòng)，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)在進(jìn)水狀態(tài)下檢修閘門的啟閉過程。

通常在局部開啟過程中會(huì)由于閘孔底部有高壓攝入，進(jìn)一步形成局部真空或負(fù)壓，出現(xiàn)異常振動(dòng)，此時(shí)需要由工作人員仔細(xì)觀察。一旦出現(xiàn)異常振動(dòng)將立即停止運(yùn)行，準(zhǔn)確找到機(jī)械異常振動(dòng)的閘門位置，無論故障在何處都需要仔細(xì)分析故障原因，結(jié)合實(shí)際情況采取有效解決措施。其次，還需要對(duì)部分閘門原部件進(jìn)行定期維護(hù)檢查，及時(shí)進(jìn)行故障處理，除此之外，需要進(jìn)一步強(qiáng)化基礎(chǔ)檢測(cè)，為能夠確保閘門機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行，需要強(qiáng)化基礎(chǔ)檢測(cè)以及目測(cè)技能，要求工作人員具有較高的專業(yè)技術(shù)能力和責(zé)任心。

2、工程概況

某水庫工程主要泄洪設(shè)施為左岸開敞式溢洪道，泄洪量達(dá)50m/s。溢洪道共設(shè)置8孔，可以通過現(xiàn)地控制柜或由監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行閘門啟閉操作。每扇溢洪道工作門左右兩側(cè)配置潤(rùn)滑水管路，在進(jìn)行閘門啟閉操作前，需先現(xiàn)地手動(dòng)打開潤(rùn)滑水對(duì)閘門密封進(jìn)行潤(rùn)滑，在多路支管同時(shí)開啟時(shí)，潤(rùn)滑水壓力和流量會(huì)降低，潤(rùn)滑效率會(huì)下降。為解決溢洪道閘門遠(yuǎn)程啟閉無法設(shè)定閘門開度和潤(rùn)滑水不能根據(jù)閘門啟停狀態(tài)進(jìn)行啟閉的問題，需對(duì)閘門遠(yuǎn)方啟閉功能進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)對(duì)潤(rùn)滑水管路進(jìn)行改造，配合閘門遠(yuǎn)程啟閉操作。

3、優(yōu)化前存在的問題

（1）目前溢洪道閘門潤(rùn)滑水供8道閘門共16條支路用水，多道閘門啟閉時(shí)潤(rùn)滑水壓力、流量低，供水效率低，同時(shí)，潤(rùn)滑水需要人為進(jìn)行啟停，不能根據(jù)閘門啟、停情況自動(dòng)開啟或關(guān)閉潤(rùn)滑水。

（2）溢洪道閘門遠(yuǎn)程啟閉功能不完善，不能在監(jiān)控系統(tǒng)上設(shè)定閘門預(yù)設(shè)開度值至現(xiàn)地閘門控制系統(tǒng)，溢洪道閘門啟閉時(shí)，預(yù)設(shè)開度的設(shè)置操作只能通過現(xiàn)地閘門控制系統(tǒng)觸摸屏實(shí)現(xiàn)。

4、優(yōu)化思路

4.1溢洪道閘門潤(rùn)滑水優(yōu)化

（1）在溢洪道潤(rùn)滑水支路上的供水手閥后增加一個(gè)電磁閥，通過優(yōu)化溢洪道閘門閘門啟閉控制程序，增加潤(rùn)滑水電磁閥啟閉控制程序，以實(shí)現(xiàn)在閘門啟閉時(shí)，電磁閥的自動(dòng)開啟和關(guān)閉。

（2）在溢洪道閘門潤(rùn)滑水總管處增加一臺(tái)增壓泵，在潤(rùn)滑水開啟后，自動(dòng)啟動(dòng)增壓泵對(duì)潤(rùn)滑水支管進(jìn)行增壓，確保溢洪道閘門潤(rùn)滑水管路壓力、流量滿足供水要求。同時(shí)，在潤(rùn)滑水總管上并聯(lián)一路旁通管，作為增壓泵異常時(shí)開啟使用。

4.2控制系統(tǒng)優(yōu)化

（1）在溢洪道閘門現(xiàn)地控制柜增加閘門潤(rùn)滑水啟閉控制程序及人機(jī)界面。

（2）完善監(jiān)控系統(tǒng)的操作畫面，增加閘門開度預(yù)設(shè)界面。

（3）在溢洪道閘門遠(yuǎn)程I/O柜內(nèi)加裝SJ30通訊裝置，并配置通訊程序。

（4）將#1-#8溢洪道閘門控制系統(tǒng)以MODBUSRS485通訊方式接入溢洪道閘門遠(yuǎn)程I/O柜，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)將閘門預(yù)設(shè)開度寫入現(xiàn)地溢洪道閘門控制系統(tǒng)功能。

5、優(yōu)化方案

5.1溢洪道閘門潤(rùn)滑水管路優(yōu)化

（1）在潤(rùn)滑水總管（DN25）上安裝一臺(tái)增壓泵，并設(shè)置一段旁通管。

（2）在每扇閘門潤(rùn)滑水供水支管的手閥后面，安裝電磁閥，并接入電磁閥電源、控制回路接線及電磁閥反饋信號(hào)線。

5.2優(yōu)化現(xiàn)地閘門控制程序及人機(jī)界面

（1）在溢洪道控制柜內(nèi)增加兩個(gè)繼電器，將PLC開關(guān)量輸出備用通道接至繼電器，作為溢洪道潤(rùn)滑水電磁閥的動(dòng)作繼電器，把繼電器常開觸點(diǎn)串聯(lián)至電磁閥電源控制回路中，將溢洪道左、右側(cè)潤(rùn)滑水電磁閥全開反饋信號(hào)分別接入PLC的開關(guān)量輸入備用通道。

（2）在控制柜觸摸屏上增加電磁閥手動(dòng)開啟、關(guān)閉操作界面。當(dāng)現(xiàn)地PLC收到啟門或閉門指令后，先打開潤(rùn)滑水電磁閥，通過電磁閥反饋的全開信號(hào)判斷電磁閥是否開啟，全開信號(hào)送至PLC延時(shí)60秒后，由現(xiàn)地PLC自動(dòng)執(zhí)行啟門或閉門操作程序，直到閘門達(dá)到預(yù)設(shè)開度或收到停門指令后停止閘門動(dòng)作，然后延時(shí)10秒關(guān)閉電磁閥。

結(jié)束語

水庫溢洪道閘門是確保水庫實(shí)現(xiàn)安全的關(guān)鍵設(shè)施。工作人員需要定期進(jìn)行重要部件的維修管理，不斷提升專業(yè)技術(shù)水平，確保閘門正常運(yùn)行。本文所述案例中，溢洪道工作閘門遠(yuǎn)方自動(dòng)啟閉功能優(yōu)化，解決了監(jiān)控系統(tǒng)不能將閘門操作至任意開度及潤(rùn)滑水自動(dòng)啟閉的問題，進(jìn)一步提升了泄洪設(shè)施的自動(dòng)化控制水平，為水庫防洪度汛期間的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠保障。

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作者簡(jiǎn)介：葛叔軍（1970—），男，大專，工程師，主要從事電力生產(chǎn)等工作。