斜卡水电站高水头弧形闸门漏水处理论文_张宏

摘要：斜卡水电站放空洞工作闸门运行水头78m，是滑动转铰式止水在较高水头的运用实例之一。本文深入分析了闸门漏水原因，在对闸门和启闭机进行了综合处理后，取得了较好的止水效果。

关键词：斜卡水电站；高水头；弧形闸门；漏水处理

1、前言

斜卡水电站位于四川省九龙县境内，电站总装机3×45MW，水库正常蓄水位3165m，相应库容8485万m3，死水位3115m，相应库容1224万m3。放空洞工作闸门型式为潜孔弧形闸门，止水结构为滑动转绞式止水，设计水头78m，孔口尺寸为3.5m×2.6m，弧面半径为7m，顶水封为P60A型橡塑水封，侧水封为P60B型橡塑水封，底水封为条形橡胶水封。设计要求顶水封和侧水封预压4mm，水封表面不平度不大于2mm。

2、闸门运行情况

斜卡水电站放空洞工作闸门于2014年8月投入运行。库水位3125m（水头38m）时，闸门基本不漏水；随着库水位上涨，顶侧水封连接角隅处开始漏水，随之顶水封中部、底水封两侧均开始出现漏水，并不断增大；库水位3140m（水头53m）时，整条顶水封漏水呈冒水状态，底水封两侧漏水呈射流状态。闸门总漏水量超过30L/S。

3、闸门检查情况

顶水封与底水封完好无破损，不平度不大于2mm，顶水封与压板底端平行处有压痕。闸门无水全关时，顶水封压缩量5～6mm；闸门设计水头78m运行时，顶水封与顶楣间隙约0.2mm；闸门无水状态全关后位置比设计水头运行时位置低3mm。

4、漏水原因分析

闸门低水位时止水良好，高水位时运行时漏水严重，而水封的预压量及不平度也满足设计要求，说明闸门高水位运行时漏水原因主要为水封压缩量不满足设计预压要求。

4.1顶水封上翘，引起顶水压缩量减小

如图1所示，顶水封压板底端与顶楣设计间隙为15mm，受安装和制造误差因素影响，实际间隙超过20mm，检查发现顶水封与压板底端平行处有压痕。顶水封P头受压后，一般情况下压板能限制水封外扩上翘，水压越大，水封压缩量越大，止水效果越好；而实际因顶水封压板与顶楣间隙过大，水封受压后压板未能限制水封外扩上翘，引起顶水封压缩量减小。

图1顶水封结构及压板延长处理示意图

4.2闸门上抬，引起顶水封、底水封压缩量减小

闸门无水状态全关后位置比设计水头运行时位置低3mm，说明闸门受压后发生了3mm的上抬现象。闸门承受的上抬力有闸门浮力，闸门承受的下压力主要有闸门重力、水封摩擦力、启闭机闭门力。

启闭机由博士力士力（常州）有限公司生产，启闭机启门力为2000kN，闭门力为1000kN，有杆腔设计压力20.5MPa，无杆腔设计压力6.3MPa。闸门关闭过程中，启闭机输出1000kN闭门力，液压系统停止运行后，无杆腔泄压，启闭机闭门力为零。闸门下压力实际为闸门重力+水封摩擦力，且闸门重力及水封摩擦力固定不变。

4.3漏水原因总述

如图2所示，库水位上涨，顶水封上翘后压缩量减小，闸门上抬使顶水封和底水封压缩量均减小3mm，两个因素综合叠加后，底水封压缩量减小3mm，顶水封压缩量减小3mm以上，局部甚至出现0.2mm间隙，顶水封和底水封不满足预压要求，最终出现大量漏水。

图2漏水原因分析示意图

5、处理过程

5.1顶水封上翘处理

如附图1所示，延长顶水封压板高度，在顶水封压板下端焊接8mm高挡块，有效限制顶水封受水压后外扩上翘，达到水压越大，水封压缩量越大，止水效果越好的目的。

5.2闸门上抬处理

方法一：液压启闭机无杆腔加压法

安装1套小型手动液压泵，通过手动液压泵向液压启闭机无杆腔加压2MPa，从而增大闸门下压力，使闸门下压力大于闸门浮力。优点：此方法施工便捷、快速、简单；闸门运行时仍能施工；安装费用及材料费用较低；适当调整加压力，还能调节闸门顶水封及底水封压缩量，达到止水和延长水封寿命的双重作用。缺点：启闭机油缸长期带压运行会有微量内泄，需定期通过手动液压泵向无杆腔补压。

方法二：闸门配重法

在闸门上安装配重块，增大闸门重量，使闸门下压力大于闸门浮力，经设计单位计算，配重质量约20T。优点：施工完成后基本无需维护。缺点：施工难度大、周期长；施工费用及材料费用较高；需准确计算闸门配重质量，配重量过大，会影响启闭机启门运行，配重量不足，不能阻止闸门上抬。

方法三：安装闸门机械限位装置

在闸门外部安装机械限位装置，从而阻挡闸门上抬。优点：施工完成后基本无需维护。缺点：设计复杂，限位装置既要限制闸门上抬，还需满足闸门全开要求；施工周期长，工艺要求高。

如图3所示，在无杆腔排气测压接口通过高压软管分别连接手动泵和压力表，全关油缸无杆腔阀，手动泵缓慢向油缸无杆腔打压，当闸门缓慢关至闸门无水全关位置时停止打压，无杆腔压力2MPa。经过半年多的运行观查，最多每月进行1次补压操作就能防止闸门上抬。

图3无杆腔加压法安装示意图

6、结语

在斜卡电站放空洞弧形工作闸门漏水处理中，对顶水封压板进行延长高度和对液压启闭机进行无杆腔加压的综合处理后，闸门总漏水量由超过30L/S减小至0.1L/S以内，漏水处理效果非常理想，完全满足通过任意1m长止水范围内漏水量不应超过0.1L/S的规范要求。

参考文献：

[1]梅燕.高水头弧形闸门止水形式研究 水利电力机械2006

作者简介：

张宏（1982-），男，四川眉山人，工程师，从事水电站大坝运行管理。

论文作者:张宏

论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期

论文发表时间:2018/12/12

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