彭水升船机超大型下沉式平板门安装技术分析

陈利

摘要：文章在介绍彭水水电站通航建筑物相关特点及内容的基础上，进一步对设备结构及特点进行分析，并提出了运输与吊装方式的合理选择方法、设备安装的关键点及质量控制措施等，希望以此为彭水升船机超大型下沉式平板门安装技术的优化及完善提供一些具有价值的参考凭据。

关键词：彭水升船机；超大型下沉式平板门；安装技术；水电站；通航建筑物 文献标识码：A

中图分类号：TV547 文章编号：1009-2374（2016）15-0118-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.15.056

1 概述

本文以辽宁某河干流大型拦河闸钢闸门启闭机现场安全检测为研究对象，阐述水工钢闸门卷扬式启闭机检测技术及方法，并结合测试结果综合分析启闭机现状质量和安全情况。该闸担负着城市防洪任务，同时也是灌溉用水控制工程，工程设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为300年一遇，并能通过500年一遇标准洪水，最大泄流量超过为7000m3/s。工程主体拦河闸采用露顶式平面定轮钢闸门，孔口尺寸为9.6m×6.0m（宽×高），单扇钢闸门重为35t，设计水头为5.5m，动水启闭。每扇钢闸门配备一台集中驱动双吊点固定卷扬式启闭机，容量为2×400kN，吊点间距为5.82m，启门速度为1.38m/min，功率为22kW，减速箱速度比为50，配三相异步电动机，转速为712r/min，频率为50Hz，定子电压为380V，闸门上游侧布置平面检修闸门，静水启闭。

2 检测内容及方法

本工程运行时间不超过3年，但过闸流量经常达到设计水头，根据运行管理要求，结合规程进行有重点的抽查、抽检。外观与现状在运行管护过程中经常开展不再进行赘述，本次以运行状况、电气设备及保护装置、启闭机启闭力检测为主。

2.1 运行状况

主要检查、检测制动器制动性、滑轮组转动灵活性、荷载限制装置、行程控制装置及启闭机左、右吊点平衡性等。检测方法以目测、尺测、数据采集对比分析及影像资料描述为主。

2.2 电气设备及保护装置

主要抽检电参数和保护装置，包括启闭机定子电压、电机与转速箱之间连接轴的转速、电机绝缘电阻、定子三相电流、配电箱电源电压等。现场采用贴片、仪器仪表测试方法进行检测。

2.3 启闭力检测

卷扬式启闭机检测主要包括启门力和持住力检测，检测方法可采用直接法或间接法，直接法宜采用测力计或拉压式传感器直接测量，间接法宜采用动态应力检测系统，通过测量吊耳或传动轴的应力应变，换算得到启闭力。从测试精度方面讲，直接法测试精度更高，结果更接近实际，但目前设备能力直接法操作性相对差、难度大。间接法对现场环境要求相对宽泛、较常用。本工程结合现场条件采用间接法，在吊耳板上布置电阻式应变片进行应力应变测试。

3 检测工况的确定

为保证检测结果更具有代表性，检测工况以符合或接近设计工况为宜。闸门荷载以水压力为主，启闭机荷载主要为闸门自重加水压力等。为获得高水头，借助汛期高水位（以不影响度汛安全为原则），利用水位变化规律来提高上、下游水位差。现场检测时，闸门上游水位为35.95m，闸门下游无水，堰顶高程为30.50m，闸门的作用水头为5.45m，接近设计水头为5.50m。

4 检测结果及分析

4.1 运行状况

在全部启闭机运行状况各项性能指标检测结果良好的情况下，抽取其中10台启闭机进行左、右吊点平衡性测试，设两种工况（即两种闸门开度），测试过程闸门正常行水。

工况一（闸门开度0.6m）时，左、右吊点荷载差最大和最小值分别为1.6t和0.0t。工况二（闸门开度1.6m）时，左、右吊点荷载差最大和最小值分别为1.1t和0.0t。观测结果见表1。

影响左、右吊点不平衡性的因素很多，闸门因素如门体尺寸、导轮的灵活性、吊耳的位置，钢丝绳的因素，周边约束如边导轨尺寸、表面不平整等，外界的附加因素如波浪和风荷载等，运行管护中应注重该参数，发现不平衡度变大要及时查找原因进行调整，以免出现卡阻等不良后果。

4.2 电气设备及保护装置

所有启闭机的电气控制设备完整、齐备，配电控制箱及开关按钮操作方便，荷载控制装置、行程控制装置、开度指示装置运行良好。动力线路及控制保护、操作系统线路的排列有序，具有备用电源，以应对不时

之需。

检测结果表明，启闭机定子电压、转速等参数均符合运行要求，所测定子每相对地绝缘电阻为10.0～16.0G?，远大于0.5M?，绝缘电阻及接地系统可靠，绝缘性能满足要求。检测数据见表2：

三相电流中任何一相电流与三相电流平均值之差与三相电流平均值相比，称为电流不平衡度k，即三相电流中的最大不平衡度为kmax。根据规定，固定式卷扬机启闭机三相电流不平衡度不超过±10%，测试结果为2.0%～8.8%，满足规范要求。检测数据见表3：

电源三相电压不平衡，会使电机额外发热、噪音增加、出力不够。一般要求三相电源电压中任何一相电压与三相电压平均值之差不超过平均值的5%，所测电源电压最大不平衡度kmax为0.4%～0.7%，均小于5%，满足要求。检测数据见表4：

电气设备是保证启闭机正常运行的核心系统，应注重常规保养维护，备用电源按要求定期运行，保证能够正常运转，尤其汛期，如果出现突发性断电等紧急情况，其作用更是举足轻重。

4.3 启闭力

闸门启闭过程中启闭力不断变化，检测时各测点的应力应变数据应连续采集，以得到完整的启闭力变化过程线，以确定最大启闭力。根据这一特性要求，现场采用动态信号测试系统对12#和18#启闭机进行启闭力检测。测点对称布置在闸门顶部左、右两个吊耳的两块钢板上，在每块钢板的中轴线和边缘处各粘贴2个工作应变片，每个闸门共粘贴工作应变片8个。测试过程中要考虑温度影响，粘贴温度补偿片以修正测试结果。

4.3.1 检测数据处理。实测数据反映的是单块吊耳钢板在启闭作用下产生的拉伸应变值 。第i块吊耳钢板所受的拉力由下式计算，即：

4.3.2 检测成果及分析。根据12#和18#钢闸门吊耳钢板实测应变过程曲线，利用启闭力计算公式可以得到该闸门实测启门力、持住力和闭门力的换算结果，见表6。换算后总启闭力过程曲线见图2。

根据检测结果，动水启闭闸门瞬间，两孔启闭机最大启门力分别为257kN和276kN；钢闸门半开半闭（开启高度3m）时，最大持住力分别为222kN和210kN；钢闸门全开启（闸门开启高度6.5m）时，最大持住力分别为215kN和203kN；闭门阶段启闭力下降明显，最大闭门力分别为192kN和173kN，由此可见，最大启闭力、持住力均小于启闭机的额定容量为800kN，满足设计和规范

要求。

影响闸门启闭力的因素很多，闸门自身如尺寸、导轮灵活性、吊耳位置；钢丝绳因素，约束条件如边导轨尺寸及表面平整度；外界附加因素如闸前水位高度、异物卡阻、水流状态及风荷载等。

5 结语

（1）检测数据表明，设计工况下卷扬式启闭机运行状况良好，电气设备及保护装置等电参数满足规范要求，启闭机最大启闭力均小于启闭机额定容量，启闭机现状质量满足设计标准和运行要求；（2）最大启闭力检测时，要注意检查边界条件及方法选择。当采用不同的检测方法时，检测结果是有差异的，即使采用同一种方法，不同次重复，数据也有偏差；（3）启闭机是水工结构重要机械，应注重日程管理维护和检修，发现问题或到鉴定周期时要及时进行检测和鉴定，检测参数的选择，可根据不同检测性质，不同目的，有针对性地进行选择确定。

参考文献

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作者简介：汪魁峰（1976-），男，辽宁丹东人，辽宁省水利水电科学研究院高级工程师，工程硕士，研究方向：水利水电工程科研、材料试验、水工建筑物质量检测及修补技术。

（责任编辑：小 燕）