水库闸门启闭机电气安全监测分析

钟延林

摘 要 水库闸门启闭机在其运行过程中存在的问题诸多，本文主要是在保证水库大坝能够正常工作的前提下，对水库泄洪设施系统进行全面的安全检测和分析，针对水库闸门启闭机的电气安全情况进行研究论述。具体检测项目有4个，细分为对闸门外观的检查、对闸门受腐蚀情况的检测、对闸门构成材质的验证分析以及重新对闸门启闭力的测量及启闭机性能状态监测。通过对检测得来的大量数据的分析情况可见，定期定点对水库闸门启闭机进行检查保养对于延长其使用寿命来说必不可少。

关键词 水库闸门；启闭机；电气安全

中图分类号 F4 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）12-0042-02

1 工程概况

水库闸门是水利工程必不可少的组成部分。西丽水库又名西沥水库，地处深圳南山区，成建于1960年，坝址以上集雨面积29km2，总库容达3 238.81万m3，多年平均径流量为2 664m3。水库设计任务初衷是以农田灌溉为主，其次兼之防洪、发电等功用。但随着改革开放以来，深圳的经济进入了飞速发展阶段，随之而来的城市对用水的需求不断增加。就目前西丽水库而言，有着重要的位置，不仅给城镇供水一方面，还有原水调蓄水库，都是南山区和宝安区重要的供水区域。其供应着约300万人口的水源，其GDP产值也能达到2 000多亿元。在2009年西丽水库对外输供原水量已经进行了历史的翻新，占据了整个市的1/4。根据相关的数据显示，对外输供原水量现已经达到4.55亿m3，水库大坝安全具有十分重要的意义。

2 检测项目及内容

在相关规范要求的指导下，辅之以相关专业机构的提供的协助下，再具体分析了水库具体运作出现的实际问题，决定有侧重的对水库的一下项目进行检测分析：1）闸门外观检查；2）闸门腐蚀状态监测；3）闸门材质检测；4）闸门启闭力及启闭机性能状态监测。

3 检测方法与结果分析

3.1 闸门外观检查

通过对8扇泄洪闸及其放空洞进、出口闸门的外观形态的检查发现闸门整体处于完好状态，主要构成部分没有出现明显的损伤剥落，只有出口闸门的面板有轻微的变形，其他的没有明显变形，基本上完整无损。关键是构件没有出现变形和损坏的状态，其支承行走装置也完整无损坏。但依旧存在如下问题：

1号～8号弧形工作闸门主梁、腹板部分都有明眼可见的锈蚀坑，且厚度变薄；所有1号～8号弧形工作闸门的侧轮表面都存在不同程度的锈蚀；其中，1号弧门的主轮有严重的锈蚀现象，出口弧门的导墙部分也出现了锈蚀现象，支臂只有片面小部分的出现了锈蚀的痕迹，还有鼓包的出现。其中5号弧门的右侧方向有严重的破坏，底止水封不同程度上变形，甚至有些已经出现破损情况；8号弧门右侧止水封存在破损；5号扇弧形工作闸门的底栏止水更是出现了表面大面积锈蚀，约占80%；7号弧形工作闸门在其左侧轮轨道上方，在其86cm的位置上有严重的混凝土脱落现象，在其迎水面面板上也有研究的刮痕迹象。

3.2 腐蚀情况

闸门构件在经受腐蚀后，截面面积会出现不同程度的减少造成截面应力的相应增大，使得闸门的整体结构强度、刚度的呈现下降，缩短了弧形工作闸门的使用寿命。通过超声波测厚仪涂层测厚仪、深度游标卡尺等测量工具的检测得出闸门的腐蚀状况如下：

1号～8号工作闸门均为露顶式弧形闸门，经仔细勘检8扇弧门的主要构件的表面防护层基本处于完好状态。经检测闸门平均涂层厚度在100μm～344μm之间，由于局部积水的原因所造成的闸门的主梁腹有锈蚀现象的出现，但是，并没有发现明显的坑深分布现象，关键是构件板厚的实测值同时也在设计的区域内。

泄洪放空洞进口闸门的材质是平面钢闸门，根据相关现场的考察的结果，发现构件表面防护层大部分部位都出现了锈蚀的痕迹，其对锈蚀部位进行了实測，坑深一般都在0.2mm～0.5mm之间，没有脱落部位的涂层厚度基本上都保持在85μm～173μm。

泄洪放空洞出口闸门为潜孔式弧形闸门，经检查闸门主要构件表面防护层大本分都存在中度锈蚀现象，甚至有些部分的防腐层已经脱落，锈蚀处实测坑深0.5mm～0.9mm，未脱落处的平均涂层厚度246μm～674μm。

3.3 闸门材料检测与复查

对于材料的检测，其中采取了溢洪道2号弧形工作闸门和6号弧形工作闸门两个闸门作为标本，采取了2个闸门的右翼缘板角落处部位进行采样，还有2个闸门泄洪放空洞弧形工作闸门面板迎水面左下角部位进行的取样。取样后经过科学严格的检测分析，其结果如表1所示。

如表1所示，在溢洪道2号、6号弧形工作闸门索取材料小样的材质为Q235（A3）钢，与图纸要求Q245（A3）钢不符，但强度高于设计要求；检测试样表面硬度符合设计要求。

3.4 闸门启闭力及运行状态监测

外观检查：由于输水泄洪洞闸室所处地理位置偏低，受潮严重，启闭机的实际工作环境差。具体表现为：1）液压油缸的活塞杆表面均出现了锈蚀痕迹和凹坑的出现，其中锈蚀最大坑深约为0.5mm，活塞杆表面上有不同程度的划痕迹象，其密封圈上有也有不同程度的损伤；2）启闭机油缸上盖均为完整，其3号、4号比较完整，其他6台启闭机油缸上盖油封有不同程度上的损坏的痕迹，其液压油也出现了渗漏状况；3）液压工作站有3台油泵，其中2台用于正常工作，1台备用。但实际检测时，1号油泵存在故障不能运行，2号油泵处于不稳定运行状态，只有1号油泵能正常运作。

因为实地调查前水库并闸门并未停止工作，且泄洪洞弧形工作闸门启闭机已然工作30a，其中溢洪道闸门启闭机也进行作业了30a的工作，可以很好地体现出二者的工作关系。想要得到真实有效的闸门启闭门力，必要先要考虑实际的闸门正常的工作运行情况，才能真正意义上的进行1号～8号弧形工作闸门启闭机的检测工作，还有泄洪洞弧形工作闸门启闭机的全面检测情况。要有效的对电气设备和保护装置两个目标要做的主要工作是实地采用目测法、贴片法及仪器仪表测试法对设备电参数与保护装置是否存在破损腐蚀情况进行抽样检查，具体项目有检测启闭机的定子电压、电机绝缘电

阻等。

对水库闸门卷扬式启闭机进行检测时，主要针对启闭机的启门力和持住力。可以采用的检测的方法包括直接法和间接法两种方法，其中直接法主要是运用测力计或者是运用拉压式传感器直接得出启门力和持住力的具体数据，而间接法则是借助动态应力检测系统，在得出吊耳或传动轴的应力应变之后再通过运算的出启

闭力。

这两种方法各有裨益，就能得出数据的精确度而言，不可置否的是运用直接法测试的出的数据精确度更胜一筹，结果也更与实际相符。但由于当前设备比较落后使得直接法的可操作性变弱，而间接法则对环境的要求不高，在实际中所采用的次数也比较多。本次安全检测工作囿于实际情况——溢洪道闸门启闭机测试只有在上下游无水的情况下才能具体实行，客观条件不满足，所以我们才取传统的电测法对闸门启闭力进行检测，具体实施办法是将电阻应变计粘贴在手拉构件上，采用导线将获取的信号转递，使远距离测量成为可能。

4 结论

启闭机作为水利工程设计中最为重要的核心机械，维护和监测维修应放到日程管理中，不可忽视。对与启闭机的运作情况应及时进行检测和鉴定，而对于检测参数的选择，根据不同的检测性质，立足于不同的目的，可以有选择的确定。这样有利于及时发现问题解决问题，以免发生不良后果。由上述可见，根据得出的检测数据的运算和分析，不难发现，西丽水库溢洪道、泄洪洞工作闸门和启闭机的正常运作存在一定的问题，还需要进行更新和改造加固。其中卷扬式启闭机在预设工作状态下的运作状态良好，其中最为关键的电气设备及保护装置的电参数数据也符合要求规范。测量得出的闭机最大启闭力数据也都小于均小于启闭机的设定数字，水库闸门启闭机目前质量仍满足设计标准和运行要求。

参考文献

[1]吴志强.浅谈水利水电闸门启闭机的管理与维护[J].机电信息，2012（15）：90-91.

[2]李作成.闸门启闭机自动化后的维修与保养[J].内蒙古水利，2011（5）：91-92.