浅谈大坝闸门故障原因及排除方法

韩丽华

（甘肃省临夏回族自治州槐树关水库管理局，甘肃临夏731100）

水利水电工程占地面积非常大（方圆几百到数千米），庞大的建筑面积保障了引水工程安全运行。闸门引水工程是通过闸门截水的方式控制水位，调节流量大小。由于水体较大、压力高，所以对闸门质量有很高的要求，主要是为了引取表面清水、清除槽中尘沙和污泥。引水工程设施内部结构十分复杂、数量繁多，包括河道、管道、闸门等。特别是大坝闸门，安全性要求最高。部分水库由于建设时间较长、技术落后，大坝闸门时常会产生一些故障，必须要针对现存故障采取针对性解决措施，保障整个水利工程的运行安全。

1 工程案例

某水库工程建设于1981 年，当时水利工程建设技术还不够先进，由于技术上的限制以及材料质量等影响，从现在看来该工程整体质量、性能不足。在2001 年，因为长期缺乏检修导致闸门拉杆损坏，造成的后果十分严重，闸门系统中一共有12 个轴承座，其中8 个不能使用，本次事故最高水位线为573m，与设计库容58 万m3十分接近，管理部门决定开闸放空减轻水库容量压力，派遣维修小组展开抢修工作，最终恢复了险情。在2017 年闸门出现了无法开启故障，并且时间正值雨季，水库水位快速上升达到堰顶高程位置，由于当时是连雨天，还需要保留一定库容量防御洪水，此时调洪泄洪闸门无法开启，水库功能失效[1]。针对此类情况，管理部门组织了抢修小队，潜水员到水下分析设备情况，结合实际情况制定了抢修方案。

2 水库大坝闸门故障与原因

启闭器控制大坝闸门开启和关闭，电机减速器负责驱动启闭器，通过斜拉传动轴带动下部分平板闸门实现上下移动，这样即可实现大坝闸门的开启和关闭工作。对于使用时间较长、原有设计存在缺陷的水库闸门来说，经常会产生故障问题。上述工程水库大坝故障原因主要有两点：一是在水库闸门设计中，拉杆轴材料为φ45、轴径为90 mm 的普通碳素钢，采用轴套、插销的方式负责轮连接，轴截面积为受力抗剪截面积，也就是不包括插销截面积。由于当时并没有生产处φ90 材料，之后决定采用φ65 材料。如果继续采取轴套、插销连接方案，抗剪截面积大约为21.5 cm2，最后采取了轴套与螺丝焊接方法，套轴一段和轴端螺丝连接，另一端和φ65 材料焊接，从而让抗剪截面积达到了起闭使用要求，但是性能只是基本满足标准。二是该工程从1987 年使用至今，已经使用了30 多年，大坝上游近些年养殖产业发展十分迅速，很多废物废液也从上游排出，这些废液多数带有腐蚀性，从而导致轴套和拉杆端脱落，造成闸门无法正常开启。

3 水库闸门故障的排除方法及管理措施

3.1 闸门故障排除方法

3.1.1 排除方法 闸门故障主要是检查启闭器的传动系统，确定电机、减速器是否存在故障，并做好排除和维修工作。由于本工程闸门无法开启主要是因为硬件问题，还需要凭借经验判定闸门、连杆、轴套筒螺丝一段是否脱落等情况。由于这些设备都在水位线之下，难以直接观察看到结果，要借用工具或人工旋钮传动连接设备，将拉杆螺丝部位旋入到套筒中，之后向上做提拉动作，反复操作，最终让水库闸门恢复到正常工作状态，排除故障问题。此时还需要启动除险加固项目，对水库现状进行安全改造，间隔大坝一定距离开挖一条适宜的引水渠，从而解决大坝周围电站、下游居民用水保障[2]。

3.1.2 优化控制措施 随着新时期网络技术、计算机技术、软件技术的发展，传统控制措施已经无法满足当前水库闸门控制要求。为了能够保证水库运行安全，在2018 年10 月枯水期阶段管理部门采取了分布式控制方案实现了大坝闸门控制措施优化。分布式系统具有产品集成化、功能集成化优势。主要是采用了可编程控制器（PLC）逻辑控制功能，可以自动采集设备运行参数，并且通过多种回路调节设备。分布式控制系统与PLC 技术结合，通过PLC 组建分布式系统，实现了“双赢”。该系统可以实现闸门分层控制，改善了过去单一控制的劣势。考虑到每个闸门位置分布较为分散，通过采集处理各个闸门信息，将相关信息传输到主控制器当中，通过分布系统对分散闸门进行控制，从而提升信息采集效率和实时性。闸门控制系统主要起到了泄洪作用，除了在汛期之外，无需闸门系统以及辅助设备频繁操作[3]。在某个子系统出现故障时，其他辅助系统可以替代展开工作任务，确保系统站点运行可靠性。当今国内外应用闸门分布式控制系统的成功案例非常多，如美国大古力水电站以及我国的三峡水电站等。

3.2 大坝闸门的长效管理措施

一是贯彻“安全第一、预防为主”的防汛方针，严格落实《水库大坝安全管理条例》标准，结合技术标准以及管理规范，进一步完善大坝闸门安全运行管理机制，对大坝进行全程监测和检查。及时整理和分析大坝的监测资料，第一时间掌握大坝的运行状况。还需定期做好大坝的养护、运维工作，保证大坝闸门起闭设备可以正常运行。大坝运行必须要确保足够安全，保障水利工程运行效益。管理部门要制定大坝定期安全检查和故障鉴定制度。特别是在汛前、汛后以及暴雨之后，必须要全方位对大坝以及闸门进行安全检查。

二是为了确保大坝的运行安全，必须要提前排除安全隐患，即使到了每年的枯水期也要做好日常巡视工作。特别是对于水电工程的细节部位，需要按要求严格地进行记录和检查。大坝闸门故障是长期积累下的问题，为了能够保证国家财产、人民群众生命安全，水利工程人员肩负着重要责任，在日常工作中不能有一丝一毫的懈怠。

三是全面加强原始资料保存工作，一旦遇到紧急事件可以精准的作出决策，及时采取有效的措施，在最短时间内解决问题，避免故障排除延误造成更严重的问题。

四是为了以防万一，管理单位需要时刻准备好防汛抢险物料准备工作，特别是要准备好充足的闸门故障常用设备与材料。一旦大坝发生险情征兆，管理单位需要立即上报给主管部门、上级防汛指挥机构，第一时间采取抢救措施。

4 结语

综上所述，大坝闸门的运行条件非常复杂，需要针对闸门的故障情况，分析具体故障产生的原因，并采取相应的排除方案。由于造成闸门故障是多方面作用的结果，所以要以预防监测为主，通过构建分布式控制系统可以有效加强闸门控制，实现综合控制，从而保证大坝闸门控制安全性和可靠性。