犍为水电站平面定轮闸门加工制造工艺浅析

孙学良

中国水利水电第五工程局有限公司第一水工机械厂 四川广元 628003

1 工程概况

岷江犍为航电枢纽工程位于四川省岷江干流下游河段，是岷江下游河段（乐山-宜宾）航电规划的第三个梯级，其上游为东风岩航电枢纽工程，下游为龙溪口航电枢纽工程。犍为航电枢纽坝址位于乐山市犍为县城上游约3km处，其下游约1.4km处为犍为岷江大桥。坝址距离乐山市约57km，距离成都市约144km。犍为航电枢纽总库容为2.27亿m3，总装机容量为500MW，装设9台灯泡贯流式机组，单机容量55.6MW。犍为航电枢纽为河床式水电站，闸坝式挡水建筑物，Ⅲ级船闸（单级）通航1000吨级船舶[1]。

厂房尾水事故闸门门型为潜孔式平面定轮钢闸门，闸门孔口尺寸15.20mÍ12.40m，设计水头为：31.02m。闸门面板置于上游，双向止水、双向支承，闭门时为简支轮支承，机组检修挡水时为滑道支承。闸门分为4节，整体启闭，节间采用轴连接。每节门叶两侧各设置两个主支承定轮，共16个。主梁为变截面工字梁。闸门下游主支承采用简支轮，轴承采用自带密封的滚动轴承，上游主支承采用采用弧面06Cr19Ni9NbN不锈钢钢滑块。

2 闸门加工要求

（1）闸门的侧止水座、顶止水座，应进行机加工，表面粗糙度Ra为6.3mm，以确保其表面局部平面度每米范围内不大于1.0mm，且不超过2处；且止水座面与主支承面的距离偏差不应大于1.5mm。

（2）每节门叶的顶面作为节间止水座面，应进行机加工，表面粗糙度Ra为6.3mm，以确保其表面局部平面度每米范围内不大于1.0mm，且不超过2处；一端对另一端的允许偏差为3mm。相邻两节门叶的节间止水部分的面板弯曲度不应大于3mm，且弯曲方向应力求相同。节间止水座面的表面局部平面度应使用长度为1.0米的钢直尺靠模检查。

（3）每节门叶的面板底边应进行机加工，表面粗糙度Ra为

12.5 mm。

（4）闸门检查结果应符合NB/T35045第7.4条有关规定，且分节制造的闸门组合处的错位应不大于2.0mm。

（5）上游侧主支承采用弧面06Cr19Ni9NbN不锈钢滑道,弧面的表面粗糙度Ra为3.2μm。

（6）门叶焊接完成后再加工定轮孔，粗糙度要求达到Ra3.2μm，定轮孔与水封座板的距离公差控制在±0.5mm。

（7）节间连接轴孔为“梨形孔”，加工粗糙度要求达到Ra12.5μm。

（8）边梁腹板、边梁翼缘在门叶高度方向上要求加工，加工粗糙度要求达到Ra12.5μm。

（9）闸门的主轮采用ZG35Cr1Mo，要求进行整体调质和表面淬火处理，其屈服点不得小于510MPa，滚轮踏面表面硬度HB=290-330，硬层深度不小于14mm，距踏面14mm处的硬度值不小于HB240。主轮工作表面按GB9444进行磁粉探伤，一级合格；其余按GB/T7233进行超声波探伤，二级合格。主轮工作表面、轴承孔等须机加工Ra为6.3mm。

3 闸门制作工艺

3.1 一般工艺流程

编制车间生产图→编制工艺技术文件→图纸工艺审查→下料→零件加工→小拼焊→部件加工→大拼装→整体焊接→矫正→整体铣削门叶水封座板平面→整体镗削主轮轴孔→侧轮装置等预装配→配钻各螺栓孔→定位、标识、编号→防腐→主轮装置等装配→包装、运输。

3.2 优化传统制作工艺

传统的定轮闸门加工工艺，在门叶返拼状态下加工水封座板和不锈钢主滑块，门叶解体后加工定轮孔、闸门节间水封座板及每节门叶的面板底边，门叶结构要转运到固定的加工设备上找正后再加工，转运和找正的准备时间是设备正常负荷加工时间的4-5倍，加工前准备时间长，加工效率低下[2]。

我们通过技术革新，在门叶返拼状态下用自制的专用大型平面闸门整体加工设备，整体加工顶、底、侧止水座板面、主滑块工作面、门叶节间，加工顶、底、侧止水座板面、主滑块工作面用铣刀盘，加工门叶节间用可转位螺旋立铣刀。以加工后的水封座板为基准，利用自制的一种可移动镗孔设备镗削定轮孔。通过采取以上有效的工艺技术措施，实现了闸门一次返拼和找正，完成加工顶、底、侧止水座板面、主滑块工作面、门叶节间，加工顶、底、侧止水座板面、主滑块工作面、定轮孔的加工，减少闸门转运和多次找正的时间，提高了加工效率，降低了制造成本。

3.2.1 边梁制作工艺措施

（1）制作。闸门边梁腹板、边梁后翼板、定轮孔加强板、边梁隔板组拼焊成π型梁（见图1）。首先在π型梁两端不影响定轮孔加工和定轮安装的位置焊接支撑加固，然后再焊接边梁腹板与边梁后翼板的组合焊缝，校正合格后按照理论长度加工π型梁的两端，保证了边梁的长度尺寸，大拼装时组焊到门叶结构上。

（2）焊缝坡口的设计。闸门边梁腹板与边梁后翼板组合焊缝、边梁腹板与面板的组合焊缝是二类缝，要求完全熔透，边梁腹板中心线距离310mm，人员在内部操作空间狭小，且焊接操作时光线较差，所以20mm厚的边梁腹板切割单边坡口，坡口在外侧，焊接过程中采用两边梁腹板内侧焊接，外侧清根的焊接方式。边梁腹板与边梁后翼板组合焊缝用埋弧自动焊焊接，边梁腹板与面板的组合焊缝先分段加固后再用二氧化碳气保焊从中间向两边对称施焊。

3.2.2 节间耳板制作工艺措施

（1）节间连接耳板和耳板加强板拼焊成小拼件。

（2）镗节间耳板上的“梨形孔”。

（3）拼装时先焊接一边的节间耳板，相邻的节间耳板点焊到门叶结构上，门叶大拼加工止水座板时用假连接板和连接轴装配后调整相邻的节间耳板，在连接状态下把节间耳板加固后焊接，确保闸门安装时节间耳板顺利装配连接。

3.2.3 门叶水封座板、不锈钢主滑块及闸门节间加工措施

（1）门叶找正、找平。门叶在总拼装钢平台上进行找正、找平，门叶节间预留200mm间隙。门叶找正、找平后，以门叶纵向中心线为基准，根据面板预留的裁边量划线，再用半自动切割机进行切割，此工序能保证门叶的外形尺寸控制在1mm范围之内[3]。

（2）门叶水封座板、不锈钢主滑块及闸门节间加工。用自制的专用大型平面闸门整体加工设备，整体加工顶、底、侧止水座板面、主滑块工作面、门叶节间，加工顶、底、侧止水座板面、主滑块工作面用铣刀盘，加工门叶节间用可转位螺旋立铣刀。用此加工方法能保证水封座板和节间水封座板整体不平度在0.4mm之内，保证主滑块与水封座板加工面的距离公差控制在±1mm，节间面板底缘直线度控制在1mm，加工的表面粗糙度达到Ra6.3以下。在此工序中，整体对顶、底、侧水封螺孔进行划线并检查对角线之差值和两侧水封螺孔的平行度，合格后用水封压板进行配钻。

3.2.4 主轮轴孔镗削措施

在门叶水封座板面整体机加工后，在门叶大拼状态下以止水座板面为基准，划出所有主轮轴孔的找正线和加工线，然后用自制的可移动用动力头对所有主轮轴孔进行镗削加工。此工艺能保证所有主轮轴孔的轴线与止水座板面的距离偏差控制在0.4mm范围之内，同轴度小于0.5mm。

3.2.5 主轮装置、侧轮装置等预组装

将主轮装置、侧轮装置预组装在门叶上，组装后让门叶处于自然状态，待整体验收合格后，作上标识、编号并对部分部件进行解体后进行防腐处理。

3.2.6 主轮装置组装

各部件防腐后按照预组装时标识对主轮装置进行组装，16个滚轮踏面平面度在2.0mm，满足《水电工程钢闸门制造安装及验收规范》NB/T35045-2014中7.4.7质量要求，质量工程师验收合格后准备包装运输。

3.2.7 转动部件润滑脂加注

侧轮装置和主轮装置等转动部件装配前清理干净，装配检查合格后加注润滑脂。

4 结语

通过优化平面定轮闸门加工工艺，实现闸门不动，加工设备动，在返拼状态下完成面板裁边和顶、底、侧止水座板面、主滑块工作面、门叶节间，加工顶、底、侧止水座板面、主滑块工作面、定轮孔的加工，加工完成后的粗糙度满足设计图纸要求，且加工质量满足《水电工程钢闸门制造安装及验收规范》（NB/T35045-2014）7.4中的相关要求，提高了加工效率，降低了制造成本。