长沟泵站闸门运行故障分析与处理措施

董传强，周 冉，董 通

（1.南水北调东线山东干线有限责任公司，山东 济南 250109；2.山东润鲁工程咨询集团有限公司，山东 济南 250100）

南水北调东线长沟泵站引水闸、出水闸是连接泵站和引水渠的控制建筑物，位于梁济运河大堤上，不仅起到引水入泵站和排水出泵站的作用，还起到阻挡梁济运河洪涝水进入站区的作用。汛期济宁市梁济运河防洪时引水闸、出水闸工作闸门关闭，梁济运河节制闸完全敞开；非汛期泵站调水运行时，引水闸、出水闸工作闸门开启，梁济运河节制闸全部关闭，达到梯级向高水位调水的目的。引水闸和出水闸工作闸门均为潜孔式金属平面钢闸门，闸门在动水工况下运行，底部水流流速大，橡胶止水因水压力作用与止水座板间摩擦力增大，另外闸门如果自身维护保养不及时，可能引起闸门主轮旋转不灵活、主轮和轨道锈蚀、门槽内堆积垃圾等，导致闸门运行过程中，经常出现闸门关闭不到位、下落过程中因阻力过大产生卡阻、启闭设备过载、橡胶止水损坏等现象，需要对工作闸门正常运行中的工况进行日常维修保养处理。

1 故障原因分析

1）闸门增加自重克服动水阻力。平面钢闸门在高水位动水工况下下落时，闸门底部水流流速会随过流截面面积的减小而增大，根据伯努利原理分析，随着过水断面逐步减小至完全截流，除了水压力外，过水断面下部流速明显加快，造成闸门底部迎背水面流速产生压力差，对闸门形成托举力增大，闸门下落速度因托举力增大而减小，加上主轮滑动摩擦力和橡胶止水与止水座板间摩擦力，闸门下落阻力达到一定程度与闸门自重瞬间产生平衡，可能造成闸门卡阻现象发生。

2）调正闸门橡胶止水压缩量。长沟泵站引水闸、出水闸工作闸门密封采用P 型橡胶止水，在垂直水流方向，橡胶止水自然封水平面和4 个主轮滚动平面有2～3 mm 相对距离。距离过小，橡胶止水压缩量不足情况下，闸门主轮轮缘与门槽内导轨滚动接触，导致闸门橡胶止水封水不严而漏水；相反距离过大，主轮轮缘与门槽内导轨无法滚动接触，橡胶止水压缩量过大，橡胶止水与止水座板间摩擦力增大，摩擦阻力达到一定程度与闸门自重瞬间产生平衡，导致闸门关闭下落时产生卡阻，闸门开启上升时启闭机电机过载或橡胶止水撕裂。

3）闸门主轮维修，使之旋转灵活。潜孔式工作闸门设计4 套悬臂式主轮部件，主轮直径为1 000 mm，主轮和主轮轴之间采用MGB-1 工程塑料制成的自润滑轴套，主轮轴镶嵌轴套部位采用镀铬处理，防止轴套和轴因锈蚀而抱死，轴套与轴设计为φ230H8/h7 间隙配合，轴套与主轮为φ250H7/h6 间隙配合。现场测试运行中根据检查结果发现每个转动主轮在大量人工力和外力推动测试下均不能正常进行转动，基本都处于主轮抱死不动状态。设计实际工况是工作闸门主轮在门槽内原本应该为一种滚动式的摩擦运行状态，而实际运行工况为主轮与门槽导轨之间形成了一种滑动式的摩擦运行状态，与原设计运行实际工况完全不符。由于滚动摩擦变为滑动摩擦，增加了闸门关闭下落和起升时的阻力。当闸门下落时，因上下游水位差较大导致闸门在水流冲力作用下，作用在工作闸门上的顺流推力加大，这时止水与止水座板间摩擦力就会增大。主轮轮缘与导轨面接触，本应该主轮在门槽导轨上滚动摩擦工况变为直线滑动摩擦，增加了闸门起升和下落的阻力，导致闸门下落受阻产生卡阻和起升时启闭机电机过载。

4）门槽内止水座板、导轨面存在附着物和门槽内有异物、垃圾。南水北调东线工程输水渠道大部分是借用原有的京杭运河河道，河道为开敞式河道，水中漂浮大量浮生物，少量农作物秸秆、树枝和生活垃圾等，在引水闸、出水闸工作闸门长时间不运行时，在止水座板、橡胶止水、导轨和主轮轮缘上均附着有浮生物；门槽内在主轮行走轨迹部位有垃圾堆积，时间过长不及时清理，影响闸门橡胶止水密封封水和启闭、关闭。如果在主轮行走门槽内有大的异物和垃圾，可能在闸门下落时产生卡阻现象。

2 处理措施

2.1 闸门背水侧空格内增加配重

经与闸门原设计单位沟通，在考虑启闭机额定荷载和闸门自重的情况下，另外考虑动水工作状态下闸门启动关闭阻力和止水与止水座板间摩擦力等，复核工作闸门整体启闭力和建筑物的整体承重支撑能力后，对引水闸、出水闸每扇工作闸门分别增加铸铁配重块4.0 t，配重块分别固定在工作闸门背水面中间纵横梁空格内，增加完后经运行试验，闸门在动水工作状态下起升和关闭，卡阻现象明显减少，但是还仍然存在。闸门增加配重铸铁块的重量不能太大，要同时考虑河水中泥沙、垃圾堆积等其他意外情况，否则闸门启闭机超载，可能引起钢丝绳拉断、电机烧坏、启闭机大小齿轮损坏等。

2.2 调正闸门橡胶止水压缩量

在非调水期关闭引水闸或者出水闸检修门，降低下游水位，工作闸门开启起升至一定位置，使工作闸门四套主轮均露出闸墩，清除橡胶止水和主轮部件上的水生物、垃圾和异物等，用长的水平卡尺放在左右两侧橡胶止水面上，测量主轮轮缘与水平卡尺距离，不得大于3 mm，且不得小于2 mm。如果大于3 mm，紧固橡胶止水压板螺栓螺母；如果小于2 mm，适当拧松橡胶止水压板螺栓螺母，调节如果不能大于2 mm 时，在橡胶止水与门体接触处适当添加薄铜板或不锈钢板，最终使橡胶止水顶部自然封水和4 个主轮滚动平面有2～3 mm 压缩量。

2.3 主轮滑动摩擦改为滚动摩擦

经对主轮部件检查发现，主轮在人工外力作用下均不能正常转动，主轮轴和主轮间润滑油因长期不维护凝结。联系专业维修队伍拆除主轮，清除轴套内附着的油脂，车床加工轴套内径或更换内径稍大的轴套，加大轴套与轴的配合间隙。维修后现场运行试验，主轮部件旋转灵活，闸门关闭下落时无卡阻现象发生，闸门通过荷重仪检测，显示数据反应连续无跳变，闸门可顺利正常关闭到位。

2.4 定期清理附着物

在泵站日常运行维护过程中，定期开启闸门清除橡胶止水和主轮部件上的水生物、垃圾和异物，定期清理门槽内止水座板和主轮导轨上的垃圾和异物，保证工作闸门正常运行。

3 结 语

通过上述描述，圆满解决了引水闸、出水闸工作闸门因闸门自重、主轮抱死和止水压缩量过大等原因造成的下落卡阻、闸门关闭不到位、橡胶止水损坏等问题。南水北调东线共7 座泵站、3座水库和穿黄河闸及渠道工程，沿途有多个相同类型闸站，闸门运行方式基本相同，特别是穿黄工程中工作闸门设计水头大，此类问题更为明显，类似问题均可借鉴此处理方案进行处理。