水利水电工程闸门控制技术与运行维护管理方法分析

陈泽勇

广东省阳江市机电排灌管理总站 广东 阳江 529500

引言

就目前状况而言，水利水电工程闸门具有水位调节、流量管控等作用，可有效预防洪涝灾害，推动地方农业生产。一旦水闸运行阶段形成安全隐患，都将对周边居民日常生活、区域经济发展造成影响。故此应了解水闸的基本结构与类型，结合水利水电工程实际情况，做好水闸日常运行管理方法，并能掌握闸门控制技术方法的要求，及时解决水闸潜在运行隐患。

1 闸门基本结构与形式

闸门组成结构包含启闭设备、埋固部分、主体活动3个部分。其中启闭设备与门叶吊耳相连接，有利于灵活控制闸门，个别闸门利用水力进行启闭控制。埋件部分由门楣、底槛、主轨、铰座等组成，主要安装于孔口旁边，通过锚筋与建筑混凝土固牢，向水利水电建筑物传递水压力等荷载，体现闸门的止水性能。主体活动部由支承行走部件、止水装置、承重结构、吊耳等组成。闸门正常运行期间，闸室属于主体，具有管控过闸流量、挡水作用，与上下游连接段、建筑物相连接。

选择闸门基本形式过程中，需要综合考虑多种因素，再依据闸门结构特征，全面分析有关资料，进行反复技术、经济比较后选定。影响因素包含启闭力、工程造价、闸门运行性质、地理位置、综合运行条件等等。根据相关调查结果显示，最常见闸门形式包含弧形与平面闸门。当水闸展开关门挡水作业时，闸室需承担上下游水差形成的水平推力，极有可能导致水闸向下游方向滑动，形成重大安全隐患。为防止该现象的发生，设计闸室期间应重点检验闸室的抗滑稳定性，保障闸室运行的稳定性。

2 闸门的基本类型

作为水利水电工程的关键组成部分，闸门起到封闭孔口、局部开放孔口的作用，根据实际情况灵活调节上下游水位，排除沉沙、漂浮物等，促使闸门类型多种多样。按照工作性质划分闸门分成：事故闸门，出现运行事故时能自主关闭；检修闸门，检修期间负责挡水；工作闸门，处于动水作业环境。按照安装位置分类：潜孔式闸门，主要设置于潜没式泄水孔口，闸门关闭孔口时，门叶顶部未超过挡水处水位高度，应在四边增设止水装置；露顶式闸门，安装于开敞式泄水孔口位置，闸门关闭状态下门叶顶部高度超过挡水处水位。按照结构形式与构造特征分成：平面门叶钢闸门，钢闸门外表面呈平面挡水面板的形状，又可分成升卧式、直升式、横拉等；弧形闸门，外表呈现圆弧形，还可分成立轴式、绕横轴转动弧形闸门。按照原材料分成铸铁式、木质、木面板钢构架、钢筋混凝土闸门等[1]。

3 水利水电工程闸门控制技术方法

3.1 闸门远程控制技术

为实现全程动态化管控水利水电工程的闸门，应融入现代化技术、计算机系统，搭建闸门远程控制技术系统，设立闸站监控系统、液压启闭机系统，分别扮演着控制与执行的角色。系统运行期间，总调中心利用闸站监控系统下达命令，依次向PLC通信平台、启闭机系统等传递。闸门远程控制系统运行时，闸站监控系统属于关键，有助于调度中心远程自动化控制排冰闸、节制闸、控制闸等，还能通过中心控制系统实时显示闸门运行参数，一旦出现异常参数，系统能立刻报警处理。该系统分成远程闸站、现地闸站监控系统，二者处于相互联系且独立的关系，主要体现于系统参数一致，但处于独立运行状态，能独立监控与控制闸站的运行状态。

液压启闭机系统以液体压力为载体进行能量传递，从而达到控制闸门关闭与开启的目的。系统作业原理为：液压泵转变原动机输出的机械能，转变成液体压力能，通过液压阀与油管道到达液压缸，最终变成工作机的机械能，有序完成闸门启闭动作。同时，闸门油缸搭配开度仪，起到全过程记录与检测闸门运行状态的作用，还包含液位控制器、温度传感器、电压力继电器等，远程控制油液温度、压力等。液压启闭机系统运行期间，标准电气控制柜为主要中间设备，负责连接不同功能的变送器与传感器，全面化转换、采集与整理信号。其中电气控制柜组成部分包含变压器、PLC模块、继电器等结构。

3.2 弧形闸门测量控制技术

与其他闸门相比，弧形闸门安装阶段对测量精度、工艺等方面要求更高，需制定完整的弧形闸门测量控制技术方案，掌握测量控制网布设、闸门底坎安装、锚栓架套膜安装等要点。其中测量控制网布设属于重点内容，需参考水利水电工程基本情况，充分确保闸门安装质量。具体操作过程中，选择三角测量法，依据施工等级确定排漂孔底板孔洞的位置，再借助测绘平差软件获取精准的平差结果，随后展开校核作业，最大程度上缩小布设误差。布设控制网时，技术人员先在地面用红笔标记，有助于一边校核一边调整。另外，闸门测量控制技术中锚栓架套模安装也属于关键点，为调整大体积支铰创建有利条件。锚栓架安装位置检测时，利用全站仪、钢尺等测量工具，提高定位检测的准确性。

3.3 闸门焊接变形控制技术

为充分发挥闸门的作用，维护水利水电工程运行的稳定性，需了解焊接规范、技术手段、先后顺序等。通过焊接热源加热结构时，若受热不均匀，将出现严重焊接变形问题，故此应掌握闸门焊接变形控制技术，明确相关注意事项，制定可行性较高的焊接方案。

3.3.1 焊接规范。要求闸门焊接前期准备阶段，多方面评定焊接工艺，制定最适合的焊接工艺，减少焊接线的能量输入，以此防止出现结构变形的问题。

3.3.2 焊接技术手段。多数情况下闸门焊接变形，多是由于加热不均匀，加热情况直接关系到焊接变形面积。若焊接操作方法、加热程度、热源等不相同，焊接变形程度也不尽相同。现阶段，常见焊接包括手工电弧、气焊接、埋弧自动焊接、气体保护焊接等，其中气体保护焊接与埋弧自动焊接方式不易发生变形问题。采用气体保护焊接方式时，可选择二氧化碳气体，从根本上保证焊接加热的均匀性，降低变形概率。

3.3.3 焊接先后顺序。闸门焊接期间，先焊接距离形心轴较近的构件，逐步提高刚度，若发现形心轴两侧存有不同大小的焊缝，应先焊接焊缝数量较少的一侧。针对较长的焊缝，采用断续焊接方法。常规焊接流程：①隔板对接缝。从形心轴开始分别向两侧焊接，采取对称焊接的方式。②后翼缘板位置。从闸门边梁入手，再逐次焊接后翼缘板、纵梁翼缘。③面板焊缝，选用断续焊接方式。④面板与后翼缘位置的焊缝。

4 水利水电工程闸门运行维护管理方法

4.1 闸门支承移动部件的管理维护

闸门运行维护期间，支承移动部件的管理维护属于重点，需了解该部件的结构与作用，采取恰当的维护管理方法。在水利水电工程闸门结构中，支承移动部件能转移闸门的水平荷载，向闸墩传递，还能维护闸门上下移动，沿着门槽轨迹运行，也被称为行走的支承部件。该部件由反轮、主轮、侧轮组成，需对三个部件进行分别检查，避免由于支承移动部件因素而影响闸门运行质量。

一般保养管理维护方法下，多采用涂抹适量润滑油的方式，润滑主轮、吊耳等部位，还能除尘防锈，维护闸门运行的稳定性。支承移动部件经过长时间运行，极有可能发生滚轮锈死的情况，多是由于滚轮润滑不足，在其他因素的干扰下生锈，使其运行效率降低。解决此类问题时需及时清除铁锈，加入足够量的润滑油。但滚轮位于门槽之间不易操作，难以保障润滑效果，故此应在油孔位置增设加油嘴，连接启闭机室的油箱，持续向油管输入润滑油，降低操作难度，此项装置比较适用于黏度较低的润滑油。若润滑油较为黏稠，应增设自动加油器，通过丝扣连接加油器，旋转过程中向油仓施入一定量的压力，在压力的作用下润滑油自主移动[2]。

4.2 钢制闸门的防锈维护管理

为取得良好的防锈效果，应先针对钢制闸门展开全方位除锈作业，其中机械除锈方法较为常见，正确使用空气压缩机，向钢闸门喷射适量的沙子，产生一定大小的摩擦力，达到除锈效果。进入防锈处理环节，可选择油漆防锈方式，作业流程为：①涂抹一层厚度适中的环氧云铁防锈漆，完全干燥后先后涂抹两层沥青漆，也需保障油漆完全干透后再涂抹下一层沥青漆。②提前加热沥青漆，不需散热直接涂抹至钢制闸门，以此从根本上预防铁锈。不仅如此，喷涂防锈蚀材料也可防锈，经济性良好且操作方便，主要运用氟涂料、高氯化聚乙烯材料，此类材料耐腐蚀性能良好。

4.3 闸门开启和关闭维护管理

闸门启闭维护管理时，分成制定与选择启闭方案、操作管理两个内容，需立足于水利水电工程实际运行需求，选择恰当的操作的方案。启闭方案的可行性与合理性，关系到闸门运行的安全性与管理效果，若启闭方案不恰当，将影响下游河床，甚至威胁工程的安全性。水闸存在多个孔洞，则优先选择对称启闭或者多节均匀启闭的方法。若资金充足或者作业条件良好，也可选择对称与分节相融合的方法，操作要点：闸门开启阶段，先打开中孔再逐一打开两侧的孔洞，关闭顺序则相反，整个操作阶段杜绝出现不同步启闭现象。分节启闭操作要点：前提条件为保障启闸幅度与落闸幅度一致，再分成的不同节进行启闭操作，同时参考闸门下游水深的变化规律，科学设置分节高度，促使下游所产生的淹没水跃范围不超过消力池，过闸水流不存在旋涡、集中水流等。为有效提高闸门启闭管理水平，有关部门应实行岗位责任制，细化每个岗位的主要职责与日常工作内容，以便于出现问题时能第一时间找到责任人，避免出现互相推卸责任的情况。

4.4 闸门日常维护要点

水利水电工程闸门运行维护过程中，日常维护与管理是保障其安全运行的关键，也是延长闸门运行寿命的关键。日常维护期需重视以下几项工程，具体来说：①加强每天清理与检查力度。启闭阶段一部分漂浮物等杂物逐渐向闸门挡水一侧，若清理不及时闸门位置将出现震动、卡阻情况，诱发漏水问题，这就需求管理者制定闸门清理维护值班制度，委派相关人员定期清理杂物。②调整与检测。闸门启闭阶段，要求辅助监测人员能端正工作态度，重点观察闸门位置是否存在不平衡、倾斜、偏移等问题[3]。③清理淤泥。淤泥已成为阻碍闸门稳定运行的关键因素之一，若上游位置淤泥堆积严重，闸门产生较高的运行压力，故此需不定期利用机械设备清理淤泥，如高压水枪。不仅如此，启闭机日常维护检测也不可忽视，可采取特别检查、定期检查、一般性检查等方法。特备检查适用于发生重大自然灾害，定期检查为每年汛期到来前和汛期结束后的两次全面化检查，一般性检查指每月定期检查一次启闭机。

5 结束语

伴随着水利水电工程规模持续扩大，水闸愈加重要，应采取多样化的水闸控制技术，明确水闸运行管理维护要点，构建安全化的运行环境。运行维护管理期间，掌握闸门日常维护要点，重视闸门的防锈维护管理，并能灵活运用闸门测量控制、远程控制、焊接变形控制技术方法等。