烏江彭水水電站升船機(jī)閘門跑偏問題的研究

摘 要：重慶烏江彭水水電站升船機(jī)下閘首工作大門在試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)閘門在擋水工作狀態(tài)下啟閉出現(xiàn)向一邊偏斜的狀況。為解決該問題，經(jīng)初步分析和試驗(yàn)，對閘門制造和安裝相關(guān)的公差進(jìn)行了復(fù)核，門槽埋件、閘門支承輪平面度、啟閉機(jī)吊點(diǎn)水平度等均滿足規(guī)范要求。經(jīng)過進(jìn)一步研究，認(rèn)為支承輪選用球面滾動軸承、導(dǎo)向側(cè)輪剛度不足，是導(dǎo)致閘門跑偏的主要原因。

關(guān)鍵詞：彭水水電站；升船機(jī)；閘門；跑偏

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.066

1 前言

1.1 工程簡述

重慶烏江彭水水電站下閘首工作門為下沉式平板鋼閘門，由布置在下閘首啟閉機(jī)房內(nèi)2×4000kN固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)控制啟閉。下閘首工作大門高22m，寬14m，厚4m，總重量為390t。閘門為雙吊點(diǎn)，反向全行程止水，P型水封橡皮密封，正向支撐由兩邊各7個(gè)直徑1m，寬270mm的支承輪，支承輪采用了球面滾動軸承。支承軌道為鑄鋼軌道，軌道工作范圍寬300mm。閘門背水面布置有4個(gè)導(dǎo)向側(cè)輪，閘門主軌護(hù)角兼做側(cè)輪軌道。

1.2 閘門運(yùn)行存在的問題

在閘門啟閉調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，閘門在不擋水的狀態(tài)下啟閉正常，但在擋水后升降過程中，閘門出現(xiàn)偏向一側(cè)的橫移現(xiàn)象，并呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。在試驗(yàn)中，閘門從低向高提升時(shí)先偏向左側(cè)，到達(dá)一定位置時(shí)向右偏移，也就是承受水壓力減小到一定程度后開始向中間復(fù)位；下降時(shí)按照原軌跡先偏向左后偏右，下降到一定位置后閘門右側(cè)側(cè)輪受力，偏移程度持續(xù)增加直至最低位，同時(shí)導(dǎo)致右側(cè)側(cè)輪基座出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形。

2 問題分析

閘門在不擋水時(shí)正常啟閉，在閘門擋水時(shí)啟閉軌跡出現(xiàn)跑偏，這說明閘門在啟閉過程中由水壓力存在，并導(dǎo)致產(chǎn)生了側(cè)向力。按照此閘門的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，產(chǎn)生側(cè)向力的可能有以下幾種情況：（1）啟閉機(jī)兩個(gè)吊點(diǎn)不水平導(dǎo)致閘門偏斜，在閘門上升和下降時(shí)支承輪行走方向不垂直而跑偏；（2）閘門及門槽埋件尺寸影響，門槽主軌埋件支承面本身傾斜；（3）支承輪安裝后實(shí)際軸線不水平。

2.1 吊點(diǎn)

經(jīng)檢查閘門安裝檢測資料，并按照設(shè)計(jì)和規(guī)范要求對閘門、門槽埋件及啟閉機(jī)安裝精度情況進(jìn)行復(fù)查。復(fù)查結(jié)果表明，啟閉機(jī)兩吊點(diǎn)水平度為3mm優(yōu)于設(shè)計(jì)和規(guī)范要求的5mm。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，該精度的吊點(diǎn)水平度不會對閘門啟閉產(chǎn)生明顯影響。

2.2 閘門埋件

經(jīng)對閘門門槽主軌支承面等相關(guān)安裝工程進(jìn)行復(fù)測，其主軌工作表面直線度均小于等于2mm、共面度1.5mm、扭曲1.5mm，各項(xiàng)偏差范圍均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，該精度的閘門埋件支撐面不會對閘門啟閉產(chǎn)生明顯影響。

2.3 閘門支承輪

在閘門跑偏后核查閘門裝配質(zhì)量檢測資料，支承輪直線度及共面度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。但在復(fù)測時(shí)發(fā)現(xiàn)，支承輪踏面共面度良好，但側(cè)向平面度偏差較大。查閱圖紙可知，由于支承輪采用了球面滾動軸承，軸承軸可在周向15°范圍活動，導(dǎo)致支承輪輪緣側(cè)向不共面。通過對支承輪軸線調(diào)整并還原，經(jīng)檢測支承輪側(cè)向共面度小于1mm，優(yōu)于規(guī)范要求；在該狀態(tài)下進(jìn)行啟閉試驗(yàn)試兩次后閘門依舊出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象。

由上述檢測和試驗(yàn)結(jié)果可知，閘門跑偏的主要原因?yàn)榍蛎鏉L動軸承的軸線偏轉(zhuǎn)造成。閘門啟閉過程中支承輪受壓后，由于支承面和輪緣接觸部位微小變化產(chǎn)生側(cè)向分力導(dǎo)致軸承偏轉(zhuǎn)，從而部分支承輪轉(zhuǎn)動方向發(fā)生變化，全部支承輪的綜合效應(yīng)導(dǎo)致閘門在啟閉過程中跑偏。

3 處理方法和效果

在拆除側(cè)導(dǎo)向輪后，閘門啟閉過程在無側(cè)向約束下跑偏范圍穩(wěn)定，根據(jù)分析計(jì)算可知側(cè)向力大小。因此，提出加強(qiáng)側(cè)導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)剛度，并增加側(cè)導(dǎo)向輪數(shù)量的處理方案，經(jīng)實(shí)施后試驗(yàn)，閘門在側(cè)導(dǎo)向輪約束下能在正常范圍內(nèi)順利啟閉，無跑偏現(xiàn)象，側(cè)導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

4 結(jié)論

在大型平面閘門支承輪設(shè)計(jì)中不宜采用球面軸承，如必須采用，則應(yīng)對側(cè)導(dǎo)向輪的受力進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

作者簡介：焦建凱（1977-），男，陜西洋縣人，本科，工學(xué)學(xué)士，工程師。