長溝泵站閘門運行故障分析與處理措施

董傳強，周 冉，董 通

（1.南水北調東線山東干線有限責任公司，山東 濟南 250109；2.山東潤魯工程咨詢集團有限公司，山東 濟南 250100）

南水北調東線長溝泵站引水閘、出水閘是連接泵站和引水渠的控制建筑物，位于梁濟運河大堤上，不僅起到引水入泵站和排水出泵站的作用，還起到阻擋梁濟運河洪澇水進入站區的作用。汛期濟寧市梁濟運河防洪時引水閘、出水閘工作閘門關閉，梁濟運河節制閘完全敞開；非汛期泵站調水運行時，引水閘、出水閘工作閘門開啟，梁濟運河節制閘全部關閉，達到梯級向高水位調水的目的。引水閘和出水閘工作閘門均為潛孔式金屬平面鋼閘門，閘門在動水工況下運行，底部水流流速大，橡膠止水因水壓力作用與止水座板間摩擦力增大，另外閘門如果自身維護保養不及時，可能引起閘門主輪旋轉不靈活、主輪和軌道銹蝕、門槽內堆積垃圾等，導致閘門運行過程中，經常出現閘門關閉不到位、下落過程中因阻力過大產生卡阻、啟閉設備過載、橡膠止水損壞等現象，需要對工作閘門正常運行中的工況進行日常維修保養處理。

1 故障原因分析

1）閘門增加自重克服動水阻力。平面鋼閘門在高水位動水工況下下落時，閘門底部水流流速會隨過流截面面積的減小而增大，根據伯努利原理分析，隨著過水斷面逐步減小至完全截流，除了水壓力外，過水斷面下部流速明顯加快，造成閘門底部迎背水面流速產生壓力差，對閘門形成托舉力增大，閘門下落速度因托舉力增大而減小，加上主輪滑動摩擦力和橡膠止水與止水座板間摩擦力，閘門下落阻力達到一定程度與閘門自重瞬間產生平衡，可能造成閘門卡阻現象發生。

2）調正閘門橡膠止水壓縮量。長溝泵站引水閘、出水閘工作閘門密封采用P 型橡膠止水，在垂直水流方向，橡膠止水自然封水平面和4 個主輪滾動平面有2～3 mm 相對距離。距離過小，橡膠止水壓縮量不足情況下，閘門主輪輪緣與門槽內導軌滾動接觸，導致閘門橡膠止水封水不嚴而漏水；相反距離過大，主輪輪緣與門槽內導軌無法滾動接觸，橡膠止水壓縮量過大，橡膠止水與止水座板間摩擦力增大，摩擦阻力達到一定程度與閘門自重瞬間產生平衡，導致閘門關閉下落時產生卡阻，閘門開啟上升時啟閉機電機過載或橡膠止水撕裂。

3）閘門主輪維修，使之旋轉靈活。潛孔式工作閘門設計4 套懸臂式主輪部件，主輪直徑為1 000 mm，主輪和主輪軸之間采用MGB-1 工程塑料制成的自潤滑軸套，主輪軸鑲嵌軸套部位采用鍍鉻處理，防止軸套和軸因銹蝕而抱死，軸套與軸設計為φ230H8/h7 間隙配合，軸套與主輪為φ250H7/h6 間隙配合?，F場測試運行中根據檢查結果發現每個轉動主輪在大量人工力和外力推動測試下均不能正常進行轉動，基本都處于主輪抱死不動狀態。設計實際工況是工作閘門主輪在門槽內原本應該為一種滾動式的摩擦運行狀態，而實際運行工況為主輪與門槽導軌之間形成了一種滑動式的摩擦運行狀態，與原設計運行實際工況完全不符。由于滾動摩擦變為滑動摩擦，增加了閘門關閉下落和起升時的阻力。當閘門下落時，因上下游水位差較大導致閘門在水流沖力作用下，作用在工作閘門上的順流推力加大，這時止水與止水座板間摩擦力就會增大。主輪輪緣與導軌面接觸，本應該主輪在門槽導軌上滾動摩擦工況變為直線滑動摩擦，增加了閘門起升和下落的阻力，導致閘門下落受阻產生卡阻和起升時啟閉機電機過載。

4）門槽內止水座板、導軌面存在附著物和門槽內有異物、垃圾。南水北調東線工程輸水渠道大部分是借用原有的京杭運河河道，河道為開敞式河道，水中漂浮大量浮生物，少量農作物秸稈、樹枝和生活垃圾等，在引水閘、出水閘工作閘門長時間不運行時，在止水座板、橡膠止水、導軌和主輪輪緣上均附著有浮生物；門槽內在主輪行走軌跡部位有垃圾堆積，時間過長不及時清理，影響閘門橡膠止水密封封水和啟閉、關閉。如果在主輪行走門槽內有大的異物和垃圾，可能在閘門下落時產生卡阻現象。

2 處理措施

2.1 閘門背水側空格內增加配重

經與閘門原設計單位溝通，在考慮啟閉機額定荷載和閘門自重的情況下，另外考慮動水工作狀態下閘門啟動關閉阻力和止水與止水座板間摩擦力等，復核工作閘門整體啟閉力和建筑物的整體承重支撐能力后，對引水閘、出水閘每扇工作閘門分別增加鑄鐵配重塊4.0 t，配重塊分別固定在工作閘門背水面中間縱橫梁空格內，增加完后經運行試驗，閘門在動水工作狀態下起升和關閉，卡阻現象明顯減少，但是還仍然存在。閘門增加配重鑄鐵塊的重量不能太大，要同時考慮河水中泥沙、垃圾堆積等其他意外情況，否則閘門啟閉機超載，可能引起鋼絲繩拉斷、電機燒壞、啟閉機大小齒輪損壞等。

2.2 調正閘門橡膠止水壓縮量

在非調水期關閉引水閘或者出水閘檢修門，降低下游水位，工作閘門開啟起升至一定位置，使工作閘門四套主輪均露出閘墩，清除橡膠止水和主輪部件上的水生物、垃圾和異物等，用長的水平卡尺放在左右兩側橡膠止水面上，測量主輪輪緣與水平卡尺距離，不得大于3 mm，且不得小于2 mm。如果大于3 mm，緊固橡膠止水壓板螺栓螺母；如果小于2 mm，適當擰松橡膠止水壓板螺栓螺母，調節如果不能大于2 mm 時，在橡膠止水與門體接觸處適當添加薄銅板或不銹鋼板，最終使橡膠止水頂部自然封水和4 個主輪滾動平面有2～3 mm 壓縮量。

2.3 主輪滑動摩擦改為滾動摩擦

經對主輪部件檢查發現，主輪在人工外力作用下均不能正常轉動，主輪軸和主輪間潤滑油因長期不維護凝結。聯系專業維修隊伍拆除主輪，清除軸套內附著的油脂，車床加工軸套內徑或更換內徑稍大的軸套，加大軸套與軸的配合間隙。維修后現場運行試驗，主輪部件旋轉靈活，閘門關閉下落時無卡阻現象發生，閘門通過荷重儀檢測，顯示數據反應連續無跳變，閘門可順利正常關閉到位。

2.4 定期清理附著物

在泵站日常運行維護過程中，定期開啟閘門清除橡膠止水和主輪部件上的水生物、垃圾和異物，定期清理門槽內止水座板和主輪導軌上的垃圾和異物，保證工作閘門正常運行。

3 結 語

通過上述描述，圓滿解決了引水閘、出水閘工作閘門因閘門自重、主輪抱死和止水壓縮量過大等原因造成的下落卡阻、閘門關閉不到位、橡膠止水損壞等問題。南水北調東線共7 座泵站、3座水庫和穿黃河閘及渠道工程，沿途有多個相同類型閘站，閘門運行方式基本相同，特別是穿黃工程中工作閘門設計水頭大，此類問題更為明顯，類似問題均可借鑒此處理方案進行處理。