李福年，杨 浩，薛德惠

（1.华电云南发电有限公司，云南 昆明 650228；2.云南腾标橡塑有限公司，云南 昆明 650228）

新型表孔弧门侧水封结构在阿海水电站的应用

李福年1，杨 浩1，薛德惠2

（1.华电云南发电有限公司，云南 昆明 650228；2.云南腾标橡塑有限公司，云南 昆明 650228）

钢闸门是水电工程水工建筑的重要组成部分，而水封装置又是钢闸门的重要部件，是保证闸门密封止水的直接表现。本文通过分析阿海水电站表孔弧型闸门漏水原因及侧水封结构特点后，对侧水封结构型式进行了行之有效的技改并取得较好的止水效果，给大孔口尺寸的表孔弧门止水措施提供一定的借鉴。

新型结构；侧水封；表孔弧门；阿海水电站

1 基本概况

阿海水电站位于云南省丽江市下辖的玉龙与宁蒗两县交界的金沙江中游河段，上游为梨园水电站，下游为金安桥水电站，总装机容量2 000 MW，电站为一等大(1)型工程，主要水工建筑物由大坝、泄洪消能、冲沙建筑物和引水发电建筑物组成[1]。其中大坝左岸溢流表孔布置5孔5扇露顶式弧形工作闸门，孔口尺寸13 m×20 m(净宽×净高)，设计水头20 m，面板曲率半径21 m，底槛高程EL.1483.55 m，支铰高度11.5 m，闸门总水压力32 800 kN[1]。闸门采用主横梁、斜支臂的结构形式，圆柱铰支承；闸门两侧止水为“L型内R直角”型水封，底止水为板型水封；闸门的操作条件为动水启闭，可局部开启。

每扇弧形工作闸门采用一套悬挂式双缸液压启闭机操作，每套液压启闭机由单独的液压泵站控制，其中启闭机液压系统设有双杠同步装置。油缸的上端铰支在闸墩上部的铰轴上，油缸活塞杆的下端与闸门下主梁两端后翼缘上的吊耳相连。液压启闭机主要工作参数有：液压启闭机容量2×3500kN，最大行程8.8m，工作行程8.5m，油缸活塞杆直径φ280mm，启门速度0.8 m/min，闭门速度0.5 m/min，杆腔计算压力19.6 MPa，无杆腔计算压力1.0 MPa，闸门下滑允许值200 mm。

2 表孔弧门侧水封止水现状

阿海水电站表孔弧形工作闸门自2012年6月投运以来，4个主汛期启闭运行相对频繁，因闸门门叶与门槽侧轨的间隙不均匀，在闸门启闭运行时存在闸门左右摆动的现象，造成闸门单边漏水、个别部位射水，甚至局部水封因闸门油缸不同步等因素造成挤压有内翻、外翻或扯断裂情况的发生，已严重影响闸门整体封水效果。

3 原因分析

目前，我国大多数水电站如漫湾、天生桥、景洪、小湾、糯扎渡、金安桥、阿海、梨园及观音岩等工程的表孔弧形工作闸门侧水封均采用普通的L型水封，其外形结构有“L型内R直角”和“L型外R直角”两种，（见图1与图2）。水封封水本体工作面普遍采用橡胶、橡塑或水封本体夹带帆布复合形式，水封止水面与不锈钢轨道的贴合则是依靠两个力的作用[2]：一是水封安装时预压缩4 mm左右的压缩量而产生的弹性力；二是弧形工作闸门门叶迎水面的水压力。因此，如果弧门门叶、水封和弧门埋件的制造安装质量均满足规范要求时，在上述两个力的作用及侧止水水封无破损的情况下，侧止水水封的P型头部与不锈钢侧轨道能够贴合紧密，保证弧门的止水效果。

从普通L型水封外形结构特点来看，两种结构的水封在实际应用中各有优缺点。“L型内R直角”其优点是：密封工作点A是水封与侧轨面是面接触，库区容量越大、水头越高水封密封性能越好；当闸门在启闭过程中出现左右摆动，且摆动范围不超过水封压缩余量（B至C点的距离）时能够满足封水要求。其缺点是：一是留有水封压缩余量较小，二是闸门在启闭运行时对自动纠偏系统依赖严重；若一旦造成自动纠偏系统失效且门叶与侧轨间隙超规范时，使得闸门向某一侧继续偏行导致水封挤压破损或剪切报废，在严重情况导致闸门面板与侧轨面接触切削损坏侧轨。“L型外R直角”其优点是：水封的压缩余量相对较大（B至C点的距离），闸门在启闭运行中左右摆动的幅度相对较大。其缺点是：在水封与门叶之间有较大间隙的情况下可能发生水封翻转，特别是库区容量越大、水头越高时，水封的承受压力越大越容易造成水封翻转，此时启闭闸门同样会导致水封挤压破损、剪切报废。

图1

图2

另外，在闸门实际运用中，门叶、水封和侧轨在制造安装过程中不可避免地会出现偏差，比如：闸门两支臂长短不一、门槽安装时侧轨直线度超标、侧水封压缩量偏小，尤其是当正（负）偏差相叠加时，很容易使门叶和侧轨的制造安装偏差超出规范要求。同时，还会有启闭机自动纠偏系统失效、闸门启闭时水封没有水润滑等现象发生。综上所述种种因素导致闸门封水不严、漏水量超标，从而造成浪费水资源并影响大坝的整体感观效果。

4 漏水处理的技术改造与实施

4.1 新型通用水封选型

从阿海水电站表孔工作弧门运行现状来看，原设计所采用的“L型内R直角”水封已不能满足封水效果，在闸门检修时采取了复测闸门形位尺寸、闸门侧轮拆卸保养、优化闸门运行工况等措施，通过分析闸门侧水封结构形式并结合现场实际情况对侧水封进行技改，定制非标截面尺寸、加宽水封压板、优化闸门液压系统和增加润滑水系统从而消除闸门水封存在的漏水、射水等缺陷，恢复闸门正常的工作状态，确保闸门运行可靠、安全。

图3

图4

结合“L型内R直角”和“L型外R直角”侧水封运行特点，将其结构形式优化成“L型圆头”（见图3）。“L型圆头”水封结构的物理指标仍沿用国家或行业对橡胶水封本体的技术要求，即在水封工作面上贴附有聚四氟乙烯带或主体里夹帆布，并在模具中加压、加温和橡胶一起一次硫化粘合而成。能适用于各类大坝表孔溢洪弧门的侧水封，封水性好、摩擦系数低、压缩余量大、抗冲击性和抗老化性好，耐酸、碱性；新水封的设计即对水封的外形、材质的配方等有关指标做适当的调整。做到有强度有韧性，有弹性有塑性[3]。

4.2 具体实施

在水封实际的技改过程中，对水封安装工艺做了必要的的调整（见图4)。侧水封在安装使用时，主要附件包括：1侧水封、2水封压板、3门叶面板，将侧水封安装在闸门面板两侧端，并通过4压紧螺栓由上至下依次穿过闸门面板并配带有5螺母旋转紧固将1侧水封紧紧固定在闸门面板上。

（1）水封外形尺寸的调整，水封在压板部位的厚度由12mm调整至15mm，止水侧厚度调整至19mm，迎水面开角由100°调整至110°；同时水封在满足规范要求的物理性能指标前提下，邵氏硬度调整为57A。

（2）水封压板的更换，压板宽度由65 mm调整至75 mm。在水封安装前，将压板预排至门叶上并以门叶现有的孔为基准进行压板孔位标记，然后采用磁力钻对压板钻孔；再对水封和压板一并预排列摆放安装部位，逐一对水封冲孔，孔径比螺栓小1～2 mm，从而保证水封、压板、门叶三部件的螺钉孔配合准确，并保证水封与连接螺钉孔留有足够的压缩量[4]。

（3）在侧水封安装时，侧水封与门槽侧轨间的预压缩量调整至5 mm。

5 效果评价与结束语

L型圆头侧水封在阿海水电站表孔弧门改造中的应用并经过一个汛期的验证，L型圆头侧水封应用取得了较好的封水效果。该水封结构，其特征在于改变了传统侧水封外型，增加了水封与门槽侧轨间的压缩量和调整的余度，杜绝了门叶与侧轨存在较大间隙时水封的翻转，降低了弧门运维成本，方便了水电工程设计人员对水封型号的选择，也弥补了传统水封结构的不足。

需要注意的几个问题：

（1）加强设备制造、安装质量管控，对闸门及门槽形位尺寸进行最优控制，对侧轨面的水泥砂浆等杂物务必清除[5]，运行时对行程传感系统、液压系统进行维护、优化及调试，使闸门运行在最优的工况中。

（2）增设水封自动润滑水系统，确保闸门在启闭全程中，润滑水系统在水封运行轨迹上喷水，使水封与侧轨接触面始终保持湿润。

（3）由于闸门长期暴露在室外，风吹雨淋造成闸门侧轮润滑生锈等致使侧轮运行工况差，出现侧轮滚动失效，需定期对侧轮进行拆卸保养及回装，并调整相应侧轮垫板。

[1]生永贞.阿海水电站金属结构设计布置[J].云南水力发电，2012，28（3）:85-88.

[2]揭子义.乌江彭水电站表孔弧门水封漏水原因分析[J].水电与新能源，2013（S1）:119-121.

[3]李国瑞.大河水库（电站）泄洪洞工作闸门水封破裂的分析处理[J].甘肃水利水电技术，2004，40（3）:215-216.

[4]SL635-2012水工金属结构安装工程施工质量验收评定标准[S].

[5]李福年，罗永强，杨晓泰.阿海水电站金属结构安装工程项目过程管理[J].云南水力发电，2012，28（3）:42-43.

TV663

B

1672-5387（2017）06-0030-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.06.011

2017-03-13

李福年（1982-），男，高级工程师，从事水电站工程建设管理工作。