百色水利枢纽3号机尾水闸门异常分析.doc

百色水利枢纽3号机尾水闸门异常分析黎景宇 隋成果作者简介：黎景宇，男，1987年03月，助理工程师，大学本科，现从事水电厂检修，E-Mail：693498519 罗祖建（广西右江水利开发有限责任公司 百色市 533000）摘 要：尾水闸门主要分为门体、门槽、启闭机、钢丝绳等几大部件，涉及机械、电气、水工等相关领域。虽然体积小、零件少，相关的知识和原理也没有水轮发电机复杂，但它涉及检修时工作人员和机组的安全，并且在整个水利工程的防汛排涝、蓄水抗旱、兴利减灾中起着举足轻重的作用。关键词： 百色水利枢纽 尾水闸门 尾闸漏水 1 概述百色水利枢纽位于中国广西壮族自治区百色市的郁江上游右江河段上，是一座以防洪为主，兼有发电、灌溉、航运、供水等综合利用的大型水利枢纽，是珠江流域综合利用规划中治理和开发郁江的一座大型骨干水利工程，是国家实施西部大开发的重要标志性工程之一。该枢纽电站为地下式厂房，配备四台单机135MW的立式混流水轮发电机组，每台机组的流道中都独立配置进水口快速启闭闸门、检修闸门、尾水闸门以及排水阀。水电站工程技术排水系统分为机组检修排水系统、厂房渗漏排水系统以及厂房生活污水排水系统。机组检修排水系统与流道中的闸门相互配合，当检修机组水下部分时排除水轮机蜗壳、尾水管和压力引水管道内的积水。进水口的快速闸门和检修闸门首先关闭，压力钢管和蜗壳的积水通过蜗壳排水盘型阀排入尾水管，待流道内水位降至与尾水位齐平时，关闭尾水闸门，此时再打开尾水管排水盘形阀，将积水排至检修集水井，然后由三台检修排水泵将检修集水井内的水排至尾水主洞。检修排水泵为长轴深井泵，单台泵额定排水量900m3/h，有自动、手动（持续运行）、停止三种控制方式，布置在发电机出口母线层#3机组段和#4机组段之间 (高程123.45m)。检修集水井布置在尾水管层，池底高程为93.15m。2 3号机检修排水异常2011年4月10日，三号水轮发电机组开展小修工作，运行操作人员按惯例对该机组流道进行排水，并确认检修排水泵已自启动，检修排水泵由检修集水井中的液位传感器控制，根据检修集水井水位进行启动：水位传感器动作的设定动作后果水位升至98.150启动任一台泵水位升至101.150启动第二台泵水位升至105.150启动第三台泵水位升至105.650确认3台泵同时启动并发出水位过高报警水位降至97.150停止其中两台泵运行水位降至96.150停止最后一台泵运行此时运行人员现场发现#1检修排水泵震动强烈，噪音较大，且泵座基础混凝土外表铺设的瓷砖已发生破裂，经慎重考虑决定将#1排水泵运行方式切至停止，其余两台泵分别为自动控制和手动控制，且轮流切换控制方式运行，待水位降至96m以下后，再将手动运行的水泵切回自动控制。此次检修期间，检修集水井水位偏高，两台泵同时启动时水位下降缓慢，当水位将至97.15m，其中一台泵停止，仅剩手动控制的泵处于运行，检修集水井水位又开始上涨，因此导致整个检修期间至少有一台泵处于启动状态，且另一台泵启动和停止切换频繁。经检查，上游流道内水已排空，进水闸门漏水量较小，处于正常漏水范围内，而尾水管内积水较深，尾水管排水盘型阀排水量较大，初步分析为尾闸漏水量偏大，超出正常范围。3 尾水闸门检查测量及分析闸门出现漏水现象的原因很多，可能性较大且较容易排除解决的原因为异物卡塞和密封损坏。为确定是否为异物卡塞导致尾闸不能关闭严密亦或闸门密封老化损坏，2012年12月3日在#3机组小修期前进行了#3机组尾水闸门、门槽及底槛漏水检查及清渣，将尾闸吊起，仔细检查两侧及底部密封条，未发现明显的老化、破损、变形等异常现象，排除了密封导致漏水的原因。之后潜水人员对#3机组尾水闸门的门槽、底槛及附近区域进行全面检查，门槽孔内，底槛上均未发现砼块、铁制品等杂物，底槛上下游两侧地板上也未发现特别杂物，但当闸门关闭时，发现左下侧（从上游往下游方向看为标准，以下同）底水封由左至右大约4米的长度有漏水。因检修期间尾闸必须关闭，没有更多时间对尾闸进行详尽的检查，故2012年12月8日，我厂决定在#3机组尾水闸门底水封垫上橡胶板，从左至右依次垫上厚度为5mm、4mm、3mm、2mm规格的橡胶板，用极速胶水将橡胶板与底水封粘在一起，总长度约4米，平缓过渡。此方法暂时减缓了3号机尾水闸门的漏水量，机组小修工作得以开展。此后三号机尾闸漏水量逐步增大，闸门全关时漏水量约2000m3/h，并且有上升的趋势，针对以上情况，为了能顺利对水轮机及相关设备进行检修维护，以确保3号机组能安全稳定地运行，我厂决定于2013年7月6日开始，再次对三号机尾水闸门进行检查，开展更加详尽的测量分析。由于之前已请潜水员对水下底轨附近位置进行了检查，排除了有钢筋、铁块、砼块等硬物卡住闸门的可能，检查闸门水封未发现有损坏现象，但底水封两端的压缩变形明显不同，初步判断可能的原因是：（1）闸门变形或扭曲；（2）底轨变形，主要是底轨上平面（工作面）不水平。针对可能的原因，具体工作思路是：第一部分为水上（地面上）的工作，主要是检查闸门是否变形、扭曲，支承轮、侧轮及滑块是否有卡阻，再次检查水封是否无损坏。首先将闸门缓慢吊起，观察支撑轮及侧轮的转动状态，整个吊升过程中各个导轮转动平顺，无异物卡塞。闸门完全吊起后，检查水封是否有异常情况，发现闸门底水封已严重变形、硬化无弹性，必须要更换，侧水封及顶水封也开始有老化的迹象，门体上所有的螺栓均有锈蚀现象，支承滑块磨损较严重，可以考虑更换。将闸门停放至尾闸室平面，用支承梁支撑，用水准仪测量两根支承梁共四个端点的水平度，确保闸门放置在水平的平面上。利用钢琴线重锤法测量闸门垂直度，在两侧水封旁靠近闸门中心方向处悬一重锤，待重锤稳定后，用钢尺测量门体至垂线的距离，左右两侧门体由上至下依次各测八个点，得到十六个数据。再利用钢卷尺测量闸门两对角线长度，数据记录如下：测点编号12345678垂直度（mm）6358596056516059测点编号910111213141516垂直度（mm）6050495447424747闸门对角线D实测值D1=11530mm，实测值D2=11530mm由测量数据得知，对角线长度相等，而垂直度按照水电水利工程钢闸门制造安装及验收规范中公差不大于4mm的规定，是不符合要求的，主要原因是6、9、14这三个测点偏差过大。闸门整体形状稳定，局部略有形变，有可能是经长期使用后，中门叶和下门叶的焊接区域出现疲劳变形。第二部分为水下测量工作，右江电厂3号机尾水检修闸门落闸全关后，闸门底部靠近#2机组侧角落处出现比较严重的漏水，有可能为此处底轨变形所致，由于底轨处于水下，无法进行常规方法测量，因此将钢琴线重锤法变换形式进行测量。在门槽上方水平设置一根钢琴线，此水平线与底轨构成的平面与水平面垂直，在水平线旁悬重锤线，该垂线接近水平线但不接触，垂线上离水平线稍低处打一小结做为测量零点标记，当重锤正好触及底轨时，用钢直尺测量小结至水平线的垂直距离，得到一个数据，以此方法在底轨上测出十四个点的数据：#3机尾水检修闸门底轨水平度测量记录（相对高度，单位mm）编号测点1测点2测点3测点4测点5测点6测点7测点8测点9测点10测点11测点12测点13测点14高度5251505050494950505151565556根据测量所得数据，12、13、14测点处底轨工作面比其他位置低约5mm，长度约500600mm。根据以上分析，3号机尾闸门体略有形变，但漏水最主要的原因为底轨形变，工作面不在同一水平面，再加上水封材料老化，使得漏水量趋向变大。4 针对我厂尾水闸门的管理和养护尾水闸门主要分为门体、门槽、启闭机、钢丝绳等几大部件，涉及机械、电气、水工等相关领域。虽然体积小、零件少，相关的知识和原理也没有水轮发电机复杂，但它涉及检修时工作人员和机组的安全，并且在整个水利工程的防汛排涝、蓄水抗旱、兴利减灾中起着举足轻重的作用。由于尾闸使用频率低，且平常没有直接涉及电站的经济利益，使得人们很容易忽略对闸门的管理和养护。“用的时候能运行正常就行，不用的时候不需要太多的予以关注”，这样的观念使得尾闸得不到应有的保养维护，出现问题不能被及时发现和消除，一旦发现问题，大多已经来不及维修。通过这次检查可知，3号机尾闸主要的问题有水封漏水、底轨变形、门体变形、门体部分区域生锈，针对这些问题，提出相应的维修养护建议。4.1加强尾闸的巡检我厂现行尾闸巡检周期为每周一次，巡检量上已经可以满足需求，但从量到质的变化还需要更加完善巡检规程，检修和运行人员进行更多的交流学习，每一次尾闸出现的问题，都要进行彻底分析，然后把必要的经验提炼出来添加到巡检规程中，这样就可大大避免相同问题再次出现。4.2按规操作，定期检查，防止闸门漏水性能优良的水封对闸门密封性有很大的影响，启闭闸门时应减少密封条的摩擦。定期检查密封条是否老化、腐蚀、变形，将其清洗干净，保持平整和光滑。若出现微小异常现象，应及时维修或更换。4.3加强防腐除锈力度水电站厂房由于自身因素，很容易潮湿，尤其是尾闸室，不设有任何除湿设备，又与尾水直接连通，是厂房里重度潮湿区域。做好防腐除锈工作，是提高闸门强度，延长闸门使用寿命的有效方法。尤其是受力部件和相对运动部件，例如钢丝绳、门体、导轨、滑轮等。4.4定期清除杂物，预防闸门变形防止闸门变形，除了制造和安装必须按规执行之外，使用过程中必须防止异物卡塞，尤其是大型的石块、金属异物、水生植物等，一旦异物卡塞，不仅使闸门出现漏水，严重时还会使水封或导轨受压变形。因此要定期对闸门周围的区域进行检查，一