趙鵬云

（唐山市陡河水庫管理處 063021）

1 基本情況

陡河水庫位于唐山市東北15km的陡河上游，是一座以防洪為主、兼有供唐山市區(qū)生活用水及下游工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水等綜合利用的大型水利樞紐工程。水庫總庫容5.152億m3，設(shè)計洪水位40.3m，校核洪水位43.4m。水庫工程1956年10月竣工。初建時樞紐工程主要由攔河壩和輸水洞兩項工程組成。輸水洞在攔河壩左端的鳳山腳下，全長640m。進水塔設(shè)兩個寬1.75m、高3m的長方形進水洞口，底高程22.54m，由兩扇平面定輪鋼閘門和兩臺啟閉機控制。閘門尺寸2.55m×3.2m（寬×高），啟閉機為兩臺2×20t固定式卷揚機。每扇工作閘門前均設(shè)有檢修閘門。建庫以來，陡河水庫輸水洞工作閘門的啟閉機已使用了51年，近年來，隨著工農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展和市區(qū)環(huán)境用水的增加，閘門啟閉越來越頻繁，為了解啟閉機的運行狀態(tài)，確保工程安全運行，2008年1月，管理處對啟閉機的啟閉力及運行狀況進行了安全檢測。

2 啟閉力檢測結(jié)果與分析

2.1 檢測設(shè)備

閘門在開啟過程中的啟閉力是不斷變化的，因此，啟閉力檢測應(yīng)對啟閉全過程的啟閉力進行采集，以確定閘門的實測最大啟閉力。根據(jù)啟閉力的這一特性，采用自行研制開發(fā)的動態(tài)信號測試系統(tǒng)進行啟閉力檢測。動態(tài)信號測試系統(tǒng)由信號傳感器、動態(tài)應(yīng)變儀（YD—28）、數(shù)據(jù)采集卡（HY1232）、筆記本微機和打印機組成（見下圖）。

動態(tài)信號測試系統(tǒng)框圖

2.2 檢測工況

檢測時，閘門上游水位32.45m，下游無水，閘門作用水頭9.91m。閘門全關(guān)擋水時檢測系統(tǒng)調(diào)零，受現(xiàn)場條件的限制，閘門不能全開度啟閉，最大啟門高度約為0.5m。因此，在實測水位下，閘門從全關(guān)狀態(tài)至0.5m，再至全關(guān)狀態(tài)為一次檢測過程。每一檢測過程重復(fù)進行3次。

2.3 檢測結(jié)果與分析

兩扇閘門啟閉力實測值列于表1。由表1所列檢測結(jié)果可見：

a.右閘門實測最大啟閉力為18.488tf，左閘門實測最大啟閉力為17.092tf。

b.閘門兩側(cè)吊點啟吊力相差不多，說明閘門受力均衡，兩側(cè)吊點基本同步。

c.閘門啟閉力的3次檢測結(jié)果基本接近，說明檢測系統(tǒng)可靠，檢測成果真實可信。

3 設(shè)計和校核水位下最大啟閉力的計算分析

啟閉力檢測時，閘門上游水位32.45m，閘門作用水頭僅9.91m，因此，必須根據(jù)實測啟閉力推算設(shè)計水位和校核水位下的最大啟閉力。由于實測啟門力大于閉門力和持住力，因此，僅需對最大啟門力進行分析計算。

表1 兩扇閘門啟閉力實測值

3.1 計算分析方法

平面閘門啟門力計算公式為

式中FQ——閘門啟門力，tf；

nT——摩阻力安全系數(shù)，取nT＝1.0；

Px——下吸力，取Px＝0；

G——閘門自重；

Gj——加重塊重量，取Gj＝0；

Ws——作用在閘門上的水柱壓力，Ws＝0；

Tzd——滑動軸承的滾輪摩阻力

Tzs——止水摩阻力，Tzs＝f3Pzs；

P，Pzs——作用在閘門和止水上的水壓力；

R，r——滾輪和滾輪軸半徑；

f1，f3——滑動摩阻系數(shù)；

f2——滾動摩擦力臂。

受現(xiàn)場檢測條件的限制，我們只能獲得實測水位下的啟門力而無法獲得多個水位下的啟門力，但在啟門力計算公式中有f1、f2、f3三個摩阻系數(shù)未知，因此，要直接利用啟門力計算公式求得閘門的摩擦系數(shù)是不可能的。為此，我們采取近似的方法，將閘門滾輪摩阻力、止水摩阻力等歸并為混合摩阻力，并以混合摩擦系數(shù)fH來代替滾輪、止水等部分的摩擦系數(shù)。再利用啟門力計算公式，計算閘門在設(shè)計水位和校核水位下的啟門力。

3.2 計算結(jié)果與分析

由于啟閉力3次檢測結(jié)果基本接近，以實測值相對較大的第3次測值為準(zhǔn)進行計算。

在設(shè)計水位（40.3m）和校核水位（43.4m）下，閘門最大啟門力的計算結(jié)果見表2。

表2 最大啟門力計算成果

由表2可見，在設(shè)計和校核水位下，兩扇閘門的最大啟門力均未超過啟閉機的額定啟閉力40t，表明輸水洞工作閘門啟閉機在設(shè)計和校核水位下沒有超載現(xiàn)象發(fā)生。

4 輸水洞工作閘門啟閉機運行狀況檢查

4.1 啟閉機外觀檢查

輸水洞工作閘門啟閉機已運行了51年，由于管理措施得當(dāng)、規(guī)章制度齊全、嚴格按操作規(guī)程運行，啟閉機的外觀形態(tài)完好，機架無變形和損傷，卷筒表面、幅板、輪緣無裂紋及損傷，鋼絲繩在卷筒上固定牢靠，壓板、螺栓齊全，開式齒輪齒面潤滑良好，無嚴重磨損和銹蝕，齒輪嚙合良好，轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，無沖擊聲及異常噪聲，減速箱密封良好，無滲漏。制動器工作準(zhǔn)確可靠，動作靈活。啟閉機附屬設(shè)施完善。

4.2 啟閉機電機參數(shù)檢測

檢測內(nèi)容包括電機絕緣電阻、電機電流和電壓、電機轉(zhuǎn)速，電機電流、電壓、轉(zhuǎn)速與啟閉力檢測同步進行。電機絕緣電阻的檢測結(jié)果見表3，啟閉機電機參數(shù)檢測結(jié)果見表4。

從表3、表4的檢測數(shù)據(jù)可見：

a.電機的絕緣電阻均符合《起重機械安全規(guī)程》（GB6067—85）的要求。

b.電機的電流、電壓和轉(zhuǎn)速均符合運行要求。

5 結(jié)語

閘門運行多年后，由于閘門支承裝置和止水裝置的變形、損壞等原因，閘門啟閉時的摩阻力變大，啟閉機的

表3 電機絕緣電阻檢測結(jié)果單位：MΩ

表4 啟閉機電機參數(shù)檢測結(jié)果

啟閉力將會增加，從而容易引起啟閉機超載，造成啟閉機失事。陡河水庫通過實測得出正常水位下輸水洞工作閘門的啟閉力，通過反演計算求出的設(shè)計水位和校核水位下的啟閉力，均小于啟閉機的額定啟閉力。在啟閉力檢測的同時對啟閉機電機電流、電壓、轉(zhuǎn)速進行檢測，檢測結(jié)果表明電機參數(shù)符合運行要求。輸水洞工作閘門的啟閉機是安全的，仍可繼續(xù)使用。2008年輸水洞工作閘門的啟閉機啟閉40次，閘門啟閉靈活，運行平衡。通過全面的檢測，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供了科學(xué)依據(jù)，避免了盲目更換閘門啟閉機，提高了經(jīng)濟效益。