盧開爭(zhēng)，幸能旺

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司機(jī)電安裝事業(yè)部，云南 昆明 650032）

充壓式弧型閘門通常用于設(shè)計(jì)水頭較深的大型水電站中，如國(guó)內(nèi)的觀音巖水電站、紅石巖堰塞湖整治工程等工程泄洪底孔閘室中都應(yīng)用了這種抗?jié)B性強(qiáng)、抗壓強(qiáng)、剛性強(qiáng)、密封性強(qiáng)的閘門。其水封工作原理為充壓密封，故充壓閘門由此而聞名，其中閘門的制作控制和金加工成為了閘門能成功運(yùn)行的關(guān)鍵工作。

1 制作流程說明

充壓弧型閘門的制作是一個(gè)流程相對(duì)復(fù)雜，施工工序相對(duì)較繁瑣的工作，從設(shè)計(jì)圖紙抵達(dá)制造廠，充壓弧型閘門的制作工作就進(jìn)入到施工環(huán)節(jié)中，從技術(shù)部對(duì)圖紙的審核、細(xì)節(jié)拆分、閘門工作原理分析等識(shí)圖工作，進(jìn)入到充壓弧門材料采購(gòu)、外協(xié)件購(gòu)買、外協(xié)廠家等材料采購(gòu)加工階段，再到材料入場(chǎng)后檢驗(yàn)，車間施工人員開始數(shù)控切割，充壓弧門的各部件拼裝、焊接、矯形，到關(guān)鍵的充壓弧型閘門整體拼裝焊接、支臂整體拼裝焊接等施工工序，充壓弧型閘門門葉結(jié)構(gòu)與支臂結(jié)構(gòu)金加工，充壓弧門的水壓試驗(yàn)等多而復(fù)雜的施工工序和制作流程。

2 各施工工序淺析

2.1 材料進(jìn)廠檢驗(yàn)

閘門材料是決定充壓弧型閘門質(zhì)量的主要因素之一，故材料的把控是充壓弧型工作閘門的控制重點(diǎn)。鋼板的尺寸、外形及允許偏差應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的公稱尺寸，鋼板的化學(xué)成分應(yīng)按照設(shè)計(jì)圖紙相關(guān)文件要求進(jìn)行檢測(cè)，并滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。另外弧型閘門主要部件使用的材料，如面板、主梁、邊梁、吊耳板、支臂等，還應(yīng)進(jìn)行鋼板的力學(xué)性能檢測(cè)，必須采用各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果均滿足要求的鋼板，保證閘門的施工質(zhì)量。

2.2 材料的數(shù)控切割、構(gòu)件拼裝

（1）材料切割：材料到廠后，根據(jù)拆圖后得到的構(gòu)件尺寸并根據(jù)各個(gè)制造廠的施工工藝增加適當(dāng)?shù)墓に囀湛s余量確定各板材的下料尺寸，如在弧門支臂箱型梁的焊接工藝采用氣保焊，則在拆解設(shè)計(jì)圖紙后在原圖的基礎(chǔ)上增加適當(dāng)?shù)暮附邮湛s、矯形收縮等余量。材料數(shù)控下料完成后，后續(xù)還應(yīng)按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行坡口切割、打磨等工序。

（2）后續(xù)進(jìn)入腹板與翼板等構(gòu)件拼裝焊接工序。該工序主要為減少弧門整體拼裝時(shí)，整體焊接熱量集中，避免了弧形閘門整體焊接變形較大，質(zhì)量控制要求不易等難點(diǎn)。

2.3 弧形閘門的整體拼裝焊接

弧形閘門的拼裝采用臥裝的形式進(jìn)行拼裝，詳見圖1所示，支臂的拼裝同樣采用臥式的方式組裝，支臂的組裝見圖2所示，拼裝時(shí)需做好以下工作：

圖1 充壓弧形閘門制作過程拼裝示意圖

圖2 支臂制作過程組裝示意圖

（1）焊接收縮余量的控制：因充壓弧型閘門的工作環(huán)境壓力相對(duì)較大，鋼板材料都相對(duì)較厚，在整體拼裝時(shí)閘門的焊接受熱相對(duì)集中，焊接收縮變形量較大，拼裝時(shí)需對(duì)充壓弧門的曲率半徑放適當(dāng)?shù)挠嗔?，保證焊接后弧門的曲率半徑滿足設(shè)計(jì)圖紙要求；弧門曲率半徑的放樣計(jì)算可參考圖3所示方法進(jìn)行計(jì)算得出。

圖3 弧門曲率半徑計(jì)算示意圖

（2）支臂的拼裝加工余量的控制方法：支臂與閘門結(jié)構(gòu)和支鉸配合，配合面均為金加工面，故在控制支臂的金加工尺寸時(shí)，應(yīng)在支臂整體焊接完成后再進(jìn)行控制兩端頭連接板的加工余量的加工方法。基本原則是以支鉸連接處端頭板向閘門連接板處尺寸為主要控制目標(biāo)，同時(shí)與閘門連接板的跨距應(yīng)和弧形閘門制作的跨距保持一致。

2.4 弧形閘門的整體組裝

充壓弧形閘門的廠內(nèi)整體預(yù)組裝具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）模擬現(xiàn)場(chǎng)安裝狀態(tài)，通過廠內(nèi)預(yù)組裝可以檢驗(yàn)加工是否正確和精度是否符合圖紙規(guī)范要求；對(duì)沖壓弧型閘門的質(zhì)量缺陷更易發(fā)現(xiàn)，方便廠內(nèi)消缺工作的開展；

（2）通過預(yù)組裝后可在閘門節(jié)間各部位安裝定位板或安裝線等，給工地現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)提供相關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)及組裝控制點(diǎn)，安裝單位通過定位板或者安裝線可直接將閘門按照預(yù)組裝時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行整體組裝，提高了工地現(xiàn)場(chǎng)施工的效率，方便現(xiàn)場(chǎng)安裝；

（3）完成充壓試驗(yàn)檢查弧型閘門水壓的密封性檢測(cè)，為安裝現(xiàn)場(chǎng)水封安裝提供檢測(cè)數(shù)據(jù)及安裝指導(dǎo)書。

充壓弧型閘門整體組裝分為地樣放樣、支臂平臺(tái)搭建、支臂吊裝、閘門吊裝、整體加固、調(diào)整測(cè)量、各部件拆除等工序。

1）地樣放樣工作：主要工作為規(guī)劃施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置，對(duì)支臂的中心線、支臂的高程控制點(diǎn)、弧門面板控制線、弧門的中心線、支鉸的中心控制線等通過在剛性平臺(tái)進(jìn)行放樣和規(guī)劃，詳見圖4所示。

圖4 弧形閘門組裝地樣放樣控制示意圖

2）支臂平臺(tái)的搭建：支臂平臺(tái)主要目的為后面支臂的吊裝擺放提供支承，也是控制閘門整體組裝高度的控制點(diǎn)，是整體閘門組裝后主要的支撐受力點(diǎn)，故支臂平臺(tái)的搭建是弧型閘門組裝工序的基礎(chǔ)。

3）支臂、支鉸吊裝：支臂和活動(dòng)支鉸可在吊裝前通過緊固件組裝成整體后再進(jìn)行整體吊裝到組裝工位上；支臂吊裝后須及時(shí)進(jìn)行調(diào)整就位后采用纜風(fēng)繩或者其它加固材料進(jìn)行加固，避免長(zhǎng)時(shí)間的吊裝。

4）充壓弧型閘門的吊裝：根據(jù)閘門的分節(jié)從底節(jié)開始逐節(jié)向上安裝，單節(jié)吊裝完成后及時(shí)地調(diào)整門葉中心和曲率半徑，調(diào)整合格后進(jìn)行門葉的連接加固，保證閘門節(jié)間連接牢固，頂節(jié)閘門吊裝調(diào)整就位加固穩(wěn)定，完成整體閘門的組裝工作。安裝過程中需注意吊裝安全，做好相關(guān)安全防護(hù)措施。

5）閘門的整體組裝質(zhì)量驗(yàn)收：以設(shè)計(jì)圖紙規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為控制標(biāo)準(zhǔn)和公稱偏差形成與沖壓弧門對(duì)應(yīng)的檢測(cè)表格，根據(jù)檢測(cè)表格進(jìn)行控制閘門的整體組裝質(zhì)量，整體組裝詳見圖5 所示。

圖5 充壓弧門整體組裝示意圖

6）閘門整體組裝驗(yàn)收完成后，按照先裝的后拆，后裝的先拆的解體原則進(jìn)行閘門拆除。

2.5 充壓弧門門葉結(jié)構(gòu)和支臂結(jié)構(gòu)的金加工

充壓弧門門葉結(jié)構(gòu)曲率半徑整體控制要求精度較高，公稱允許偏差為±2 mm，門葉整體組裝后需對(duì)門葉的整體曲率半徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并確定加工余量。金加工時(shí)按照組裝標(biāo)記尺寸對(duì)閘門的連接板、支臂的連接板進(jìn)行加工。

2.6 充壓弧門水壓試驗(yàn)

充壓水封主要在充壓腔內(nèi)保持一定的壓力值，推動(dòng)山型水封產(chǎn)生一定的變形保證與門葉面板壓縮量，在壓力作用下嚴(yán)密封堵閘門面板與沖壓水封之間的間隙，通過充壓腔內(nèi)的壓力值保證閘門與水封之間無穿線滲漏、射水等情況發(fā)生，以達(dá)到閘門的封水效果。閘門下閘蓄水前，水封處于自由狀態(tài)，無壓縮余量，待下閘蓄水后利用充壓管路對(duì)水封與水封座之間的充壓腔進(jìn)行充壓，達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)即可推動(dòng)山型水封達(dá)到設(shè)計(jì)所需的壓縮量，保證門葉與門槽之間的水封達(dá)到封水目的。充壓水封詳見圖6所示。

圖6 充水水封工作示意圖

3 施工過程中注意事項(xiàng)

3.1 充壓弧型閘門曲率半徑的確定

充壓弧形閘門的曲率半徑的確定影響較大，從閘門各部件板材最開始的數(shù)控下料工序、弧門的整體拼裝、過程焊接到閘門的金加工余量加工工序等都受到了曲率半徑的影響。同時(shí)曲率半徑的選擇受制造工廠的制作水平、焊接工藝參數(shù)、控制效果等多種因素的影響。確定相對(duì)合適的曲率半徑會(huì)優(yōu)化閘門金加工的加工量，提高制作施工效率。

3.2 充壓弧型閘門的整體消應(yīng)

充壓弧形閘門因整體焊接熱量比較集中，焊接應(yīng)力難以消除，故弧形閘門在金加工前的消應(yīng)是一道必備的施工工序。常規(guī)的消應(yīng)方式為自然消應(yīng)、振動(dòng)消應(yīng)、退火消應(yīng)等，根據(jù)目前的施工效果，建議采用退火消應(yīng)的方式進(jìn)行應(yīng)力消除。

4 總結(jié)

充壓弧型閘門目前在國(guó)內(nèi)水電站金屬閘門中，屬制作工序復(fù)雜、制作難度最大的閘門種類之一，充分了解充壓弧形閘門的整個(gè)制作工藝流程和質(zhì)量控制要求，是該類型閘門制作的必修課，通過本文簡(jiǎn)單的闡述，望對(duì)讀者提供一些幫助。