1湖南五凌电力工程有限公司 湖南省长沙市 410000；2中国水电顾问集团桃源开发有限公司 湖南省常德市 415000
摘要：本文针对桃源水电站船闸人字门在闸室充泄水过程中的振动现象，从设计、制造、安装、运行等方面进行简要分析，并提出处理建议，较好地解决了桃源水电站船闸人字门振动方面的问题，为后续人字门检修需重点解决的问题提供了方向。
关键词：动滑轮组；故障分析；故障处理
引言
随着水电事业的蓬勃发展，船闸人字门应用技术越来越成熟、越来越普遍。在沅水桃源水电站船闸下闸首也设置了一道人字门，用于船闸通航使用。桃源水电站船闸人字门经过不断运行，操作人员发现在闸室充泄水过程中人字门反复出现振动现象，造成行走平台的防护栏杆焊缝开裂，为防止人字门出现故障，电站运行管理单位组织人员开展原因分析和处理工作。
1、概述
1.1桃源水电站船闸介绍
桃源水电站通航建筑物采用单级单线船闸，由上游引航道、上闸首、闸室、下闸首及下游引航道组成，船闸设计等级为Ⅳ级。
1.2桃源水电站船闸人字门主要参数
桃源水电站船闸人字门由门槽、顶底枢装置、门叶结构、背拉杆装置、导卡、斜接柱支枕装置、门轴柱支枕装置、底水封装置、门底限位装置、侧面防撞装置、顶底枢润滑装置等组成。人字门采用2×1000kN卧式液压启闭机操作，启闭机油缸上设置平衡阀组，对门叶启闭位置进行控制。单扇门叶尺寸（宽×高）10.878m×17.56m，门叶厚度1.3m。
1.3桃源水电站船闸人字门振动现象描述
桃源水电站船闸人字门在闸室充泄水过程中反复出现振动噪声，噪声值根据闸室充泄水状态表现的强度值略有不同，并伴有背拉杆颤动。
2、人字门振动分析
人字门的振动成因有内在因素和外在因素。内在因素与闸门设计、制造等息息相关，外在因素与闸门安装、运行等紧密联系。
2.1人字门振动内在原因分析
（1）设计方面。人字门设计时应充分考虑闸门所承受的静力载荷，闸门应具备足够抵抗扭转变形、向下位移、失稳的能力。闸门承受的静力荷载为闸门构件自重、风压力和水压力。当承受自重作用时，门体将会产生偏向上游方向的扭转变形及向下的位移；风荷载等外力作用下的门体变形，将产生应力叠加效果。在闸室充水时，水位迅速上涨，人字门门叶结构直接受到水流冲击受力紊乱，产生的水波频率与闸门门体固有频率一致时，产生共振现象。
（2）闸门制造方面。应严格执行材料选择、检验、切割、拼接、焊接、防腐等各方面，闸门制造时的残余应力将可能导致闸门更容易达成共振现象。
（3）振动原因分析。通过实测观察，在闸室充泄水过程中，门体未见明显振动情况，门体噪声源为背拉杆晃动和上部栏杆及走台振动产生。
2.2人字门振动外在原因分析
人字门振动外在因素与闸门安装、运行等紧密联系。
（1）闸门安装
人字门安装时重点关注底枢装置安装精度，其安装误差必须符合国标要求，满足设计条件。门体垂直度、门叶拼接错位要严格控制。门轴柱支枕安装完成，必须经过透光检查，以不透光为原则。斜接柱支枕预装完成后，应进行闸门关闭试验，接触间隙满足设计条件，环氧树脂灌注完毕后，应进行闸门关闭预压，检验斜接柱支枕接触严密。顶枢装置安装完成后，应复测门轴柱垂直度满足规范要求再行锁固。背拉杆的设计是为了提高人字门的抗扭刚度，减小闸门运行时门叶发生过大的翘曲变形，主要是通过施加预应力来发挥作用的，施加预应力要达到两个目的，其一，消除门体在自重作用下扭转变形，减少门体下垂量，以满足安装要求；其二，确保人字门在各种运行工况下，背拉杆处在受拉状态，并有一定拉应力安全裕度。
人字门各安装工序未严格执行设计要求，均可能导致闸门固有频率变化，进而在水流冲击或水位变幅时，与水波频率一致造成共振现象。
（2）闸门运行
在开门或关门运行时，门体承受门前雍水压力，门体开关门时在静水中，水波平稳，未见振动情况。
（3）闸门振动分析。闸门运用时，现场检查闸门振动情况，闸门明显振动时，斜接柱支枕接触密封存在局部射水现象，随着闸门关闭状态不同，射水点不同，振动噪声值不同。检查背拉杆时，发现背拉杆未锁紧，运行时受力晃动。
3、人字门振动处理
桃源水电站船闸人字门振动现象表现为背拉杆未锁紧、斜接柱支枕密封射水、栏杆及走台振动等，处理措施建议如下。
3.1重新调整背拉杆
（1）根据现场条件，进行背拉杆预应力调试。背拉杆预应力检测采用电测法，即通过测量背拉杆应变的方式，转换得到背拉杆所需施加的预应力。
（2）如现场条件不具备时，应采用原调试后门体安装各项数据作为对比参数，如：底主梁水平度、斜接柱侧向及正向垂直度等，逐步紧固背拉杆，测量门体自重作用下斜接柱位移。施加预应力后门体在自重作用下斜接柱侧向及正向垂直度为零或在规范允许偏差范围内。施加预应力后在自重作用下底主梁水平度为零，即斜接柱下角点竖向位移为零，或在允许偏差范围内。
3.2斜接柱支枕密封射水
桃源水电站船闸斜接柱支枕密封射水是由于支枕安装时直线度不满足要求，相邻两支枕垫块处出现凹点；背拉杆施加预应力不能满足门体翘曲变形；关前位尺寸过大，导卡装置导向精度不满足要求导致门体回弹超量，门底限位装置损坏导致门体关闭位置超限。
（1）支枕直线度不满足要求。采用焊接方式填充凹点，焊前应预热。焊接完成进行研磨，并采用刀口尺进行检测，直线度应满足要求。
（2）背拉杆调整应满足门叶承受翘曲变形要求，消除门叶在自重作用下扭转变形，减少门体下垂量。
（3）关前位尺寸大。重新调整关前位，尽量减小闸门关闭时两闸门之间距离，减小闸门关闭时的冲击力。调整导卡装置位置，满足平顺导向要求，并重新紧固。
（4）门底限位装置损坏。将导致这门关闭时超限，应及时更换橡胶垫板，减小闸门关闭撞击力。
3.3栏杆及走台振动
栏杆及走台振动明显，应释放走台及栏杆安装时的焊接应力，栏杆的固定应采用拉板与走台焊接固定。
4、结束语
桃源水电站人字门振动问题较为直观，基本成因可以从斜接柱支枕射水入手进行分析处理，很好的解决了问题。人字门在实际运用中均或多或少存在振动问题，应根据实际情况具体分析，如存在制造方面的问题应采取改变门体固有频率的措施。人字门振动大多是由于背拉杆预应力失效或效果减弱引起，应重点检测背拉杆预应力条件，适时采取措施处理。
参考文献：
[1]《水电水利工程启闭机设计规范》DL/T 5167中国电力出版社出版、发行，2006年1月北京第二次印刷
[2]《水利水电工程启闭机制造安装及验收规范》DL/T 5019中华人民共和国电力工业部发布，1994-9-26发布
[3]《机械设计手册》（机械工业出版社）2010年1月出版
作者简介：
李钧（1974-），男，湖南常德人，助理工程师，从事水电站检修维护工作。
阿庆宇（1978-），男，黑龙江呼兰人，高级工程师，从事水电站检修维护工作。