里底水电站溢洪道闸门闭门异常分析及应对处置策略

里底水电站溢洪道闸门闭门异常分析及应对处置策略

张利雄

华能澜沧江水电股份有限公司乌弄龙 ·里底电厂 云南省迪庆州 674606

摘要： 里底水电站溢洪道闸门闭门时出现行程超差闭门失败，为避免再次出现此类设备异常，需进一步剖析闸门闭门异常原因，深入研究大型弧形闸门在出现启闭异常时的应急处置方法和应对处置措施，防止同类型弧形闸门在启闭过程中出现拉缸、卡死和闸门变形等设备事故，避免造成不必要的重大经济损失。

关键词：弧形闸门；行程超差；支铰座；振动；憋压；纠偏

里底水电站工程位于云南省迪庆州维西县巴迪乡境内的澜沧江上游河段上，工程规模属二等大（2）型工程，枢纽主要建筑物为2级。电站水库正常蓄水位1818.0m，死水位1814.0m，总库容0.745亿m3，具有日调节能力，装机容量为420MW（3台×140MW）。大坝左岸布置两扇溢洪道弧形闸门，由转动门体、埋设构件及启闭设备三部分组成，转动门体由双支铰支撑，2×3600kN液压启闭机承载闸门启闭运行，研究弧形闸门支铰同心度、双杠运动同步性和有杆腔与无杆腔的密封强度具有重要意义。

1 设备异常情况概述

1.1 设备异常情况

电站中控室于2019年09月19日08:30接到集控值班员令：于08:50将里底电站1号溢洪道闸门开度由500mm关至0mm，2号溢洪道闸门开度由500mm关至0mm。

于08:52:19操作人员按下1号溢洪道“闭门”按钮，于08:52:53按下2号溢洪道“闭门”按钮，1号溢洪道闸门闭门过程正常，2号溢洪道闸门1、2号油泵均未启动，于08:52:59监控系统报出：“2号溢洪道闸门液压启闭机控制系统压力高”，现地2号溢洪道闸门控制柜上报“系统综合故障”“行程超差”，详见图1所示。

图1：2号溢洪道闸门控制柜屏故障信号

2号溢洪道闸门系统报故障，闭门失败后，操作人员现地检查2号溢洪道控制柜屏面板上显示右缸行程261mm，左缸行程241mm，行程差（减去5mm人为增加偏移量）为25mm超过设定值20mm，查看PLC控制程序，在2号溢洪道闸门左右缸行程差超过设定值后，闭锁溢洪道闸门1、2号油泵启动。

2 设备异常原因分析

2.1 支铰不同心

2.1.1 左右缸受力不均而振动憋压 根据《水电水利工程钢闸门制造安装及验收规范》要求，左右缸支铰座同轴度偏差不大于1mm，铰座轴孔倾斜偏差不大于L/1000mm。2号溢洪道闸门自投运后，闸门启、闭过程中存在异常振动现象，在2号溢洪道闸门安装期间，由于安装工艺问题，左右缸支铰座安装同轴度、铰座轴孔倾斜偏差不满足要求，导致闸门启、闭过程中左右缸受力不均，产生闸门振动。闸门开启后长时间保持固定开度，左右缸出现憋压，闸门瞬间启动时，造成左右缸行程偏差增大。

2.2 固定小开度运行时间过长

2.2.1 2号溢洪道闸门开启后长期处于0.5m（最优工况的临界值）开度运行 根据西北勘测设计研究院提供的《澜沧江里底电站泄水建筑物运行方式》，溢洪道弧门在开度500mm-9300mm时不存在水流空化问题，闸门振动小，其余开度下闸门振动大。2号溢洪道闸门在500mm开度运行时，刚好处于最优工况的临界值，在此开度久处于开后，闸门自身存在自重下滑，闸门开度小于500mm，将处在非最优工况下运行，在水力作用下溢洪道闸门振动大，左右缸位移传感器采集行程偏差过大，造成左右缸行程差增大。

2.3 压力腔间轻微内泄

2.3.1 2号溢洪道闸门左缸存在压力油内泄 跟踪检查2号溢洪道闸门各状态下闸门开度、左右缸行程及行程差数据，并进行分析。

数据一：9月19日08:52进行2号溢洪道闸门闭门前，闸门开度485mm，闸门左缸行程241mm、闸门右缸行程261mm、行程差25mm超过设定值20mm。

数据二：9月20日20:30 2号溢洪道闸门由全关开启至500mm后，闸门左缸行程273mm、右缸行程268mm、行程差0mm。

数据三：9月22日15:00闸门开启状态下检查数据（9月20日20:30闸门开启后一直保持开启状态），闸门开度484mm，左缸行程245mm、右缸行程263mm、行程差23mm超过设定值20mm。

根据数据二与数据三比较，2号溢洪道闸门开启43小时后，闸门开度由500mm下滑至486mm，下滑量16mm；左缸行程由273mm减小至245mm，减小量28mm；右缸行程由268mm减小至263mm，减小量5mm，左缸行程减小量比右缸行程减小量偏大。出现上述情况原因为：左缸有杆腔内部存在压力油内泄情况，在闸门自重下滑过程中，左缸行程减小量比右缸行程减小量偏大，左右缸行程超差。

3 设备异常应对处置策略

3.1 应急处置方法

里底电站为日调节水库，若在30min内不能全关2号溢洪道闸门，将会严重影响澜沧江上下游水电站水库调度计划和1-3号机组的正常发电。

3.1.1 修改定值复归故障信号 征得值班领导同意，闸门纠偏行程差设定由原来的20mm改为30mm，手动按下控制柜上报警信号复归按钮，将“2号溢洪道闸门液压启闭机控制系统压力高”“2号溢洪道控制系统综合故障”“行程超差”报警信号复归。

3.1.2 小开度启门自动纠偏 将2号溢洪道闸门向开方向提升50mm，闸门开启过程中，检查左右缸行程差在10mm以内，闸门开度操作至550mm后，停门、停泵正常，将2号溢洪道纠偏超差设定由30mm改为原来的20mm。

3.1.3 闭门操作 将2号溢洪道闸门由550mm关至全关，闸门关闭过程中，系统压力正常，左右缸行程差在10mm以内。

3.2 应对处置措施

3.2.1 完善闸门运行数据台帐 编制闸门操作前、操作后左右缸行程、行程差和系统压力数据记录表，每次操作前对左右缸行程、行程差进行记录，为后续分析闸门下滑、行程超差故障提供数据支持。

3.2.2 录制闸门运动数据 在溢洪道闸门启、闭操作票中增加“溢洪道闸门左右缸行程差检查项”，确保在操作中不漏检查。在闸门启、闭操作过程中，操作人员佩戴摄像记录仪，闸门动作过程中记录闸门油缸行程、行程差及系统压力变化情况。

3.2.3 操作前分析超差 溢洪道闸门操作前，应认真检查系统无报警信号，检查左右缸无行程超差故障，发现闸门左右缸行程超差时，将溢洪道闸门纠偏行程差设定由原来的20mm修改为30mm，在控制柜上手动复归报警信号后，进行反方向小开度启动自动修偏，再进行下一步操作，结束后及时恢复定值参数。

3.2.4 掌握手动纠偏方法 加强运维人员技能培训，在闸门自动开启、关闭操作过程中出现闸门左右缸行程偏差较大且不能自动纠偏时，应采取手动纠偏方式，确保闸门启、闭正常。

3.2.5 借检修机会消除设备缺陷 合理安排检修计划，选择枯水期对2号溢洪道闸门本体、支铰、油缸、活塞杆、密封和控制系统进行检修，重点检查2号溢洪道闸门本体、支铰和油缸等机械部位，对2号溢洪道闸门在静止状态下，左右缸行程超差时，不会报出故障信号问题进行程序优化，发现问题立即制定处理方案，并邀请第三方进行功能试验、性能检测，达到标准要求后方可投入运行。

3.2.6 限定闸门最小运行开度避开振动区 由于2号溢洪道闸门开启开度在500mm运行时，刚好处于最优工况的临界值，在500mm开度下运行一段时间后，由于溢洪道闸门自身存在自重下滑，闸门开度将小于500mm，闸门将处在非最优工况下运行，在水力作用下溢洪道闸门振动大，后续操作保持溢洪道闸门开启开度在600mm以上运行。

表１ 2号溢洪道闸门系统各状态下数据

参考文献：

（NBT35045-2014水电工程钢闸门制造安装及验收规范）[1] 国家能源局，北京：中国电力出版社，2014

（澜沧江里底电站泄水建筑物运行方式）[2] 西北勘测设计研究院 2018

（SL 722-2015水工钢闸门和启闭机运行规程）[3] 朱建秋、盛旭军，中国水利水电出版社，2015

（SL 37-1991 偏心铰弧线闸门技术条件）[4] 中华人民共和国水利部，1992

作者简介：

张利雄，1986年02月23日出生，大学本科，工程师，运维副班长（主持工作），主攻电气设备控制及运行