向家坝水电站弧形不锈钢敷面闸门拼装与焊接

向家坝水电站弧形不锈钢敷面闸门拼装与焊接

欧阳俊夫

中国葛洲坝集团机电建设有限公司

摘要：向家坝电站是金沙江下游梯级电站的最末一级，下游连接天然河段，其出库流量变化对下游水位影响较大。为保证泄洪运行安全，需控制下泄流量的变幅和速率，使下游水位变幅在航运要求的范围内。与此同时，加强弧形不锈钢敷面闸门拼装与焊接十分必要。基于此，本篇文章对向家坝水电站弧形不锈钢敷面闸门拼装与焊接进行研究，以供参考。

关键词：向家坝水电站；弧形不锈钢；敷面闸门；拼装与焊接

引言

水工弧形闸门结构构造复杂，且服役期间受环境激励、水流作用、洪水宣泄、引排水调控等因素的影响，振动特性发生复杂变化，产生强烈振动现象，甚至引发闸门局部失效。所以，针对弧形不锈钢敷面闸门拼装与焊接进行分析。

1向家坝水电站

向家坝水电站位于云南水富与四川省交界的金沙江下游河段上，距水富市区500米，是金沙江水电基地最后一级水电站。大坝泄洪中孔弧形工作闸门的面板需要贴合不锈钢，由于面板面积较大，并采用塞孔焊焊接方法，使装配和焊接难度增加。

2弧形闸门制作的难点

弧形门制造比常规闸门多退火、面板加工、面板贴焊不锈钢等工序，制造工期十分紧迫。整扇弧形门需机加工部位非常多，门叶加工部位有面板、左右分半面、侧止水面、与直臂连接的法兰面。直臂加工部位有与门叶、活动铰链连接的法兰面。

3向家坝水电站弧形不锈钢敷面闸门拼装与焊接

3.1弧形门曲率半径缩放值的确定

弧形门面板机加工是该项目制造进度的瓶颈，为减少弧形门面板的加工量，提高加工进度，设计面板仅留加工余量6mm（面板机加工余量通常留10mm）。门叶在卧拼焊接时，门叶焊缝主要集中在面板侧，面板上焊后收缩使面板弧度变大，弧形门曲率半径呈变大趋势。为保证门叶焊接后曲率半径符合设计要求，通过技术改进确定面板工艺曲率半径适当缩小的方法。弧形门经焊后到退火热处理完检测，门叶曲率半径缩放值设计方法及焊接收缩余量满足设计要求，机加工后面板厚度控制在35.5mm～38.2mm，完全满足设计板厚δ36mm要求。该方法在向家坝泄洪中孔超弧形闸门制造上首次运用并取得良好的效果。

3.2安装前工作准备

1)检查门轨孔口尺寸不出现负偏差。闸墩间距(尤其是弧门侧轨之间的距离)不出现负偏差，保证门叶吊装时和闸墩之间有间隙，确保吊装安全。2)道路情况。主公路到施工吊装现场须满足吊装设备和门叶运输车畅通。3)支铰平台及爬梯需形成，临时通道须形成，起重人员悬挂钢丝绳的工作平台埋件、调整支铰的工作平台及爬梯等形成，安装支铰与支臂连接部位的工作平台。4)施工电源、电焊机、卷扬机等布置到位。5)设置弧门安装必要测控基准点。如孔口中心、大坝横轴线、弧门关键高程及支铰中心等控制点。6)拉设安全警戒绳。在弧门安装现场划定一定的安全警戒区，对现场实施封闭式管理，禁止无关人员入内。

3.3不锈钢面板装配

（1）不锈钢面板下料。弧形闸门制作完成后，用数控龙门铣床进行面板机加工，表面粗糙度要小于Ra12.5μm，测量弧形闸门机加工后的尺寸，再进行不锈钢下料。考虑每片门叶面板的宽度、梁系结构以及纵横焊缝的合理分布，每片门叶面板表面不锈钢由6块组成，见图1。

（2）不锈钢面板塞焊孔制作。塞焊孔和不锈钢之间的槽焊缝布置在梁格位置，塞焊孔间距设计按293mm×349mm矩形交错布置，塞焊孔直径为φ20mm，不锈钢之间的槽焊缝为6mm，不锈钢板在单片门叶面板上的塞焊孔的布置如图2所示。

（3）不锈钢面板与弧门面板装配。弧形门叶面板朝上，使弧门面板中心在最高点，进行不锈钢板的装配。不锈钢板的拼接缝及角焊缝均布置在闸门主要梁格腹板位置上及门叶面板四周。为不锈钢板装配设计了可移动的工装，以保证不锈钢板与门叶面板贴合紧密。不锈钢卷制时的曲率直径为21000mm，铺设时分层逐块进行。（4）不锈钢面板装配前要清理表面。（5）不锈钢板装配以门叶底部为基准，先铺设最底部的两块不锈钢板，不锈钢板底缘与面板底缘间距5.5mm，不锈钢板两侧边距面板边缘5.5mm，不锈钢板之间的距离为6mm。然后进行其它不锈钢钢板的铺设。（6）不锈钢面板焊接。不锈钢上设计的塞焊孔中的1/3孔数在拼装时先进行定位焊，定位点焊采用焊条电弧焊，塞焊孔焊接顺序和要求进行。

3.4弧形闸门的试验

(1)弧门调试前将启闭机吊杆同弧门两吊耳分别联接后，即可进行弧门双吊点调试工作。调试中应注意弧门在启闭过程中的水平状态，两吊点受力的均衡性、门叶水封座板与止水面的间距及门体整体提升后，沿侧轨处左右摆动的偏移量等因素，通过启闭机双吊点异步升降操作及水平仪与经纬仪监测配合即可满足调试要求。(2)水封安装的质量好坏直接影响到弧门封水效果。安装时以实测埋件止水面与门叶水封座板的间距为依据对水封橡皮压缩量作适当的增减．同时还特别注意处理了侧水封与顶水封及底水封衔接角接头部位，以保证其水封压缩的良好性。(3)无水情况下全行程启闭试验。检查支铰转动情况，应做到启闭过程平稳无卡阻、水封橡皮无损伤。在本项试验的全过程中，必须对水封橡皮与不锈钢水封座板的接触面采用清水冲淋润滑，以防损坏水封橡皮。(4)在闸门全关位置，水封橡皮无损伤，漏光检查合格，止水严密。

结束语

综上所述，弧形闸门结构的低阶固有频率受水流影响小，随着固有频率阶数增大，其受水流影响的趋势比较明显，水闸结构处于复杂振动环境下，可以更好地揭示闸门结构在工作环境中的振动特点，考虑水流－闸门耦合作用的自振特性能客观描述弧形闸门自振特性。

参考文献

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