第２５卷（增刊） 贵州水力发电 ＧＵＩＺＨ０Ｕ ＷＡ１ＥＲ ＰＯＷＥＲ ２０１１年１２月 ・机电与金属结构・ 金银台航电枢纽工程冲沙泄洪闸 主轮故障分析及处理 郑体超，王江华，袁剑，黄峰 ６３７４００） （四川嘉陵江金银台航电开发有限公司，四川 阆中摘要：分析了金银台航电枢纽工程冲沙泄洪闸主轮抱死的原因，并结合现场实际情况提出了科学、合理、简单 的处理方法。 关键词：冲沙泄洪闸；主轮；轴承；故障；分析；处理；金银台航电枢纽工程 中图分类号：ＴＶ３４ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００７—０１３３（２０１１）增刊一Ｑｏ２２—０２ １ 概况 金银台航电枢纽工程由发电厂房、闸坝及船闸 下编号），具体分布情况见表 。 表１金银台航电枢纽工程大坝冲沙泄洪 闸门主轮损失统计 等水工建筑物组成，其中闸坝由１孔冲沙闸和ｌ４ 孔泄洪闸组成。冲沙闸的闸门宽１０ ｍ，高１８．５ ｍ； 泄洪闸的闸门宽１２ ｍ，高ｌ８．５ ｍ。每孔闸门共有 ２０个主轮，左右两侧各分布ｌ０个，按等荷载布 置。大坝闸门启闭设备为ＱＰ２×１ ６００ ｋＮ固定式卷 扬机。冲沙闸和泄洪闸各有１套检修用叠梁闸门， 启闭设备为ＱＭ２×４００ ｋＮ单向门机（配有液压自动 抓梁）。 注：７号、１０号主轮长期投泡在水Ｆ。 ２．２主轮损坏影响 主轮抱死造成主轮偏心轴止动盘固定螺栓全部 剪短，导致主轮偏心轴在闸门操作过程中随主轮一 起转动，使得闸门一侧的１０个主轮不在同一垂直 金银台航电枢纽工程冲沙泄洪闸门主轮采用后 置式带轮架线接触简支轮，主轮轴套采用 ＧＥＨ２２０ＨＣ一２ＲＳ球面滑动关节轴承，主轮轮径为 ２０ ｍｍ，主轮净重４５０ ｋｇ，材料采用ＺＧ３５ＣｒＭｏ， 偏心轴净重１５０ ｋｇ，材料采用４５号钢，主轨采用 线上。在闸门操作过程中，一方面因抱死主轮可能 处于“凸高”位置，该主轮受力增大，闸门升降 速度不均匀，甚至闸门被卡死，严重影响钢丝绳的 安全运行；另一方面因抱死主轮可能处于“凹低” 位置而低于两侧主轮，导致两侧主轮受力增大，进 一铸钢轨道，材料为ＺＧ５０Ｍｎ２，均调质处理。 步影响两侧主轮的使用寿命。 发现问题后，邀请了大坝冲沙泄洪闸的设计单 ２主轮存在的主要问题及原因分析 金银台航电枢纽工程大坝闸门从２００５年４月 投运以来，总体运行良好，但在２０１０年下半年发 现部分闸门操作不灵活，闸门在起升和下降过程中 有卡阻现象，运行速度不均匀，且伴有异常声音， 严重威胁闸门的运行安全。２０１１年２—７月，对大 ２．３主轮抱死原因 位、制造单位和检修单位的相关专家和技术人员分 析主轮故障原因和研究处理方案。经分析，主轮故 障原因如下： （１）抱死主多数集中在水面位置（从上往 下数的第７个、第８个），由于尾水水位变化反复 浸泡，导致球面轴承密封老化，密封性能逐步失 坝冲沙泄洪闸闸门进行检修时发现闸门存在主轮碎 裂和大量主轮轴承损坏现象。 ２．１主轮损坏情况 ． 效，最终导致泥沙进入球面轴承内部缝隙，破坏轴 承润滑系统；同时江水侵蚀造成轴承锈蚀，球面轴 承镶贴层出现腐蚀脱落，增大球面轴承内套与外套 检修人员使用５ ｔ手动葫芦边拽边注油的方式 检查主轮运行情况，并为主轮添加润滑油。经检修 检查发现，闸门共计２２个主轮存在抱死现象（使 用５ ｔ手动葫芦无法拽动），该部分主多集中 在每孔闸门的第７个、第８个主轮上（主轮自上往 ・收稿日期：２０１１－１０—１０ 作者简介：郑体超（１９８１－－），男，四川省眉山市人，工程师，从事 水电站设备检修维护和技术管理工作。 ２２． 郑体超，等：金银台航电枢纽工程冲沙泄洪闸主轮故障分析及处理 ２０１１年（增刊） 之间的摩擦系数，这是引起主轮抱死的主要原因。 （２）主轮轴承选用福建龙溪生产的ＧＥＨ２２０ＨＣ 一２ＲＳ球面滑动轴承，滑动摩擦副为钢与ＰＴＦＥ复 合材料，外圈材料为碳钢、磷化，球面镶贴ＰＴＦＥ 复合材料；内圈材料为轴承钢、淬化，球面镀硬 铬。内圈有注油孔，使用３号钙基润滑脂润滑。经 调查该轴承主要用于粉尘较严重的矿山机械，但不 适宜长时间浸泡在水中使用，这是引起主轮抱死的 重要原因。 ３主轮故障处理 ３．１ 主轮故障处理方案 根据主轮损坏原因，经专题研讨会讨论确定主 轮故障处理方案如下： （１）抱死主轮轴承已损坏，尽快对其更换。 （２）新轴承选用能长期在水下工作的球面滑动 轴承，如铜基镶嵌固体润滑剂轴承或不锈钢材质自 润滑轴承等。根据现场情况轴承球面镀铬层和轴镀 铬层均未出现严重锈蚀，情况较好；而未镀铬处均 锈蚀严重。考虑到现在所有轴承厂家产品仅球面处 镀硬铬，其他地方均未镀铬，采购时应要求除铜基 体外的地方均需镀铬，同时润滑孔螺塞处加橡胶密 封垫，防止水进入。 ３．２主轮选型 经过认真调查与比较国内知名厂家生产的关节 轴承，决定使用大连三环复合材料技术开发有限公 司生产的ＦＺＢ０５６系列的自润滑关节轴承（型号为 ＧＥｗ２２０ＨｓＦｚＢ０５６—２ＲＳ），该轴承内圈材料为 ＧＣｒｌ５ＳｉＭｎ轴承钢（不锈钢）淬火，球形表面镀硬 铬，抛光；外圈基体材料采用轴承钢（不锈钢）， 其球形工作表面为铜合金（厚度为２—２．５ ｍｍ），并 镶嵌固体润滑剂。 ３．３主轮处理过程 ３．３．１ 主轮拆卸 由于抱死主轮的关节轴承内圈碎裂，产生的裂 片卡在偏心轴上，导致轴承内圈与偏心轴之间相互 “啃死”，很难拔出偏心轴。检修人员首先采用１ 个３２ ｔ液压螺旋千斤顶从偏心轴承内侧（止动盘对 侧）往外顶偏心轴，但不能将偏心轴从关节轴承内 拔出；如果采取用更大的液压千斤顶强行施工，千 斤顶上的力就会传递到偏心轴另一侧的闸门腹板 上，导致闸门腹板和边梁产生严重变形。为了找到 一种既安全又简单的拆卸方式，经过双方技术人员 反复商讨，决定使用一侧“顶”另一侧“拔”的 方式，即使用１个３２ ｔ的液压螺旋千斤顶在偏心轴 内侧顶，同时使用２～４个３２ ｔ的液压螺旋千斤顶 在偏心轴外侧拔的的方式拆除。使用这种方式拆除 主轮偏心轴，能将千斤顶上的顶力和拉力比较均匀 地分散传递到闸门的２块腹板和边梁上，能有效地 防止在拆除主轮过程中由于千斤顶的力过大导致闸 门腹板局部变形。检修人员使用这种拆卸方式顺利 拆卸了２１个抱死的主轮轴承，但在拆卸１０号泄洪 闸左侧第８个抱死主轮偏心轴承时，虽然同时使用 了５个３２ ｔ的液压螺旋千斤顶，但也没有将其拆 卸，经讨论研究，只好采用“破坏主轮”的方式 将其拆除。 ３．３．２主轮回装。 （１）新轴承与主轮的组装。为了保证新轴承与 主轮的组装质量，检修人员将拆卸下的主轮返厂组 装；在组装车间里，检修人员对主轮先进行除锈除 渣工作，然后进行防腐，最后使用液压机床将新轴 承平整地压入主轮轴套内。由于主轮锈蚀或在拆除 旧轴承过程中的磨损等原因，有４个主轮的轴套内 径略大于新轴承的外径，这使新轴承与主轮轴套的 配合不紧密；为尽快完成大坝闸门的检修工作（当 时已经进入嘉陵江汛期）和节约检修费用，经过讨 论研究决定在主轮轴套内表面镀铬，缩小主轮的轴 套内径，使新轴承与主轮轴套配合紧密。 （２）主轮与闸门的组装。由于现场的闸门不能 像在组装车间那样倒置平放，所以必须将主轮提升 到一定高度后水平推入门框，然后调整主轮轴承与 门框的水平同心度，最后将偏心轴穿入固定。由于 主轮和偏心轴都非常沉重（主轮重约０．４５ ｔ和偏心 轴重约０．１５ ｔ），光靠人力是无法完成安装工作的， 因此经双方讨论研究，决定使用以下简易方法：先 在需要安装主轮的门框里水平放置１块长约１００ ｃｍ、厚约２０ ｃｍ、宽度与主轮厚度相同的钢板，钢 板一端放置１个液压千斤顶；然后使用２ ｔ的手动 葫芦将主轮缓慢提升到安装位置，顺着钢板水平推 入门框；再使用液压千斤顶调整钢板的斜度和使用 手动葫芦调整主轮在钢板上的位置，使主轮轴承与 门框的水平同心度重合；最后将偏心轴水平穿人， 通过调整偏心轴使主轮外缘与上下主轮外缘在同一 垂直线（偏差不超过±２ ｍｍ）后固定偏心轴止动盘 螺栓。 ４ 结束语 金银台航电枢纽工程大坝冲沙泄洪闸检修完成 后，闸门运行工况明显改善，闸门升降运行平稳， 无卡阻、无异常声音现象。冲沙泄洪闸是水电厂安 全生产的重要设施，一旦发生故障将给电厂造成巨 （下转第３Ｏ页） ・２３・ 第２５卷（增刊） 贵州水力发电 ２０１１年１２月 实时监测 以结构图、棒图、表格、曲线等多种形式进行实时监测所有联网机组的监测参数，包括机组部件 振动、主轴摆度、轴向位移、压力脉动、轴承状态、空气间隙、变压器油色谱以及相应的工况参数和 过程量参数等。 报警预警 根据预先设定的一级报警和二级报警限值进行报警，可以及时发现故障的前期征兆。系统报警信 息可通过短信方式通知相关人员，当机组出现异常时便于相关人员可在第一时间内掌握信息。 系统能提供各种专业的数据分析工具，包括时域分析、频谱分析、轴心轨迹分析、相关分析、趋 势分析等工具。系统具有根据监测对象参数的变化预测状态的发展趋势，提供监测对象参数趋势分 析。 系统可以完成各种现场试验，如机组稳定性试验（变转速试验、变励磁试验、变负荷试验）、机组 启停机试验、过渡过程试验、相对效率试验、动平衡试验及盘车轴线测量等。 分析功能 性能试验 数据管理 系统可提供数据库管理功能，可存储所联网机组的振动以及相关工况参数。系统可提供数据检索 功能对上述数据库进行检索。 系统能统计某一时间段内机组运行工况数据资料，分析各水头和负荷下机组运行特性和稳定性参 优化机组运行 数特征，确定机组稳定运行工况范围、可能的不稳定运行工况区、最优运行工况区和可短暂运行工况 区等，为机组运行提供技术依据，指导机组优化运行。 状态报告 系统能提供规范实用的状态报告，报告应能反映机组的动、稳态特性和各监测对象参数运行状态 变化，并采用与Ｅｘｃｅｌ、Ｗｏｒｄ等兼容的文件格式存储。 故障诊断 系统提供机组故障诊断和专家知识库平台，实现智能故障诊断功能和远程专家会诊功能，对机械 不平衡、磁拉力不平衡、水力不平衡、轴承磨损、典型涡带、轴耦合松动、推力轴承磨损等故障直接 由系统进行智能诊断，得到诊断结果和维修建议。 系统自诊断和 对底层子监测系统运行故障、子系统传感器故障、网络通讯故障等问题提供自动故障诊断功能， 反馈功能 以便及时通知现场工作人员进行检查和维护。 系统管理 进行机组相关参数和报警值的设置，可以针对不同用户分配不同的权限。 统设计［Ｊ］．水电站机电技术，２００８，３１，（０３）． ３ 结束语 鉴于雅砻江流域上的电站数量多，装机容量 大，对电力系统影响重要等因素，从提高运行值班 员监控效率、综合发电效益、水电站远程自动化维 护等方面出发，对正处于建设阶段的集控中心流域 ［２］东海，吴正义．澜沧江流域梯级电站集控中心监控系 统的实现［Ｊ］．水电厂自动化，２００８，２９，（０４）． ［３］戴建炜，张树京．贵州乌江流域梯级远程集控中心计算 机监控系统工程设计［Ｊ］．水电厂自动化，２００５，（０１）． ［４］王德宽，等．黄河上游梯调梯级中心电调自动化系统的 水电站远程集控系统的高级功能进行了统一规划。 这些高级功能的实现不仅可以提高综合发电效益， 也为其他流域公司实现“远程集控”提供了新的 思路。 参考文献： 实现及意义［Ｊ］．水电厂自动化，２００５，（０１）． ［５］冯迅，龚传利．黄河上游梯调梯级水电站调度自动化系 统ＡＧＣ优化策略［Ｊ］．水电自动化与大坝监测，２００７， ３１，（５）． （责任编辑：唐成书） ［１］杨忠伟，杨华蓉．国电大渡河流域电站集控中心监控系 （上接第２３页） 备，使得闸门主轮长期处于检修维护的死角，导致闸 门主轮缺少必要的检修和维护。根据调研，除金银 大的经济及财产损失。某厂曾因闸门主轮转动不灵 活，闸门在下泄过程中有卡阻现象，但操作人员未能 及时发现卡阻情况，在继续操作闸门的过程中，闸门 台航电枢纽工程外，嘉陵江流域的其他水电站也存 在冲沙泄洪闸主轮轴承损坏现象，这说明闸门主轮 发生故障的概率仍然较高，闸门主轮检修维护工作 应常态化，并给予高度重视。 （责任编辑：唐成书） 重力克服卡阻力，闸门在重力作用下作自由落体运 动，造成了启闭机损坏的安全事故。由于设计和制 造厂家所提供的技术资料上闸门主轮均为免维护设 ・３Ｏ・
