0前言
某水电站大坝为混凝土闸坝，正常蓄水位1212.00m，冲砂闸闸门处孔口尺寸2.5m×3m，设计水头为27m。闸门采用上游止水滚动支承，支承跨度3.16m，止水跨度2.66m，总水压力2203kN，闸门结构为Q345B焊接结构，整节运输，设4套Φ730悬臂定轮，轮缘宽度为180mm，定轮材料为ZG270-500，上游设4套钢质反向滑块装置。闸门操作方式为动水启闭，启门力约为522kN。门槽采用宽0.8m、深0.55m的矩形门槽，门槽埋件由主轨、反轨、门楣及底坎等组成。
主要技术参数：
孔口型式：潜孔
闸门型式：平面定轮（Φ730定轮）
孔口尺寸：2.5m×3m
底坎高程：1185m
设计水头：27m
支承跨度：3.16m
止水跨度：2.66m
总水压力：2203kN
闸门自重：8.28t（另加重18.6t）
吊点间距：单吊点
操作方式：动水启闭
启闭机型式：1×1000kN坝顶门机主钩配合拉杆起吊
一、故障简介
某水电站大坝投产初期，冲砂闸运行正常。随着运行时间的增长，偶尔出现冲砂闸动水关闭不严漏水的情况，经过反复开关才能关闭严密。随后开始出现在大坝库区水位高时冲砂闸不能动水关闭到位的现象，关闭后冲砂闸还有较大开度，并且不断加剧，从最初1209m逐渐恶化到1207m、1206m、1205m、1203m，后来发展到库区水位在1202m以上，动水情况下，冲砂闸只能起升，不能下降。冲砂闸不能动水关闭到位的现象出现后，最初的处理方法是将检修闸门落下，冲砂闸前方水压减小后，自行落下关闭，闸门的突然落下存在很大的安全隐患；由于检修闸门正常运行时为静水启闭，随着冲砂闸无法关闭的开度逐渐增大，漏水量增大，不能满足检修闸门启闭的条件，曾因此出现检修闸门落下至一定高度，无法继续下落，也无法起升的情况，对水库的安全稳定运行造成了很大的影响。之后，在正常运行情况下，就不再提起冲砂闸，只在库区敞泄冲砂时，才提起冲砂。
冲砂闸出现故障后，针对故障现象对其进行检修。检修过程中发现闸门滚轮装置锈蚀、卡阻，无法转动，闸门本体未发现明显损坏、变形。将滚轮装置解体、清扫、打润滑油，回装后，滚轮装置能转动，检修后冲砂闸卡阻情况有所好转，大坝库区水位在1205m时能正常启闭，但运行不久，卡阻情况又出现恶化，进而恢复到检修前的状态。
二、故障原因分析
冲砂闸投运之初，运行正常，出现故障以后，不能动水关闭，说明闸门在下落的过程中存在异常增加的阻力，当异常增加的阻力加上闸门与门槽原有的摩擦力形成的反作用力大于闸门自重时，就会出现无法下落的情况。在检修闸门落下以后，作用在冲砂闸上的水压力消失，摩擦力减小，由于坝顶门机不能同时操作检修闸门和冲砂闸，当反作用力小于闸门的自重时，冲砂闸就会自行落下。闸门能够起升和静水关闭，可以排除异物卡阻引起闸门不能动水关闭的可能。根据闸门的结构特点和运行检修情况，全面分析可能引起阻力异常增加的原因：
1、闸门变形。经过长时间运行以后，在水压力和石块撞击力的作用下，闸门可能出现变形，使闸门与门槽之间的配合发生变化，摩擦力增大，形成异常增加的阻力。在以往的检修过程中，对闸门进行检查，并未发现闸门有变形，可以排除闸门变形引起阻力异常增加的可能。
2、滚轮装置不能转动。闸门的滚轮装置采用FZ-2A型轴套，轴套与轴之间存在间隙，轴套两端没有安装有效的密封。随着闸门运行时间增长，水中的泥沙和矿物质进入到轴套与轴之间的间隙中，润滑效果大大降低，加速轴套的磨损，水中的矿物质在间隙中形成坚硬的水垢，夹杂着泥沙将滚轮装置卡死，使原本滚轮装置与门槽之间的滚动摩擦变成滑动摩擦，就如同车轮正常转动时制动，摩擦力成倍增大，形成异常增加的阻力。在以往的检修过程中，将原本卡死的滚轮装置转动后，闸门无法动水关闭的情况有所好转，说明滚轮装置不能转动可能引起阻力异常增加。
3、冲砂闸门槽变形。经过长时间运行以后，在水压力、冲刷和石块撞击力的作用下，闸门门槽可能出现变形，使门槽与闸门之间的配合发生变化，摩擦力增大，形成异常增加的阻力。在以往的检修过程中，并未对门槽进行全面检查，不能排除闸门门槽变形引起阻力异常增加的可能。
根据以上分析，可能造成冲砂闸不能动水关闭的原因有滚轮装置不能转动和闸门门槽变形。
三、检查和处理情况
针对以上分析结果，分别对冲砂闸本体及其门槽进行了检查、处理。
1、对冲砂闸本体进行检查，发现闸门4个滚轮装置均无法转动，闸门下方的2个导向装置工作面有不同深度的刮痕（见图一），其它部位均没有发现异常。对闸门4个滚轮装置进行了解体、清扫、检查，发现所有轴套抗磨面都有很厚的水垢泥沙混合物，清除混合物后，能够看见轴套抗磨面磨损严重（见图二），很多地方已露出基材，这与之前的分析是基本吻合的。至于导向装置工作面上的刮痕，则可能是与门槽局部摩擦造成的。更换了滚轮装置轴套，并对滚轮轴注油孔进行了清扫、注油。为了保证滚轮装置转动灵活、减少摩擦，尽量减缓泥沙进入轴套的速度，4个滚轮装置分别增加了2个201*250*4mm铜质隔环、减少了1个202*250*5mm钢质隔环，回装后4个滚轮装置均转动灵活。
2、利用某水电站全停水的机会，对冲砂闸门槽进行检查，发现门槽两边主轨侧面转角处底部以上约2m范围均有不同程度高点（见图三），最高点突出滑轨平面近10mm，现场分析为水流冲击石块不断撞击门槽造成。高点部位的最大宽度与导向装置工作面上刮痕的宽度相当，说明金板上的刮痕是与高点部位摩擦造成。对高点部位进行现场打磨，打磨后门槽未见明显高点，门槽其他部位没有发现异常情况。
四、冲砂闸不能动水关闭的危害
由于冲砂闸不能动水关闭，大坝库区不能进行正常冲砂，长时间不冲砂会使水电站进水口泥沙淤积，泥沙经过流道进入机组会加速过流部件的磨损，降低机组的出力，缩短机组检修周期，影响机组的安全稳定经济运行。同时，泥沙淤积还会将闸门淤堵，使闸门无法提起，必须将大坝库区放空后才能进行清理，也无法使用闸门进行泄洪放水，这样不但会造成弃水和经济损失，还存在着严重的安全隐患。
五、处理效果
完成冲砂闸门槽处理后，进行了闸门动水启闭试验，库区水位在1203m、1205m、1208m时分别将闸门提起0.5m、1.0m，闸门启闭正常。在检修后运行过程中，多次利用某水电站停机避峰的机会对闸门进行动水启闭试验，均启闭正常。这就说明了之前的分析和处理是完全正确的。
六、结束语
通过对某水电站大坝冲砂闸不能动水关闭故障原因分析及处理，达到了预期目的，解决了一直困扰的难题，为水库的安全运行提供了保障，也为电站安全稳定经济运行奠定了基础。同时，在故障的分析和处理过程中，积累了宝贵的经验，对冲砂闸结构有了更深刻的认识，为以后冲砂闸的运行方式提供了依据，也为以后冲砂闸的检修指明了方向。由于本人水平有限，文中难免有不足之处，请大家多多批评指正，不胜感激！
参考文献：
[1]张毅,李顺开.浅谈平板钢闸门问题分析及工程措施[J].城市建设理论研究:电子版,2012,000(008):1-5.
[2]GB/T14173-2008.水利水电工程钢闸门制造、安装及验收规范[S].中国标准出版社,2009.
