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摘 要：小湾拱坝放空底孔闸门孔口尺寸大、设计水头高，综合指标居世界前列。本文探讨、分析了放空底孔工作弧门主止水（山型充压水封）出现变形的原因，并对充压水封缺陷部分进行处理，并详述了水封热胶合粘接方法。本文研究成果对今后高水头大型弧门水封缺陷处理具有指导意义。
关键词：放空底孔;充压水封;泄压排水
1. 概述
小湾水电站位于云南省凤庆县和南涧县交界的澜沧江中游河段，在干流河段和支流黑惠江交汇处下游1.5km处，系澜沧江中下游河段规划八个梯级中的第二级。电站安装6台单机容量为700MW的发电机组，总装机容量为4200MW，电站多年平均发电量为189.9亿KW·H。在坝体两侧对称布置两条放空底孔，用于电站建设期导流和电站建成后的水库放空。放空底孔进口段设有一扇事故检修门，出口处设有一扇工作门。放空底孔弧形工作闸门共2套，孔口尺寸为5m×7m（净宽×净高），最高设计水头160m，106m水头动水启闭。库水位低于1186m时参与泄洪度汛，库水位低于1160m（即水头小于80m）可以局部开启， 库水位在1160m～1186m（即水头大于80m并小于106m）时必须全开全关运行。
闸门为潜孔式弧形闸门，采用直支臂、圆柱铰，充压水封为伸缩式水封，材质为LD-19氟塑水封，常规水封为“P”、“刀”型水封。门叶采用主横梁结构，分3节，节间采用螺栓连接。启闭设备为摇摆式液压启闭机，启闭机容量为7500KN/3000KN。闸门主止水为山型充压水封，在闸门开启和关闭过程中是不投入使用的，要泄掉背压，使止水元件回退，脱离与弧门面板的接触，以减小启闭力和对止水元件的磨损。
2. 现象简述
止水形式的选择和具体布置是该闸门设计的核心关键问题，在设计中对止水系统设计布置给予了充分的重视。在比较了偏心铰和液压伸缩变形止水方案后，针对液压止水与偏心铰弧门相比具有显著的经济效益和简单、方便的使用特点，设计采用液压止水作为主止水方式。液压止水布置在突扩突跌门槽上，形成全封闭□型，利用设置于门槽内部的充泄压管路对水封橡皮背后的充压腔进行加压、泄压操作，控制水封橡皮外伸和后退。而充泄压管路从门槽埋件内引出后通至液压启闭机室内的充压水封操作控制系统，由相应的设备控制充压、泄压及充压压力大小等级。
放空底孔闸门检修过程中发现，充压水封底部橡胶水封头存在破损及变形现象。经多次试验怀疑为充压水封泄压时，无法将充压腔底部的水排净，导致留有残压，水封头部无法完全缩回，在闸门提落过程中门叶将底部水封剪切破坏。如图一。
图一 充压水封截面图
3. 原因分析
3.1 设计原因：充压水封泄压分为泄压和吹气排水两个阶段。泄压阶段打开两侧泄压电动球阀释放充压水封腔内部压力，吹气排水阶段由闸门操作室内空压机启动，对充压水封腔内吹气，将剩余积水排干。在吹气排水阶段，气体无法将水封底部平直段积水排出，从而导致底部水封无法正常回落。
3.2 环境原因：检查水封底部充压腔及水封头与水封压板结合缝内并无异物阻碍水封头部缩回。
3.3 水封质量原因：小湾电厂泄洪中孔及放空底孔工作门充压水封皆为南京章光橡胶厂生产，其它闸门未出现此损坏现象，并对损坏的水封进行检测，未发现严重质量问题。
3.4 综上所述，分析认为设计原因的可能性较大，计划对充压水封管路进行改造。
4. 处理方法
4.1 水封更换
在有备品的情况下，可以将闸门充压水封整体拆除更换。但此方法较繁杂，工程量大，在充压水封只是存在局部缺陷情况下，不推荐实施，局部缺陷一般采用粘结法处理。
4.2 水封粘接
在闸门充压水封存在局部缺陷情况下，可以采用此种方法，工程量较小，只需拆除损坏部分的水封压板。首先确定水封损坏部位是否为转角水封，若为转角水封，则使用成型转角水封备品进行更换。若为平直段，则选用同样材质的LD-19备品，根据损坏部分长度进行切割备品。此次损坏部位为底部平直段，我们采用水工闸门橡胶（橡塑）水封热胶合操作工艺进行处理。此工艺是适用于不具备常温条件，对水封转角和直段粘接的加温钢模热胶合工艺。
4.2.1 物料准备：热接钢模、氧气、乙炔、半成品混炼胶薄片（生胶）、剪刀、锉刀、薄钢锯条、修边料刀（锋钢锯条改造）、角尺、扳手。
4.2.2 根据备品尺寸对损坏部分进行切除，留有一定余量，然后尽量将切口切平整，用平锉对切口不平整的部分打磨削平。将需热接的水封二头切削平整，用锉刀锉毛并清洁干净。
4.2.3 将薄胶片按水封端面形状裁剪好（比水封端面稍大2～3mm）。
4.2.4 將模具用乙炔喷枪预热，包括模具的上下左右四个面。
4.2.5 将处理好的水封一端放入模具，将生胶薄片放置水封端面处。
4.2.6 再将另一端放到模具中，将两端贴紧合上模具，并上紧螺栓（在上紧之前，水封两端不能松动）。
4.2.7 用氧气乙炔均匀加热， 15分钟左右，加热时需上下模及左右侧面交替均匀加热，加热程度以将冷水洒在钢模上水珠跳动汽化为宜，（加热温度为148℃+4℃）。
4.2.8 停止加热20分钟左右，再补加热一次，时间可短一点约5～10分钟（重复以上加热方法）重复加热硫化40分钟左右，待温度降至不烫手即可启模。
4.2.9 将已接好的水封取出（不能弯曲）待冷却到常温，修边后使用。
4.3 水封管路改造
为解决吹气排水阶段，气体无法将水封底部平直段积水排出，从而导致底部水封无法正常回落问题。可在充压水封底部管路（非埋管处）021dk21、021dk20排水出口侧增设排水电磁阀。如，在泄压阶段打开电动阀021dk11和021dk14时，同时打开新增电磁阀3、4。这样吹气阶段水封底部平直段积水就可被吹出，充压水封头部就会正常回落到位，避免被门叶剪切损坏。此方案的优势为可对充压水封泄压排水过程进行远程自动化控制，能够彻底排净充压水封内积水，对水封起到保护作用。
但此方案同时存在不容忽视的弊端，首先电磁阀安装位置在闸门小开度泄洪时会被水淹没，这就要求电磁阀及其电源引线具备很高的防水级别;其次该电磁阀启闭必须有较高的可靠性，否则一旦阀门关闭失效，将无法对充压水封进行建压，这时将会有高压水流从闸门常规水封缝隙中射出，维护人员将无法下到闸门底部，021dk21、021dk20的安装位置。这种情况下要对电磁阀3、4进行检修则需将上游侧检修门落下，排出流道内积水，维护工程量大，操作繁复。
5 结语
充压水封破损部位经过热胶合处理后，粘接面牢固平滑，水封头部在水封槽内伸缩灵活，止水保压效果良好。通过加装可靠性高的防水电磁阀，和一年多的运行观察，该放空底孔充压水封腔内压力水可以有效排净，未出现充压水封头部被门叶剪切损坏现象。
参考文献
[1] 余俊阳. 小湾拱坝放空底孔闸门设计研究——水电2006国际研讨会论文集[C]。
作者简介：钟新元（1985-），男，黑龙江省绥化人，河海大学水电院2008届毕业生，目前就职于华能澜沧江水电开发有限公司小湾电厂，主要从事机械辅机及金属结构检修工作。
关键词：放空底孔;充压水封;泄压排水
1. 概述
小湾水电站位于云南省凤庆县和南涧县交界的澜沧江中游河段，在干流河段和支流黑惠江交汇处下游1.5km处，系澜沧江中下游河段规划八个梯级中的第二级。电站安装6台单机容量为700MW的发电机组，总装机容量为4200MW，电站多年平均发电量为189.9亿KW·H。在坝体两侧对称布置两条放空底孔，用于电站建设期导流和电站建成后的水库放空。放空底孔进口段设有一扇事故检修门，出口处设有一扇工作门。放空底孔弧形工作闸门共2套，孔口尺寸为5m×7m（净宽×净高），最高设计水头160m，106m水头动水启闭。库水位低于1186m时参与泄洪度汛，库水位低于1160m（即水头小于80m）可以局部开启， 库水位在1160m～1186m（即水头大于80m并小于106m）时必须全开全关运行。
闸门为潜孔式弧形闸门，采用直支臂、圆柱铰，充压水封为伸缩式水封，材质为LD-19氟塑水封，常规水封为“P”、“刀”型水封。门叶采用主横梁结构，分3节，节间采用螺栓连接。启闭设备为摇摆式液压启闭机，启闭机容量为7500KN/3000KN。闸门主止水为山型充压水封，在闸门开启和关闭过程中是不投入使用的，要泄掉背压，使止水元件回退，脱离与弧门面板的接触，以减小启闭力和对止水元件的磨损。
2. 现象简述
止水形式的选择和具体布置是该闸门设计的核心关键问题，在设计中对止水系统设计布置给予了充分的重视。在比较了偏心铰和液压伸缩变形止水方案后，针对液压止水与偏心铰弧门相比具有显著的经济效益和简单、方便的使用特点，设计采用液压止水作为主止水方式。液压止水布置在突扩突跌门槽上，形成全封闭□型，利用设置于门槽内部的充泄压管路对水封橡皮背后的充压腔进行加压、泄压操作，控制水封橡皮外伸和后退。而充泄压管路从门槽埋件内引出后通至液压启闭机室内的充压水封操作控制系统，由相应的设备控制充压、泄压及充压压力大小等级。
放空底孔闸门检修过程中发现，充压水封底部橡胶水封头存在破损及变形现象。经多次试验怀疑为充压水封泄压时，无法将充压腔底部的水排净，导致留有残压，水封头部无法完全缩回，在闸门提落过程中门叶将底部水封剪切破坏。如图一。
图一 充压水封截面图
3. 原因分析
3.1 设计原因：充压水封泄压分为泄压和吹气排水两个阶段。泄压阶段打开两侧泄压电动球阀释放充压水封腔内部压力，吹气排水阶段由闸门操作室内空压机启动，对充压水封腔内吹气，将剩余积水排干。在吹气排水阶段，气体无法将水封底部平直段积水排出，从而导致底部水封无法正常回落。
3.2 环境原因：检查水封底部充压腔及水封头与水封压板结合缝内并无异物阻碍水封头部缩回。
3.3 水封质量原因：小湾电厂泄洪中孔及放空底孔工作门充压水封皆为南京章光橡胶厂生产，其它闸门未出现此损坏现象，并对损坏的水封进行检测，未发现严重质量问题。
3.4 综上所述，分析认为设计原因的可能性较大，计划对充压水封管路进行改造。
4. 处理方法
4.1 水封更换
在有备品的情况下，可以将闸门充压水封整体拆除更换。但此方法较繁杂，工程量大，在充压水封只是存在局部缺陷情况下，不推荐实施，局部缺陷一般采用粘结法处理。
4.2 水封粘接
在闸门充压水封存在局部缺陷情况下，可以采用此种方法，工程量较小，只需拆除损坏部分的水封压板。首先确定水封损坏部位是否为转角水封，若为转角水封，则使用成型转角水封备品进行更换。若为平直段，则选用同样材质的LD-19备品，根据损坏部分长度进行切割备品。此次损坏部位为底部平直段，我们采用水工闸门橡胶（橡塑）水封热胶合操作工艺进行处理。此工艺是适用于不具备常温条件，对水封转角和直段粘接的加温钢模热胶合工艺。
4.2.1 物料准备：热接钢模、氧气、乙炔、半成品混炼胶薄片（生胶）、剪刀、锉刀、薄钢锯条、修边料刀（锋钢锯条改造）、角尺、扳手。
4.2.2 根据备品尺寸对损坏部分进行切除，留有一定余量，然后尽量将切口切平整，用平锉对切口不平整的部分打磨削平。将需热接的水封二头切削平整，用锉刀锉毛并清洁干净。
4.2.3 将薄胶片按水封端面形状裁剪好（比水封端面稍大2～3mm）。
4.2.4 將模具用乙炔喷枪预热，包括模具的上下左右四个面。
4.2.5 将处理好的水封一端放入模具，将生胶薄片放置水封端面处。
4.2.6 再将另一端放到模具中，将两端贴紧合上模具，并上紧螺栓（在上紧之前，水封两端不能松动）。
4.2.7 用氧气乙炔均匀加热， 15分钟左右，加热时需上下模及左右侧面交替均匀加热，加热程度以将冷水洒在钢模上水珠跳动汽化为宜，（加热温度为148℃+4℃）。
4.2.8 停止加热20分钟左右，再补加热一次，时间可短一点约5～10分钟（重复以上加热方法）重复加热硫化40分钟左右，待温度降至不烫手即可启模。
4.2.9 将已接好的水封取出（不能弯曲）待冷却到常温，修边后使用。
4.3 水封管路改造
为解决吹气排水阶段，气体无法将水封底部平直段积水排出，从而导致底部水封无法正常回落问题。可在充压水封底部管路（非埋管处）021dk21、021dk20排水出口侧增设排水电磁阀。如，在泄压阶段打开电动阀021dk11和021dk14时，同时打开新增电磁阀3、4。这样吹气阶段水封底部平直段积水就可被吹出，充压水封头部就会正常回落到位，避免被门叶剪切损坏。此方案的优势为可对充压水封泄压排水过程进行远程自动化控制，能够彻底排净充压水封内积水，对水封起到保护作用。
但此方案同时存在不容忽视的弊端，首先电磁阀安装位置在闸门小开度泄洪时会被水淹没，这就要求电磁阀及其电源引线具备很高的防水级别;其次该电磁阀启闭必须有较高的可靠性，否则一旦阀门关闭失效，将无法对充压水封进行建压，这时将会有高压水流从闸门常规水封缝隙中射出，维护人员将无法下到闸门底部，021dk21、021dk20的安装位置。这种情况下要对电磁阀3、4进行检修则需将上游侧检修门落下，排出流道内积水，维护工程量大，操作繁复。
5 结语
充压水封破损部位经过热胶合处理后，粘接面牢固平滑，水封头部在水封槽内伸缩灵活，止水保压效果良好。通过加装可靠性高的防水电磁阀，和一年多的运行观察，该放空底孔充压水封腔内压力水可以有效排净，未出现充压水封头部被门叶剪切损坏现象。
参考文献
[1] 余俊阳. 小湾拱坝放空底孔闸门设计研究——水电2006国际研讨会论文集[C]。
作者简介：钟新元（1985-），男，黑龙江省绥化人，河海大学水电院2008届毕业生，目前就职于华能澜沧江水电开发有限公司小湾电厂，主要从事机械辅机及金属结构检修工作。