高水头闸门水封试验新发展.doc

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1、高水头闸门水封试验新发展关键词：高水头水封试验1.前言我厂继参加由国电公司西北勘测设计研究院和成都勘测设计研究院负责研究的《高水头闸门止水结构型式及其材质试验研究》之后，又进行了黄河刘家峡冲砂底孔（水头70m）浮体维修闸门水封（兼作支承）和大渡河龚嘴冲砂孔浮体检修闸门（水头60m）水封（兼作支承）的水密应力、应变及时效应力松弛试验。近期进行了青海黄河拉西瓦水电站导流洞封堵闸门水封试验和贵州乌江洪家渡电站泄洪洞弧形工作闸门水封试验。现选择其中两项试验研究成果介绍给同行参考。2.拉西瓦电站导流洞封堵闸门水封试验。2.1概况：拉西瓦水电站位于黄河上游，青海省境内。电站

2、施工导流封堵闸门，孔口尺寸6m×11.57m（宽×高），闭门力按动水下门水头20m进行核算，启门机按动水启门水头36m确定，最大档水水头为165m。由于闸门孔口尺寸大，水头特高，采用常规水封不能满足封水要求。参照国内外已有经验侧、顶水封拟采用山字形充压压紧式橡胶水封，其断面和《高水头闸门止水结构型式其材质试验研究》中的NYⅡ型压紧式水封相类似，但其工作性质和膨胀型相同，利用上游水库水压力，直接向水封背部压力腔充压，使水封头部外伸压紧在水封付板上，以适应其特高水头封水的需要。其断面详见图2.1。闸门底水封仍采用刀型水封。图2.12.2试验内容。2.2.1水封变形特

3、性试验，包括充压压紧式水封的外伸、压缩试验和刀型水封压缩试验。2.2.2水密性试验。2.2.3蠕变应力松弛试验。2.3试件和材质。充压压紧式水封Π型试件尺寸为800mm×120mm。刀形水封试件300mm×110mm×1560mm，水封材质SD005。2.4试验设备。试验设备包括：315t垂直液压机、4MPa手动压泵、10t桥机、专用试验台、水密盖板和测量工具以及桥测仪表等。2.5试验成果和设计建议。2.5.1刀型水封在水封压板压紧5mm时，水封头部出现外伸变形达10mm，建议设计上在确定侧水封长度时，应考虑此值。充压压紧式水封侧底部在水封压板压紧后，水封两翼头

4、部出现外伸变形为6mm，造成水封侧底部变形，影响封水效应，建议设计上增加统一修改处理技术要求。2.5.2充压压紧式水封在头部无约束情况下，当内腔充压值为0.1MPa时，已有3mm的外伸值，当内腔充压值为1.2MPa时，外伸值达23mm，说明水封头部在内腔充压条件下，可充分外伸，其外伸变形满足封水要求。2.5.3刀形水封在水封头部压缩6mm时，可保证完全封水。建议设计上按刀形水封压缩6mm时所需下压力，进行闭门力的计算。2.5.4充压压紧式水封底部上端面部位，在库压1.0MPa时出现漏水现象，当库压达到1.6MPa时较为细小射水现象，说明该处水封予压量不足，需对充

5、压压紧式水封底部进行设计修改。建议设计将充压压紧式水封底部修改为外伸斜面型式并提高水封底部局部材料硬度，满足封水要求，具体修改情况见图2.5.4。图2.5.42.5.5考虑到充压压紧式水封头部长期受压所产生的蠕变、永变及应力松弛，因此，建议水封设计采用预压4mm进行设计。2.5.6试验表面所选之水封断面能满足工程设计条件要求。但应工程设计考虑模拟试验的比尺效应、时间因素和安全度。3洪家渡电站洪洞弧形工作门水封试验。3.1概况：乌江洪家渡水电站泄洪洞弧形工作闸门设于泄洪洞有压段出口，孔口尺寸6.2m×8m，弧面半径16m，出口底板高约1055.2m，设计水头86.

6、34m。电站正常高水位1140m，设计泄水位1141.43m，校核洪水位1145.4m，电站开启水位1142m，，电站初期运行在小于1100m水头以下有局开要求。闸门水封采用液压伸缩式水封与常规水封相结合的布置方式，液压伸缩式水封为框型布置在门槽上，主要用于高水位下封水，常规水封布置在门叶上，主要用于防止闸门启闭过程中的缝隙射水，并在低水位及局开运行时封水。为保证闸门水封封水严密，验证水封设计选型的正确性，进一步进行水封试验研究。设计拟采用的液压伸缩式水封的断面和《高水头闸门止水结构型式及其材质研究》中的NSⅢ型伸缩式水封相类似，尺寸不同，工程原来主要依靠几何变

7、形达到伸缩目的，背腔压力损失很少。框型试件尺寸800mm×800mm，断面见图3.1，按照断面各部分的伸缩封水功能，断面由SD005、SD006、SD007三种材质组成。利用背腔压力来压紧水封达到封水目的。图3.13.2试验内容。3.2.1伸缩式水封变形特性试验。3.2.2伸缩式水封水密性试验。3.2.3伸缩式水封翼头压缩13mm时，水封压板螺栓拧紧力矩试验。3.3试验设备和2.4相同。3.4试验成果。3.4.1从伸缩式水封的外伸试验中可以看出，伸缩水封头部与面板的间隙5mm、10mm、15mm时，水封头部与面板的接触应力无明显变化，说明水封外伸变形对背腔水压力

8、损失很小。背腔水压力升高