论文部分内容阅读
摘 要：采用平面升卧式钢闸门的大型水利枢纽船闸，在长期运行管理中需要进行养护和维修。本文综述了多年来该船闸在滚轮、闸墙钢板、闸门喷漆等方面的养护和维修，为同类型的船闸安全运行提供了运行管理经验。
关键词：升卧式钢闸门；启闭机；主滚轮；喷锌
严埭港水利枢纽是无锡市防洪大包围八个口门控制建筑物之一，枢纽由泵站、节制闸、船闸和上下游建筑物等组成。泵站安装5台2200ZLB15-2立式轴流泵；节制闸为2孔，单孔净宽12m；船闸规模为16（20）×135m，上、下闸首工作闸门为平面升卧式门，是集城市防洪排涝、调水引流、通航运输等多项功能的综合水利枢纽工程。上闸首闸门自重33吨，下闸首闸门自重30吨，卷扬式启闭机启闭（QH-2*300（250）/Q3），作为城区主要航运通道，船闸在航运、防洪等方面发挥了重大作用。
1 船闸运行情况
枢纽于2009年6月正式移交城市防洪工程管理处，船闸于2007年5月正式投运，至今已第十年，由于船闸通航船只多，2009年至2012年，日均过闸船只近百条，之后由于码头外迁等原因，船只逐年减少，至2017年日均过船50条左右。船闸闸门启闭频繁，各运转部件工作强度高，出现过多种大小故障并及时维修排除。
2 维修养护情况
（1）船闸在投运3年后，出现主滚轮运转不灵活、咬死等现象，致使门体出现颤震、抖动和滚轮出现金属摩擦声，失去正常运行能力。原主滚轮直径Ф1000，使用SF-1型自润滑复合轴承，与Ф240滚轮轴配合，滚轮轴表面镀铬处理，该材料是以钢板为基体，青铜为中间层，并以塑料为表面层的自润滑材料。这3种材质合为一体，利用金属刚性和塑料自润滑性结合，弥补了塑料稳定性差和金属干摩擦性能劣的缺点。但是该轴承内径Ф240，外径Ф245，壁厚仅为2.5mm，其壁厚较薄。在大型闸门应用中，由于河道水质腐蚀及泥沙研磨的作用，加快了轴承的磨损（平均磨损量为1～1.5mm），基本已磨损至钢板基体层。在轴承磨损量很大情况下，轴承本体已变脆弱，部分已磨损断裂，甚至因挤压而发生重叠变形，重叠部分已成为转动时主要阻碍物，造成滚轮运转不灵活卡阻等现象。且轴承磨损严重后影响轴承的支承精度、使主滚轮及闸门不能在轨道上平稳运行，并发生门体颤震、抖动和滚轮金属摩擦声，导致闸门无法正常启闭。由此可见SF-1复合材料轴承对运转频繁、抗蚀、抗磨性能要求高的大型闸门不能很好满足其工作要求。
船闸于2012年对主滚轮及其轴承进行大修。经分析比较，采用具有抗压强度高、摩擦系数小、耐磨性和耐久性都较好的FZ-05型自润滑轴承替代原用SF-1型自润滑轴承。该自润滑轴承结构，是以高强度铜合金为基体，其上均布若干通孔，孔中填充固体润滑剂，同时轴承摩擦层表面还涂有固体润滑膜。轴承工作时，固体润滑剂在挤压、剪切和摩擦热的作用下向摩擦表面转移形成固体润滑膜，实现轴承的自润滑。因此轴承可以在较低的摩擦阻力下稳定的工作。在更换滚轮轴承后，各滚轮均能正常转动，金属摩擦声消失，门体无颤震现象。同时对轮轴增加注油孔，润滑油填充了滚轮轴与轴承间的空隙，并能将河体中的污水和泥沙挤压出去，缓解了轴承磨损，进一步提高了轴承的润滑性，并能对固体润滑膜起到保护作用，延长滚轮寿命。
（2）闸墙加设钢板防护。由于多年来船舶对闸室墙的撞击和摩擦，闸墙出现多处破损和变形，为保证闸墙结构安全，采用钢板贴面进行闸室墙保护。钢板贴面闸室墙施工难度较大，钢板与混凝土易发生空鼓等问题。为提升闸室墙钢板贴面结构耐久性，防止焊接应力产生变形，焊接拼装过程少吊装甚至不吊装，在钢板护面焊接成一个整体后，在钢板迎水面采用钢板与混凝土基础间采用螺栓连接，螺栓一端与钢板护面点焊，在钢板护面背水面沿纵向间隔设置竖向扁钢，采用扁钢+锚筋方式对钢板进行锚固。通过这一优化设计，有效解决锚筋焊接造成的钢板变形，增大了钢材与混凝土的接触面积，提升了锚固力，利于解决空鼓问题。闸室墙钢板护面设计、施工在省内河船闸工程中经验较少，该法结合工程实际，提出从钢板锚固方式等环节进行工艺提升取得了较好成效。
（3）钢闸门长期在日光曝晒、干湿交替、常浸水下、水流冲刷等恶劣条件下，易发生锈蚀，降低钢闸门的承载能力，影响工程安全。因此，做好钢闸门防腐尤为重要，防腐蚀措施一般采用在钢铁表面涂復盖层，把钢材母体与氧或电解质隔离，以免发生化学或电化学腐蚀。复盖层宜采用电弧喷涂金属涂层外加封闭层的防腐方法，涂层与钢铁基体结合强度高、防腐年限长，少维护又经济等优点，是钢闸门最佳防腐方案。船闸投运8年后，原闸门采用是铝镁合金防腐材料，钢闸门所接触的水是导电的，铝镁合金较活跃易与河水发生化学或电化学反应，导致闸门表面电化学腐蚀，锈蚀，起泡和局部变形，影响闸门的安全运行。因此对闸门表面去除原铝镁合金涂层，喷涂更加稳定的锌防腐。
涂漆的工艺流程是：喷砂除锈→质检→喷涂锌→质检→涂料封闭→质检，依据设计要求，本工程表面处理采用喷石英砂除锈且级别应达到Sa2.5级，在施工现场作业时局部焊缝无法实施喷砂作业，可采用机械除锈（手工电动除锈）方式除锈级别应达到St3级。为了提高锌涂层对钢闸门的牺牲阳极保护阴极的作用，延长涂层寿命，应尽量保证锌涂层有较高的纯度。选1号锌或特号电解锌。喷锌工序完成后，需对面层进行涂漆保护处理，采用环氧沥青漆涂刷。
（4）常规养护维修，包括定期检查钢丝绳，有断丝等情况要及时更换钢丝绳，在水面以下部分可适当加油保护。开式齿轮面易定期上油防止过度磨损，齿轮箱油要常检查油位定期更换。闸门侧止水和底止水橡皮要经常检查定期更换。闸门搁门器要经常检查及润滑自复位情况等。
3 结语
经过上述的几次大型维修改造以及常规保养维修，对于船闸运行管理水平的提升明显，目前船闸设备运行正常可靠，对于指导今后类似船闸的设计、运行、管理具有较好的实际借鉴意义。
参考文献
[1]邱乾勇，蔡慧娟.汪庆发钢板桩防渗墙在新禹河闸出险加固工程中的应用[J].江苏水利，2016，（12）：28-31.
[2]冼润全，刘火光.闸墙加设钢板防护在沙口船闸的应用[A].船闸科技2002-2005年度优秀论文集[C].2006：117.
（作者单位：无锡市城市防洪工程管理处）
关键词：升卧式钢闸门；启闭机；主滚轮；喷锌
严埭港水利枢纽是无锡市防洪大包围八个口门控制建筑物之一，枢纽由泵站、节制闸、船闸和上下游建筑物等组成。泵站安装5台2200ZLB15-2立式轴流泵；节制闸为2孔，单孔净宽12m；船闸规模为16（20）×135m，上、下闸首工作闸门为平面升卧式门，是集城市防洪排涝、调水引流、通航运输等多项功能的综合水利枢纽工程。上闸首闸门自重33吨，下闸首闸门自重30吨，卷扬式启闭机启闭（QH-2*300（250）/Q3），作为城区主要航运通道，船闸在航运、防洪等方面发挥了重大作用。
1 船闸运行情况
枢纽于2009年6月正式移交城市防洪工程管理处，船闸于2007年5月正式投运，至今已第十年，由于船闸通航船只多，2009年至2012年，日均过闸船只近百条，之后由于码头外迁等原因，船只逐年减少，至2017年日均过船50条左右。船闸闸门启闭频繁，各运转部件工作强度高，出现过多种大小故障并及时维修排除。
2 维修养护情况
（1）船闸在投运3年后，出现主滚轮运转不灵活、咬死等现象，致使门体出现颤震、抖动和滚轮出现金属摩擦声，失去正常运行能力。原主滚轮直径Ф1000，使用SF-1型自润滑复合轴承，与Ф240滚轮轴配合，滚轮轴表面镀铬处理，该材料是以钢板为基体，青铜为中间层，并以塑料为表面层的自润滑材料。这3种材质合为一体，利用金属刚性和塑料自润滑性结合，弥补了塑料稳定性差和金属干摩擦性能劣的缺点。但是该轴承内径Ф240，外径Ф245，壁厚仅为2.5mm，其壁厚较薄。在大型闸门应用中，由于河道水质腐蚀及泥沙研磨的作用，加快了轴承的磨损（平均磨损量为1～1.5mm），基本已磨损至钢板基体层。在轴承磨损量很大情况下，轴承本体已变脆弱，部分已磨损断裂，甚至因挤压而发生重叠变形，重叠部分已成为转动时主要阻碍物，造成滚轮运转不灵活卡阻等现象。且轴承磨损严重后影响轴承的支承精度、使主滚轮及闸门不能在轨道上平稳运行，并发生门体颤震、抖动和滚轮金属摩擦声，导致闸门无法正常启闭。由此可见SF-1复合材料轴承对运转频繁、抗蚀、抗磨性能要求高的大型闸门不能很好满足其工作要求。
船闸于2012年对主滚轮及其轴承进行大修。经分析比较，采用具有抗压强度高、摩擦系数小、耐磨性和耐久性都较好的FZ-05型自润滑轴承替代原用SF-1型自润滑轴承。该自润滑轴承结构，是以高强度铜合金为基体，其上均布若干通孔，孔中填充固体润滑剂，同时轴承摩擦层表面还涂有固体润滑膜。轴承工作时，固体润滑剂在挤压、剪切和摩擦热的作用下向摩擦表面转移形成固体润滑膜，实现轴承的自润滑。因此轴承可以在较低的摩擦阻力下稳定的工作。在更换滚轮轴承后，各滚轮均能正常转动，金属摩擦声消失，门体无颤震现象。同时对轮轴增加注油孔，润滑油填充了滚轮轴与轴承间的空隙，并能将河体中的污水和泥沙挤压出去，缓解了轴承磨损，进一步提高了轴承的润滑性，并能对固体润滑膜起到保护作用，延长滚轮寿命。
（2）闸墙加设钢板防护。由于多年来船舶对闸室墙的撞击和摩擦，闸墙出现多处破损和变形，为保证闸墙结构安全，采用钢板贴面进行闸室墙保护。钢板贴面闸室墙施工难度较大，钢板与混凝土易发生空鼓等问题。为提升闸室墙钢板贴面结构耐久性，防止焊接应力产生变形，焊接拼装过程少吊装甚至不吊装，在钢板护面焊接成一个整体后，在钢板迎水面采用钢板与混凝土基础间采用螺栓连接，螺栓一端与钢板护面点焊，在钢板护面背水面沿纵向间隔设置竖向扁钢，采用扁钢+锚筋方式对钢板进行锚固。通过这一优化设计，有效解决锚筋焊接造成的钢板变形，增大了钢材与混凝土的接触面积，提升了锚固力，利于解决空鼓问题。闸室墙钢板护面设计、施工在省内河船闸工程中经验较少，该法结合工程实际，提出从钢板锚固方式等环节进行工艺提升取得了较好成效。
（3）钢闸门长期在日光曝晒、干湿交替、常浸水下、水流冲刷等恶劣条件下，易发生锈蚀，降低钢闸门的承载能力，影响工程安全。因此，做好钢闸门防腐尤为重要，防腐蚀措施一般采用在钢铁表面涂復盖层，把钢材母体与氧或电解质隔离，以免发生化学或电化学腐蚀。复盖层宜采用电弧喷涂金属涂层外加封闭层的防腐方法，涂层与钢铁基体结合强度高、防腐年限长，少维护又经济等优点，是钢闸门最佳防腐方案。船闸投运8年后，原闸门采用是铝镁合金防腐材料，钢闸门所接触的水是导电的，铝镁合金较活跃易与河水发生化学或电化学反应，导致闸门表面电化学腐蚀，锈蚀，起泡和局部变形，影响闸门的安全运行。因此对闸门表面去除原铝镁合金涂层，喷涂更加稳定的锌防腐。
涂漆的工艺流程是：喷砂除锈→质检→喷涂锌→质检→涂料封闭→质检，依据设计要求，本工程表面处理采用喷石英砂除锈且级别应达到Sa2.5级，在施工现场作业时局部焊缝无法实施喷砂作业，可采用机械除锈（手工电动除锈）方式除锈级别应达到St3级。为了提高锌涂层对钢闸门的牺牲阳极保护阴极的作用，延长涂层寿命，应尽量保证锌涂层有较高的纯度。选1号锌或特号电解锌。喷锌工序完成后，需对面层进行涂漆保护处理，采用环氧沥青漆涂刷。
（4）常规养护维修，包括定期检查钢丝绳，有断丝等情况要及时更换钢丝绳，在水面以下部分可适当加油保护。开式齿轮面易定期上油防止过度磨损，齿轮箱油要常检查油位定期更换。闸门侧止水和底止水橡皮要经常检查定期更换。闸门搁门器要经常检查及润滑自复位情况等。
3 结语
经过上述的几次大型维修改造以及常规保养维修，对于船闸运行管理水平的提升明显，目前船闸设备运行正常可靠，对于指导今后类似船闸的设计、运行、管理具有较好的实际借鉴意义。
参考文献
[1]邱乾勇，蔡慧娟.汪庆发钢板桩防渗墙在新禹河闸出险加固工程中的应用[J].江苏水利，2016，（12）：28-31.
[2]冼润全，刘火光.闸墙加设钢板防护在沙口船闸的应用[A].船闸科技2002-2005年度优秀论文集[C].2006：117.
（作者单位：无锡市城市防洪工程管理处）