尾水閘門是指尾水（洞）管出口設定的閘門。工作閘門的設計既要考慮施工又要考慮製造，平板門設計主梁需充分考慮其強度和剛度，並考慮定輪的布置。平板門主梁布置除底主梁外，上部主梁儘量做等荷載布置，採用相同主梁截面，以方便製造。多主梁閘門的計算，實際上是一個超靜定問題；設計中，對主梁的布置，結合荷載情況，利用電算最佳化確定，摒棄了反覆手工試算的傳統近似計算方法，以提高功效。
基本介紹
- 中文名：尾水閘門
- 外文名：Tail water gate
- 學科：電力工程
- 領域：能源
- 範圍：電力系統
- 釋義：尾水（洞）管出口設定的閘門
簡介,尾水閘門選型布置,結構設計,總結,
簡介
燈泡式水輪發電機組過水流道外形由生產廠家根據試驗確定並提供給設計部門，流道通常可分成進口段、中段和出口段。燈泡式水輪發電機組放置在流道中段內，其上游部分為進口段，下游部分為出口段。
發電廠房機組進水口設定1道檢修門槽，共用1扇檢修門，閘門分2節，採用1台2×400kN單向門式啟閉機。為了防止污物進入流道，影響機組的安全運行，電站進水口右岸與電站的左邊墩之間設定1道攔污浮排，在檢修門槽上游設定1道攔污柵(分節) ，配置移動式270kN液壓抓鬥清污機1台。
流道出口段布置有尾水閘門及其啟閉設備。由於貫流式機組流道平直，機組上下游閘門的設計水頭和操作水頭相差不大，從經濟角度尾水閘門亦具備作為工作閘門的條件。尾水快速閘門和尾水事故閘門是貫流式機組電站尾水閘門布置的2種類型，也是防止機組飛逸事故的常用過速保護措施，當電站採用機組和尾水閘門聯合運行方式時，又是控制電站流量流道的工作閘門，本發電廠房採用事故及檢修工況。因此，每台機組的尾水管的出口處，設定1道尾水事故檢修閘門及門槽，採用2×800kN固定式卷揚機進行升降。
水工鋼閘門是水工建築物的一種，在水工建築物中發揮了重要的作用。主要論述水利樞紐工程發電廠房尾水閘門，它是電站廠房的重要組成部分，電站廠房的電站額定水頭為4.66m，主廠房尺寸(長×寬×高)為50.88m×19.10m×48.94m，機組安裝高程為22.00m，發電最大/最小水頭為5.76m /1.90m。
尾水閘門選型布置
發電廠房尾水事故檢修門既要在機組發生故障時或機組飛逸時能下滑關閉，切斷水流，防止事故發生，又要在機組檢修時擋下游尾水，故該閘門須具有承受雙向水壓和雙向封水的功能，並且能在發電水頭作用下動水關閉。由於貫流式機組GD2較小，發生飛逸事故時，除採用重錘外，如導葉又不能及時關閉，則需關閉尾水閘門，鑒於本閘門的重要性，所以選用1機1門，採用保證率較高的固定式卷揚機啟閉。
閘門孔口尺寸為10.350m×10.350m，檢修工況設計水頭為22.315m，事故工況設計水頭為5.650m，底坎高程為16.325m，閘門為動水關、靜水開，在門上增設充水閥。閘門為平板定輪門，當機組故障或飛逸時動水關閉，為定輪支承；檢修時為滑道支承。為滿足雙向封水要求，閘門水封採用雙P型膠。
啟閉機採用QPQ2×800kN固定式卷揚機，揚程為26.00m。啟閉機平台高程為54.40m，閘門檢修平台高程為40.20m。設啟閉機室，以保護設備和供值班操作用。啟閉機與機組聯動控制，由中控室集中控制，也可現場操作。
結構設計
1.門體結構
工作閘門的設計既要考慮施工又要考慮製造，平板門設計主梁需充分考慮其強度和剛度，並考慮定輪的布置。平板門主梁布置除底主梁外，上部主梁儘量做等荷載布置，採用相同主梁截面，以方便製造。多主梁閘門的計算，實際上是一個超靜定問題；設計中，對主梁的布置，結合荷載情況，利用電算最佳化確定，摒棄了反覆手工試算的傳統近似計算方法，以提高功效。在計算荷載時，將縱向單位寬度面板當作連續梁，而主梁處當作連續梁的支點，求得各主梁處的支反力即主梁所分得的單寬荷載，也即主梁的均布荷載。底主梁採用雙腹板箱型梁，以便閘門底檻下游側與底主梁的夾角> 30°。為了減小閘門運行過程中的振動，結構設計時適當提高了閘門的整體剛度。
在某些情況下，為了保證質量，閘門的結構設計儘量做到“將困難留給廠家，把容易留給現場”。鑒於大中型平板鋼閘門在工地焊接組裝造成質量下降、工期拖長的缺點，並根據平板閘門系橫向支承受力的特點，將平板閘門沿高度方向分塊(節) ，並將焊接改為鉸軸連線，國內首先在丹江口設計中做了嘗試，取得成功，後來，這項經驗用於平板門頗多的葛洲壩工程，顯示了安裝方便快捷、質量好、基本上不占用工期的優越性。
因此，通過綜合分析，水利樞紐工程發電廠房10.350×10.350–22.315m( 5.650m)尾水事故檢修閘門分4節設計，頂節高約3.1m，以下3節高約2.7m，頂節三主梁，底節箱型梁結構，這樣設計既控制了閘門的分塊高度，也把每塊的重量控制在30t左右，可方便從廠家運輸至現場進行吊裝(50t吊車吊裝) ，各分塊門葉邊柱在現場廠房尾水門槽內通過鉸接成整體。
2.支承結構
風光水利樞紐工程發電廠房尾水閘門在事故工況下採用定輪支承、檢修工況下採用鑄鐵滑塊支承。關於定輪採用的軸承，經過分析研究，採用自潤滑材料，原因如下：
河床式低水頭徑流電站樞紐攔河水閘及發電廠房的工作或事故檢修閘門關節軸承可採用自潤滑材料(新技術、新材料) ，滑動摩擦副可採用自潤滑材料(新技術、新材料)製作，從而降低啟閉機容量。
在水電站，除了泄水閘工作閘門關節軸承採用自潤滑材料外，其它一些金屬結構，如壩頂門機、廠房進水口檢修閘門、廠房尾水事故閘門、船閘輸水廊道工作閘門、船閘人字閘門等，為了減小摩擦力，降低啟閉機容量，滑動摩擦副大多採用自潤滑材料製作。對於水利水電工程中的閘門、啟閉機的滑動摩擦副，傳統的做法是採用金屬材料製作。往往由於潤滑維護保養不到位，潤滑失效而造成故障。像船閘人字閘門底樞承軸巢，不僅支撐著龐大的門體，還常年處於水下，工作環境十分差，維護保養非常不容易，很容易出故障。
自潤滑材料不僅摩擦係數小，最大優點是不需要人工潤滑，這對於像船閘人字閘門底樞承軸巢一類的結構，選擇自潤滑材料製作，是一種發展趨向。自潤滑材料強度雖然比青銅和其它金屬低，但可以通過結構設計，減少比壓，使它滿足結構要求。這種例子工程上已有不少，效果非常好。所以，在紅花水電站船閘人字閘門底樞承軸巢和其它的一些滑動摩擦副，都積極採用自潤滑材料來製作。因此，發電廠房尾水閘門定輪的關節軸承設計採用自潤滑材料。
總結
水利樞紐工程發電廠房尾水閘門的設計按照事故門及檢修門工況設計，首先，解決了燈泡機組防飛逸事故問題，又為流道檢修提供了保障；其次，為了降低啟閉機容量及減少維護保養過程，滑動摩擦副積極採用自潤滑材料(新技術、新材料)製作；再次，在門體結構上分節設計，既能保證製造質量，又控制每節門體在一定的重量和節高下，方便了運輸及現場吊裝就位入槽，並拼裝成整體；最後，閘門在將來的檢修維護方面，又方便在檢修平台上鎖定後進行分節拆裝維修。
任何一項設計都是一個總結經驗的過程，在總結經驗的基礎上，探索新的做法，再結合具體要求，綜合比較，使水工鋼結構(金屬結構)的布置更合理，使設計的閘門不僅安全可靠，而且更方便實用。
