2024年3月11日发(作者：喻永福)
例析潜孔式弧形闸门启闭力检测
一、概述
某电站为混合式开发，具不完全周调节功能。工程属三等，中型规模。总装
机容量66MW（3台22 MW机组），保证出力19MW，年发电量35910万kwh，
年利用小时5441h，电站应用流量62.7m3/s，设计水头119m。水库总库容235
万m3，调节库容86万m3，电站首部枢纽由钢筋混凝土拦河闸、隧洞式进水口、
消力池等主要建筑物组成。闸坝从左到右布置有1#、2#、3#泄洪闸和1#、2#
冲砂闸。闸坝顶高程为773.60m，正常蓄水位771.50 m，设计洪水位764.00 m，
校核洪水位771.50 m，最低运行水位769.00 m，汛限水位771.50 m，死水位
769.00 m。闸门为潜孔式弧形钢闸门，启门形式为顶拉式，闭门形式为自重闭门，
双吊点卷扬式启闭。启闭机的型号为QHQ2×450KN，最大启闭力为900KN。由
于大坝安全定检需要进行闸门启门力现场检测，检测成果用于校核启闭机的启闭
力的裕度。
二 、检测方法的选定
固定卷扬式启闭机启闭的弧形闸门启闭力检测的方法有如下三种方法：1、
在吊具或钢丝绳上串接拉力传感器，这种方法优点是测试结果准确，缺点是安装
麻烦费事；2、在启闭机同步轴布设三相应变片，通过测量同步轴外表面扭应力，
换算成同步轴扭矩，计算出钢丝绳受的拉力。这种方法前提是同步轴有足够相同
截面形状和轴长足以布置传感器、并且必须知晓同步轴的材质和热处理状况，而
且误差也比较大；3、在吊具相应构件上布置应变计，测量构件的应变。这种方
法前提是吊具必须具备受力明了简单且与实际启闭力成线性关系的构件。
某电站闸首溢流坝弧形闸门是潜孔闸门，采用QHQ2×450KN弧形闸门启闭
机双吊点顶吊上曳式启闭，启闭机的钢丝绳与弧形闸门吊耳连接处采用拉压二
力杆活动铰接（如图2所示）。该二力杆所受的力就是闸门启闭力，检测该二
力杆所受的拉力就是检测闸门启闭力。
检测二力杆所受的拉力采用在弧形闸门吊具的拉压二力杆上的分别布置应
变计的方法。为了提高测试的可靠性和准确性、减小测试过程总产生的误差，采
取在拉压二力杆构件上左、右侧及下游侧分别布置应变计（如布置图1），测试
的应变值取三个测点的平均值。为了减小闸门启闭时顶眉水流对被测构件形成不
同温度场对测试的影响，温度补偿采用自补偿方式。
三 、检测过程
检测弧形闸门的启闭力即是检测二力杆所受的拉力，检测采用传统的电测方
法，测试信号利用导线传递，实现远距离测量。电阻应变片通过绝缘速粘胶粘贴
在被测受力构件上，并采用高级密封绝缘胶进行密封处理，以保证应变片具有良
好的绝缘度，应变计布置于二力杆表面上，应变计布置方向与力方向一致。检测
时动态应变计的温度补偿采用自补偿方式，电桥接线方式采用半桥单个通道应变
计方式。
σ为测试的应力值、ε为仪器显示的微应变值、N为单一测点的力、F为二
力杆截面积。工作闸门的材料为锻45钢，取E=2.10×105MPa、μ=0.269。检测
用应变仪的灵敏系数为η=2.08，应变计的灵敏系数为η1=2.08，F=7743mm2。
检测仪器主要有：TST5915型动态应变测试系统和便携电脑HP4321S型等。
1、测点布置
溢流坝弧形工作闸门由容量为QHQ2×450KN的固定卷扬式启闭机进行启闭
操作，启闭力测试的测点分别布置在左右两侧吊具的拉压二力杆吊耳杆上，每个
吊耳杆布置3个单向片，共布置6个单向应变片，见图1所示。
2、检测工况
上游水位771.39m，下游无水，闸门底槛755m，检测水头16.39m，设计
水头19m。由于顾及下游防洪和弃水。测试工况为：启门至0.5m—持住30s—
启门至1.0m—持住30s—启门至2.0m—持住30s—启门至6.0m—持住30s—一
次性落闸门至全闭。
3、数据采集与数据分析
弧形工作闸门全闭，此时仪器调零，提弧形工作闸门做启闭过程：启门至
0.5m—持住30s—启门至1.0m—持住30s—启门至2.0m—持住30s—启门至
6.0m—持住30s—一次性落闸门至全闭。该检测过程进行2次，运行过程曲线基
本吻合，具体实测过程曲线见图3所示。
（1）从表1可以看出：实测水头16.39m下，闸门启闭过程中，左右两吊
点的启闭力数值相近，左右两吊点基本平衡。左侧吊点的最大启门力为302kN，
右侧吊点的最大启门力为320kN。
（2）从图7-2可知，实測水头16.39m下，最大启门力为602kN，最大持
住力为560kN。
（3） 反演到设计水头19.0m下，最大启门力698kN，小于启闭机容量为
2×450kN，启闭机容量足够安全裕度。
四、结束语
通过对该电站潜孔闸门启闭力检测实践，采取上述方法是测试闸门的启闭力
从理论上合理，实践可靠的。
2024年3月11日发(作者：喻永福)
例析潜孔式弧形闸门启闭力检测
一、概述
某电站为混合式开发，具不完全周调节功能。工程属三等，中型规模。总装
机容量66MW（3台22 MW机组），保证出力19MW，年发电量35910万kwh，
年利用小时5441h，电站应用流量62.7m3/s，设计水头119m。水库总库容235
万m3，调节库容86万m3，电站首部枢纽由钢筋混凝土拦河闸、隧洞式进水口、
消力池等主要建筑物组成。闸坝从左到右布置有1#、2#、3#泄洪闸和1#、2#
冲砂闸。闸坝顶高程为773.60m，正常蓄水位771.50 m，设计洪水位764.00 m，
校核洪水位771.50 m，最低运行水位769.00 m，汛限水位771.50 m，死水位
769.00 m。闸门为潜孔式弧形钢闸门，启门形式为顶拉式，闭门形式为自重闭门，
双吊点卷扬式启闭。启闭机的型号为QHQ2×450KN，最大启闭力为900KN。由
于大坝安全定检需要进行闸门启门力现场检测，检测成果用于校核启闭机的启闭
力的裕度。
二 、检测方法的选定
固定卷扬式启闭机启闭的弧形闸门启闭力检测的方法有如下三种方法：1、
在吊具或钢丝绳上串接拉力传感器，这种方法优点是测试结果准确，缺点是安装
麻烦费事；2、在启闭机同步轴布设三相应变片，通过测量同步轴外表面扭应力，
换算成同步轴扭矩，计算出钢丝绳受的拉力。这种方法前提是同步轴有足够相同
截面形状和轴长足以布置传感器、并且必须知晓同步轴的材质和热处理状况，而
且误差也比较大；3、在吊具相应构件上布置应变计，测量构件的应变。这种方
法前提是吊具必须具备受力明了简单且与实际启闭力成线性关系的构件。
某电站闸首溢流坝弧形闸门是潜孔闸门，采用QHQ2×450KN弧形闸门启闭
机双吊点顶吊上曳式启闭，启闭机的钢丝绳与弧形闸门吊耳连接处采用拉压二
力杆活动铰接（如图2所示）。该二力杆所受的力就是闸门启闭力，检测该二
力杆所受的拉力就是检测闸门启闭力。
检测二力杆所受的拉力采用在弧形闸门吊具的拉压二力杆上的分别布置应
变计的方法。为了提高测试的可靠性和准确性、减小测试过程总产生的误差，采
取在拉压二力杆构件上左、右侧及下游侧分别布置应变计（如布置图1），测试
的应变值取三个测点的平均值。为了减小闸门启闭时顶眉水流对被测构件形成不
同温度场对测试的影响，温度补偿采用自补偿方式。
三 、检测过程
检测弧形闸门的启闭力即是检测二力杆所受的拉力，检测采用传统的电测方
法，测试信号利用导线传递，实现远距离测量。电阻应变片通过绝缘速粘胶粘贴
在被测受力构件上，并采用高级密封绝缘胶进行密封处理，以保证应变片具有良
好的绝缘度，应变计布置于二力杆表面上，应变计布置方向与力方向一致。检测
时动态应变计的温度补偿采用自补偿方式，电桥接线方式采用半桥单个通道应变
计方式。
σ为测试的应力值、ε为仪器显示的微应变值、N为单一测点的力、F为二
力杆截面积。工作闸门的材料为锻45钢，取E=2.10×105MPa、μ=0.269。检测
用应变仪的灵敏系数为η=2.08，应变计的灵敏系数为η1=2.08，F=7743mm2。
检测仪器主要有：TST5915型动态应变测试系统和便携电脑HP4321S型等。
1、测点布置
溢流坝弧形工作闸门由容量为QHQ2×450KN的固定卷扬式启闭机进行启闭
操作，启闭力测试的测点分别布置在左右两侧吊具的拉压二力杆吊耳杆上，每个
吊耳杆布置3个单向片，共布置6个单向应变片，见图1所示。
2、检测工况
上游水位771.39m，下游无水，闸门底槛755m，检测水头16.39m，设计
水头19m。由于顾及下游防洪和弃水。测试工况为：启门至0.5m—持住30s—
启门至1.0m—持住30s—启门至2.0m—持住30s—启门至6.0m—持住30s—一
次性落闸门至全闭。
3、数据采集与数据分析
弧形工作闸门全闭，此时仪器调零，提弧形工作闸门做启闭过程：启门至
0.5m—持住30s—启门至1.0m—持住30s—启门至2.0m—持住30s—启门至
6.0m—持住30s—一次性落闸门至全闭。该检测过程进行2次，运行过程曲线基
本吻合，具体实测过程曲线见图3所示。
（1）从表1可以看出：实测水头16.39m下，闸门启闭过程中，左右两吊
点的启闭力数值相近，左右两吊点基本平衡。左侧吊点的最大启门力为302kN，
右侧吊点的最大启门力为320kN。
（2）从图7-2可知，实測水头16.39m下，最大启门力为602kN，最大持
住力为560kN。
（3） 反演到设计水头19.0m下，最大启门力698kN，小于启闭机容量为
2×450kN，启闭机容量足够安全裕度。
四、结束语
通过对该电站潜孔闸门启闭力检测实践，采取上述方法是测试闸门的启闭力
从理论上合理，实践可靠的。