水下啟閉機(jī)鋼絲繩防腐措施

么亞男

（唐山市陡河水庫(kù)管理處 063021）

1 基本情況

陡河水庫(kù)位于唐山市東北15km的陡河上游，是一座綜合利用的大型水利樞紐工程。水庫(kù)總庫(kù)容5.152億m3，正常蓄水位34.0m。輸水洞在攔河壩左端，為有壓鋼筋混凝土圓洞，全長(zhǎng)640m。進(jìn)水塔設(shè)兩個(gè)寬1.75m、高3m的長(zhǎng)方形進(jìn)水洞口，底高程22.5m，由兩扇平面定輪鋼閘門和兩臺(tái)啟閉機(jī)控制。閘門尺寸2.55m×3.2m（寬×高），每根鋼絲繩長(zhǎng)164m，拉桿、滑輪高1.5m，工作橋底高程41.0m，啟閉機(jī)為兩臺(tái)2×20t固定式卷?yè)P(yáng)機(jī)，每扇工作閘門前均設(shè)有檢修閘門。陡河水庫(kù)水位在30.5～33.0m之間變動(dòng)，閘門經(jīng)常工作在水下8～10m，鋼絲繩處在水下4～5m。由于鋼絲繩長(zhǎng)期處于水下，表面的油脂容易被水沖失或含水量超標(biāo)，容易失去防腐作用，致使鋼絲繩表面每年須浮敷較厚的油脂2次，每2年須更換一次鋼絲繩。

2 改進(jìn)后的啟閉機(jī)鋼絲繩防腐

2.1 鋼絲繩防腐改進(jìn)措施

檢修閘門拉桿較長(zhǎng)，鋼絲繩經(jīng)常在水上運(yùn)行，1956年建成后，其鋼絲繩僅在1986年更換過(guò)一次，鋼絲繩防腐性能較好。為徹底解決工作閘門鋼絲繩的腐蝕問(wèn)題，延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命，借鑒檢修閘門的維護(hù)和使用情況，把工作閘門的兩個(gè)拉桿各加長(zhǎng)2節(jié)，拉桿由原來(lái)的0.5m加長(zhǎng)到目前的11.0m，每根鋼絲繩縮短84m，使動(dòng)滑輪組及鋼絲繩在正常蓄水位時(shí)在水面以上運(yùn)行。為了防止鋼絲繩腐蝕，在鋼絲繩表面每年浮敷2次較薄的油脂，工作閘門拉桿加長(zhǎng)后，鋼絲繩平均每15年更換一次。拉桿部分每2年涂刷一次防銹漆。

2.2 鋼絲繩防腐改進(jìn)后閘門運(yùn)行及維修情況

工作閘門拉桿加長(zhǎng)后拉桿頂高程為：底高程22.5m+閘門高度3.2m+拉桿長(zhǎng)度11.0m=36.7m。距工作橋底高程41m還有4.3m的距離，完全可以把閘門門體提升到輸水洞以上，滿足閘門全開、全閉的要求。經(jīng)過(guò)5年的運(yùn)行，閘門啟閉自如。閘門維護(hù)檢修時(shí)，在36m檢修平臺(tái)處設(shè)卡子，先把拉桿一節(jié)一節(jié)卸在36m平臺(tái)上，接著把滑輪、門體提升至36m平臺(tái)上，更換鋼絲繩時(shí)，鋼絲繩在42m工作橋和36m檢修平臺(tái)之間穿繞，有足夠的工作面。

2.3 拉桿加長(zhǎng)后啟閉機(jī)的啟閉力校核

輸水洞工作閘門啟閉機(jī)為兩臺(tái)2×20t固定式卷?yè)P(yáng)機(jī)，啟閉機(jī)鋼絲繩的滑輪組纏繞情況如下圖所示。由于啟門力大于閉門力和持住力，所以需對(duì)啟閉機(jī)的啟門力進(jìn)行校核。

鋼絲繩滑輪組纏繞示意圖

閘門自重4.5t，新增加拉桿重0.8t，作用在閘門及滑輪組上的合力為

式中FQ——閘門啟門力，tf；

nT——摩阻力安全系數(shù)，取nT=1.0；

Px——下吸力，取Px=0；

G——閘門自重，tf；

Gj——加重塊重量，取Gj＝0；

Ws——作用在閘門上的水柱壓力，取Ws＝0；

Tzd——滑動(dòng)軸承的滾輪摩阻力，tf；Tzd＝f1P

Tzs——止水摩阻力，tf；Tzs＝f2Pzs

P，Pzs——作用在閘門和止水上的水壓力，tf；

f1——滾動(dòng)摩擦系數(shù)，取f1＝0.2；

f2——滑動(dòng)摩阻系數(shù)，取f2＝1.1。

代入數(shù)據(jù)得

由于采用如上圖所示的滑輪組對(duì)鋼絲繩進(jìn)行纏繞，啟閉機(jī)的啟門力為176.9/8=22.11tf，小于啟閉機(jī)的額定啟閉力40tf，表明拉桿加長(zhǎng)后啟閉機(jī)沒有超載現(xiàn)象。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

拉桿加長(zhǎng)前每年浮敷防腐油脂費(fèi)用為2200元，每2年更換一次鋼絲繩，每次更換新鋼絲繩費(fèi)用為15000元；拉桿加長(zhǎng)后每年浮敷防腐油脂費(fèi)用為500元，每15年更換一次鋼絲繩，每次更換新鋼絲繩費(fèi)用為7000元，每2年刷一次防銹漆，每次刷防銹漆費(fèi)用為500元，設(shè)基準(zhǔn)折現(xiàn)率為8%。根據(jù)公式LCC（年度壽命周期成本）=IC（設(shè)置費(fèi)）+SC（維持費(fèi)）計(jì)算兩種方案的壽命周期成本。

拉桿加長(zhǎng)前年度設(shè)置費(fèi)為

年度維持費(fèi)SC為2200元，鋼絲繩的年度壽命周期成本為7211.54+2200＝9411.54元

拉桿加長(zhǎng)后年度設(shè)置費(fèi)為

鋼絲繩的年度壽命周期成本為257.81+731.53＝989.34元。

拉桿加長(zhǎng)后鋼絲繩的年度壽命周期成本節(jié)約9411.54－989.34＝8422.2元。

4 安全性分析

拉桿加長(zhǎng)前鋼絲繩檢修的工作面在29m、36m、42m三個(gè)檢修平臺(tái)，其中29m平臺(tái)工作面狹窄，透光度差，更換鋼絲時(shí)，需要在三個(gè)工作面同時(shí)組織平行工作，長(zhǎng)164m、重300kg的鋼絲繩在13m高的滑輪組間穿繞，人工手動(dòng)工作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，存在一定的安全隱患。拉桿加長(zhǎng)后，鋼絲繩縮短80m，更換鋼絲繩的間隔時(shí)間大大加長(zhǎng)了，鋼絲繩的穿繞只在36m和42m兩個(gè)檢修平臺(tái)之間進(jìn)行，提高了工作的安全性。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)加長(zhǎng)拉桿的方式，把鋼絲繩提到水上運(yùn)行，能夠滿足啟閉機(jī)的承載要求，閘門工作可靠，減小了鋼絲的銹蝕速度和年度維護(hù)費(fèi)用，設(shè)備故障率降低，提高了更換鋼絲繩的安全性。