閘高機(jī)械開度儀及其同步帶張緊裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)用

周榮才

前言

隨著我國水利事業(yè)的快速發(fā)展，電氣化程度越來越高，工程的安全運(yùn)行顯得尤為重要。本文以高港泵站為例，由于閘門啟閉機(jī)加裝了鋼質(zhì)罩殼，在閘門電子高度儀發(fā)生故障或斷電時(shí)，現(xiàn)場操作人員不能及時(shí)判斷閘門高度，針對(duì)此安全隱患，設(shè)計(jì)了閘門機(jī)械開度儀，和大跨距傳輸時(shí)同步帶的張緊裝置，為工程的安全運(yùn)行提供了保障。

1.工程概況

泰州引江河工程主要由船閘、泵站、節(jié)制閘、送水閘、調(diào)度閘以及110KV專用變電所組成。它是一項(xiàng)以引水為主，灌溉、排澇、船運(yùn)、生態(tài)綜合利用，效益覆蓋整個(gè)蘇北地區(qū)的大型水利基礎(chǔ)工程，也是開發(fā)“海上蘇東”的戰(zhàn)略性工程。泵站安裝立式開敞式軸流泵9臺(tái)套，葉輪直徑3.0m，每臺(tái)機(jī)組配備2000KW同步電機(jī)，總裝機(jī)容量18000kw。單機(jī)抽水能力34m3/s。泵站采用雙向X型流道，配卷揚(yáng)式快速啟閉機(jī)36臺(tái)套，機(jī)組進(jìn)出水兩側(cè)上下層流道各設(shè)一道鋼質(zhì)平面快速閘門，通過閘門調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)300m3/s的抽引、抽排和160m3/s的自流引江。

2.啟閉機(jī)工作原理

高港泵站所用的啟閉機(jī)型號(hào)為：QPK-2×160。每臺(tái)機(jī)組配有4臺(tái)啟閉機(jī)，分別用以控制主機(jī)上下游上道門、下道門的升降。QPK型卷揚(yáng)式啟閉機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、齒輪減速箱、聯(lián)軸器以及一級(jí)開式齒輪、卷筒、機(jī)架等組成。啟閉機(jī)工作時(shí)，由電動(dòng)機(jī)把動(dòng)力傳遞至減速箱，然后通過聯(lián)軸器、中間軸齒輪把動(dòng)力傳遞到卷筒上，使卷筒旋轉(zhuǎn)，從而使得閘門能夠上升和下降運(yùn)動(dòng)，完成閘門啟閉任務(wù)。

3.閘門運(yùn)行中存在隱患分析

高港泵站所有48臺(tái)套啟閉機(jī)控制柜都安裝了電子閘高開度儀。泵房內(nèi)及交通橋下36臺(tái)套上下游閘門啟閉機(jī)安裝了鋼質(zhì)罩殼，現(xiàn)場操作人員只能通過電子閘高開度儀來了解閘門的實(shí)際開度。當(dāng)電子開度儀出現(xiàn)顯示故障，如此時(shí)限位失靈，閘門提到頂部不能及時(shí)停止，將導(dǎo)致閘門沖頂；或閘門下降到底到后，鋼絲繩反繞，將閘門反復(fù)提升，現(xiàn)場操作人員卻不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，給工程的安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重隱患，極有可能造成運(yùn)行事故。

4.閘高機(jī)械開度儀的設(shè)計(jì)應(yīng)用

4.1閘高機(jī)械開度儀的設(shè)計(jì)

為了解決電子閘高開度儀出現(xiàn)顯示故障或斷電情況下，現(xiàn)場操作人員能準(zhǔn)確直觀地判斷閘門實(shí)際高度，設(shè)計(jì)了閘高機(jī)械開度儀（圖1）。

圖1

1、機(jī)座 2、指針 3、標(biāo)牌 4、連接套5、擺線針輪減速器 6、軸承座7、軸

8、齒輪9、同步帶輪（一）10、同步帶11、同步帶輪（二）12、連接板

4.2機(jī)械開度儀的工作原理

利用啟閉機(jī)傳動(dòng)軸軸頭現(xiàn)有的精密行程開關(guān)齒輪為主動(dòng)輪與齒輪8嚙合，通過配比齒輪組與減速器相連，使其輸出的傳動(dòng)比符合設(shè)計(jì)要求。在減速器引出軸端裝有指針，配備圓形刻度盤。根據(jù)閘門的極限高度畫出相應(yīng)的格數(shù)，每一大格分為10小格。傳動(dòng)比要求達(dá)到啟閉機(jī)帶動(dòng)閘門每提升1米，指針在刻度盤上轉(zhuǎn)過一大格，誤差控制在1cm以內(nèi)。在實(shí)現(xiàn)大跨距傳輸時(shí)，保留初始一對(duì)齒輪，中間可通過同步帶輪和同步帶與減速器相連，形成由齒輪組、同步帶、減速器來實(shí)現(xiàn)大跨距、大減速比的傳遞。

4.3大跨距同步帶V型張緊裝置

當(dāng)閘高機(jī)械開度儀在實(shí)現(xiàn)大跨距傳輸時(shí)，由于閘門在上升和下降過程中，同步帶的受力方向、松邊緊邊發(fā)生改變，長期使用后同步帶會(huì)產(chǎn)生松弛爬齒現(xiàn)象，導(dǎo)致顯示誤差。為此設(shè)計(jì)了同步帶V型張緊裝置（圖2）來保證同步帶與同步帶輪正確嚙合，從而保證了閘高機(jī)械開度儀的顯示準(zhǔn)確性。

圖2

1—張緊輪 2—搖臂 3—拉簧

4.4大跨距同步帶V型張緊裝置的工作原理

在同步帶上下兩側(cè)分別設(shè)置張緊輪，張緊輪的運(yùn)動(dòng)采用搖臂機(jī)構(gòu)，兩根搖臂的固定端采用銷軸聯(lián)接在連接板上，搖臂可在搖臂軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)。搖臂另一頭通過張緊輪軸與張緊輪聯(lián)接，張緊輪內(nèi)裝有軸承可自由轉(zhuǎn)動(dòng)且與搖臂軸在同側(cè)，使搖臂與同步帶保持一定的安全距離。張緊輪壓在同步帶上，兩根搖臂之間用拉簧連接，拉簧的拉力等于同步帶的張緊力。張緊輪隨著同步帶受力方向的改變，在拉簧的作用力下始終保持對(duì)同步帶松邊的張緊，保證了同步帶與帶輪之間的正確嚙合，從而保證了機(jī)械開度儀的指示準(zhǔn)確。

5.結(jié)語

閘門機(jī)械開度儀及其同步帶張緊裝置的設(shè)計(jì)運(yùn)用，消除了閘門在運(yùn)行過程中，由于閘高電子開度儀突然失電或顯示故障，現(xiàn)場無法確定閘門的實(shí)際高度這一安全隱患。為工程的安全運(yùn)行提供了保障，也可為類似的水利工程增加現(xiàn)場閘門高度機(jī)械指示提供參考。

（作者單位：江蘇省泰州引江河管理處）