弧形閘門啟閉機(jī)鋼絲繩養(yǎng)護(hù)及繩孔封閉技術(shù)探討

李二順， 馬真真， 李聰聰

(河南省白龜山水庫管理局， 河南 平頂山　467001)

弧形閘門啟閉機(jī)鋼絲繩養(yǎng)護(hù)及繩孔封閉技術(shù)探討

李二順， 馬真真， 李聰聰

(河南省白龜山水庫管理局， 河南 平頂山467001)

【摘要】用鋼絲繩型式弧形閘門啟閉機(jī)啟閉閘門，鋼絲繩在啟閉室底板平面上的運(yùn)動軌跡呈曲線形，需要在底板上預(yù)留一定規(guī)格的繩孔，以便于閘門啟閉時鋼絲繩的通過，而預(yù)留的繩孔對操作人員形成了安全隱患。通過采用軌跡導(dǎo)向裝置、繩孔自動封閉裝置和鋼絲繩自動養(yǎng)護(hù)裝置，不但克服了上述問題，同時提高了工作效率，可供類似工程借鑒。

【關(guān)鍵詞】卷揚(yáng)式啟閉機(jī)； 軌跡導(dǎo)向； 繩孔封閉； 自動養(yǎng)護(hù)

1引言

在水利水電工程中，用來操控閘門、攔污柵等設(shè)備的起重機(jī)械稱為啟閉機(jī)。啟閉機(jī)有液壓傳動和機(jī)械傳動兩種動力傳遞形式。其中，液壓形式雖傳動平穩(wěn)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用雙吊點(diǎn)時需要兩個液壓缸內(nèi)油壓相同，閘門開度大時，活塞桿會很長，此外液壓元件密封容易產(chǎn)生泄露。而機(jī)械傳動有螺桿式、卷揚(yáng)式等型式，螺桿式傳遞效率低，容易磨損，一般用在小型水利工程中；卷揚(yáng)式采用鋼絲繩型式弧形閘門啟閉機(jī)，多為雙吊點(diǎn)形式，一般用在大型水利工程中。

弧形閘門啟閉時，鋼絲繩在啟閉室底板下的運(yùn)動軌跡呈三維圖形，而在啟閉室底板平面上的運(yùn)動軌跡呈曲線形，需要在底板上預(yù)留一定規(guī)格的繩孔，以便于閘門啟閉時鋼絲繩的通過，預(yù)留的繩孔對操作人員形成了安全隱患。另一方面，弧形閘門吊點(diǎn)與啟閉機(jī)室底板的高度空間很大，一般在10m以上，造成鋼絲繩養(yǎng)護(hù)難度大，同時高空作業(yè)對養(yǎng)護(hù)操作人員構(gòu)成重大安全隱患。

2鋼絲繩養(yǎng)護(hù)及繩孔封閉的技術(shù)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段鋼絲繩主要由人工進(jìn)行定期養(yǎng)護(hù)?；⌒伍l門啟閉機(jī)室鋼絲繩孔自動封閉裝置(專利號98210358.1)、水閘工程啟閉機(jī)繩孔封閉裝置(專利號200820221238.7)、水閘工程弧形閘門啟閉機(jī)繩孔自動封閉裝置(專利號201220229241.X)，都是采用扇形蓋板與軌跡孔結(jié)合、鋼絲繩通過導(dǎo)向塊帶動的方式實(shí)現(xiàn)繩孔的封閉，是一種有益的探索嘗試。該種技術(shù)不足之處是繩孔要實(shí)現(xiàn)封閉，就必須知道鋼絲繩在啟閉機(jī)室底板的平面運(yùn)動軌跡，根據(jù)運(yùn)動軌跡加工制作封閉裝置，另一方面鋼絲繩通過導(dǎo)向塊帶動的方式，存在著對鋼絲繩不同程度的磨損。

3鋼絲繩軌跡導(dǎo)向裝置

要解決上述問題，就必須能夠有改變和約束鋼絲繩運(yùn)動軌跡的裝置，來實(shí)現(xiàn)鋼絲繩在啟閉室底板平面上的運(yùn)動軌跡由曲線形變?yōu)橹本€形，繩孔由不規(guī)則形變?yōu)榫€形，在底板上預(yù)留繩孔規(guī)格由大變小。同時在閘門啟閉時，實(shí)現(xiàn)對鋼絲繩的自動養(yǎng)護(hù)。鋼絲繩軌跡導(dǎo)向裝置，就是基于弧形閘門啟閉機(jī)啟閉的該種特點(diǎn)而提出的。要滿足上述條件，必須從軌跡導(dǎo)向裝置的分布位置、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和軸線關(guān)系等方面，采取針對性的技術(shù)措施。

3.1軌跡導(dǎo)向裝置分布位置

為改變和約束鋼絲繩運(yùn)動軌跡，軌跡導(dǎo)向裝置設(shè)置在啟閉室底板下與弧形閘門吊點(diǎn)間的閘墩間(見圖1)。其最下端PL點(diǎn)與吊點(diǎn)的間距為設(shè)計(jì)啟閉高度，應(yīng)設(shè)置在閘門弧形軌跡線與卷揚(yáng)機(jī)卷筒切線的交點(diǎn)上。其最上端PH點(diǎn)，應(yīng)設(shè)置在卷揚(yáng)機(jī)卷筒切線的正下方。其他的應(yīng)處在PL點(diǎn)與PH點(diǎn)之間，均勻分布。軌跡導(dǎo)向裝置安裝在支撐架上，支撐架由設(shè)在閘墩中的埋件固定。

圖1　新型弧形閘門啟閉機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

3.2軌跡導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)構(gòu)造

為實(shí)現(xiàn)鋼絲繩的受力方向在軌跡導(dǎo)向裝置處可以發(fā)生改變，同時防止鋼絲繩在運(yùn)轉(zhuǎn)中滑脫，弧形閘門啟閉機(jī)的軌跡導(dǎo)向裝置，采用雙半圓形繩槽滑輪組合結(jié)構(gòu)。

軌跡導(dǎo)向裝置由兩個滑輪并聯(lián)而成，滑輪槽型應(yīng)為半圓形，兩個滑輪并聯(lián)、經(jīng)組合框組合、嵌固銷釘嵌固而成(見下頁圖2、圖3)。繩槽直徑應(yīng)是鋼絲繩公稱直徑的1.08～1.10倍。

3.3軌跡導(dǎo)向裝置軸線關(guān)系

為使鋼絲繩受力合理，減少對鋼絲繩的摩擦，要對軌跡導(dǎo)向裝置的軸線方向及其相關(guān)關(guān)系進(jìn)行綜合優(yōu)化。

圖2　PH點(diǎn)軌跡導(dǎo)向裝置

圖3　PL點(diǎn)軌跡導(dǎo)向裝置

軌跡導(dǎo)向裝置在最下端PL點(diǎn)軸線(垂直于滑輪連接板方向)應(yīng)處于縱向方向(即垂直于水流方向)，在最上端PL點(diǎn)軸線(垂直于滑輪連接板方向)應(yīng)處于橫向方向(即平行于水流方向)，其他點(diǎn)的軸線方向從下部的縱向方向逐漸過渡到上部的橫向方向。

4繩孔自動封閉裝置

弧形閘門啟閉機(jī)采用軌跡導(dǎo)向裝置后，鋼絲繩在啟閉室底板平面上的運(yùn)動軌跡由曲線形變?yōu)橹本€形，在底板上預(yù)留繩孔規(guī)格由大變小，繩孔由不規(guī)則形變?yōu)榫€形，為在啟閉室底板上設(shè)置繩孔封閉裝置提供了基礎(chǔ)條件。

4.1繩孔封閉裝置設(shè)計(jì)

弧形閘門啟閉機(jī)繩孔封閉裝置見圖4，設(shè)置在啟閉室底板上。

繩孔封閉裝置包括正反轉(zhuǎn)變頻電機(jī)、減速器、封閉單元；封閉單元的裝配軸線方向與卷揚(yáng)機(jī)卷筒軸線方向平行；正反轉(zhuǎn)變頻電機(jī)與減速器齒輪連接，減速器的齒軸桿上設(shè)置有帶環(huán)齒牙的齒牙環(huán)，齒牙環(huán)數(shù)量與封閉單元的封閉條板數(shù)量相等；齒牙環(huán)的環(huán)齒牙只占齒牙環(huán)圓周的一部分，齒牙環(huán)的環(huán)齒牙呈階梯狀裝配在減速器的齒軸桿上；繩孔自動封閉裝置由兩套封閉單元連接而成，封閉單元由回位彈簧和帶板齒牙的封閉條板組成，封閉條板的板齒牙數(shù)與齒牙環(huán)的環(huán)齒牙數(shù)相等，并與鋼絲繩繩孔大小相匹配；回位彈簧一端在封閉條板的彈簧穴內(nèi)，另一端在封閉單元框內(nèi)套筒中，板齒牙位于封閉條板面下，并與減速器齒輪軸的環(huán)齒牙相齒合；齒牙環(huán)的環(huán)齒牙帶動封閉條板壓縮回位彈簧，使封閉條板開啟，鋼絲繩通過該點(diǎn)后，回位彈簧使封閉條板回位閉合，從而實(shí)現(xiàn)開啟封閉。

圖4　繩孔自動封閉結(jié)構(gòu)示意圖

4.2繩孔封閉自動化設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)繩孔封閉的自動化，采取了激光位移傳感器對鋼絲繩在啟閉室底板平面上線形軌跡點(diǎn)進(jìn)行檢測，實(shí)時采集軌跡信息，通過微機(jī)PLC、顯示器、鍵盤、SD卡存儲器通過數(shù)據(jù)線連接的方式，來達(dá)到自動控制的目的。其原理見圖5。

圖5　繩孔自動封閉組成示意圖

5鋼絲繩自動養(yǎng)護(hù)裝置

弧形閘門吊點(diǎn)與啟閉機(jī)室底板的高度空間很大，鋼絲繩養(yǎng)護(hù)難度大，高空作業(yè)對養(yǎng)護(hù)操作人員構(gòu)成重大安全隱患。采用軌跡導(dǎo)向裝置后，很容易實(shí)現(xiàn)對弧形閘門啟閉機(jī)的鋼絲繩的養(yǎng)護(hù)。

5.1鋼絲繩養(yǎng)護(hù)裝置設(shè)計(jì)

鋼絲繩養(yǎng)護(hù)裝置見圖6，設(shè)置在軌跡導(dǎo)向裝置上。

鋼絲繩養(yǎng)護(hù)裝置包括儲油倉、蓄油倉、涂油器；儲油倉和蓄油倉由透油孔相連、蓄油倉和涂油器由泌油孔相接；蓄油倉由棉麻纖維填充、涂油器由棉纖維組成、棉纖維的長度與過繩孔空間相匹配，繩孔與鋼絲繩的規(guī)格相適應(yīng)；鋼絲繩由涂油器對其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

圖6　鋼絲繩自動養(yǎng)護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

5.2鋼絲繩養(yǎng)護(hù)裝置分布位置

為實(shí)現(xiàn)對閘墩間的全部鋼絲繩的養(yǎng)護(hù)，就必須考慮養(yǎng)護(hù)裝置的分布和布置問題，其分布位置應(yīng)與軌跡導(dǎo)向裝置相結(jié)合。

鋼絲繩自動養(yǎng)護(hù)裝置設(shè)置在軌跡導(dǎo)向裝置上，位于弧形閘門的吊點(diǎn)與卷揚(yáng)機(jī)卷筒之間、其間距應(yīng)不大于閘門設(shè)計(jì)啟閉高度。

5.3鋼絲繩養(yǎng)護(hù)自動化設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)鋼絲繩養(yǎng)護(hù)的自動化，采取了溫度傳感器實(shí)時采集溫度信息。把潤滑材料的溫度信息傳遞至微機(jī)PLC處理，鍵盤操作，顯示器顯示信息，溫度控制器控制，由電加熱器對潤滑材料加熱，來達(dá)到精確控溫、自動養(yǎng)護(hù)的目的。其原理見圖7。

圖7　鋼絲繩自動養(yǎng)護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

6結(jié)語

采用軌跡導(dǎo)向裝置的弧形閘門啟閉機(jī)，是實(shí)現(xiàn)鋼絲繩繩孔自動封閉裝置和鋼絲繩自動養(yǎng)護(hù)裝置的前提和關(guān)鍵。

通過軌跡導(dǎo)向裝置，鋼絲繩在啟閉室底板平面上的運(yùn)動軌跡由曲線形變?yōu)橹本€形，繩孔由不規(guī)則形變?yōu)榫€形，在底板上預(yù)留繩孔規(guī)格由大變小，使繩孔自動封閉裝置由復(fù)雜變?yōu)楹唵?，?shí)現(xiàn)繩孔的自動開合，減少對操作人員的安全隱患。在啟閉機(jī)運(yùn)行過程中，鋼絲繩自動養(yǎng)護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)了對鋼絲繩的精確控溫、自動養(yǎng)護(hù)，提高了工作效率，降低了高空養(yǎng)護(hù)作業(yè)的安全隱患。

中圖分類號：TV664

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1005-4774(2015)02-0068-04

Discussion on Radial Gate Hoist Steel Rope Maintenance and Rope
Hole Sealing Technique

LI Er-shun, MA Zhen-zhen, LI Cong-cong

(HenanBaiguishanReservoirAuthority,Pingdingshan467001,China)

Abstract：Steel rope radial gate hoist is used for turning on or turning off gate. The trajectory of steel rope on hoist room floor plane is curvilinear, rope holes in certain specification should be reserved on the floor, thereby steel rope can pass during gate opening and closing. But the reserved rope hole forms safety hidden danger for operators. The above problems can be solved on one hand, meanwhile, working efficiency can be improved on the other hand by adopting trajectory guidance device, rope hole automatic sealing device and steel rope automatic maintenance device, and the paper can provide reference for similar projects.

Keywords：winch hoist; trajectory guidance; rope hole sealing; automatic maintenance