雙向繩鼓卷揚式啟閉機異響故障檢測及處理措施

周曉進

（湖北省引江濟漢工程管理局，434100，荊州）

雙向繩鼓卷揚式啟閉機異響故障檢測及處理措施

周曉進

（湖北省引江濟漢工程管理局，434100，荊州）

某水利樞紐左岸節(jié)制閘弧形工作門固定卷揚式啟閉機在低水位運行時鋼絲繩反轉運行承載瞬間有異常響聲，且聲響較大；鋼絲繩呈松弛狀態(tài)，且在起升和下降時存在一定程度的剮蹭等現象。通過全面檢測和重點排查相結合的方法對雙向繩鼓卷揚式啟閉機進行故障檢測，找出異響故障的直接原因，綜合給出處理該項故障的措施及建議。

雙向繩鼓卷揚式啟閉機；異響故障檢測；處理措施

一、工程及閘門系統(tǒng)概況

某水利樞紐左岸節(jié)制閘閘段總長184.0 m，兼通航功能。閘室兼通航孔為一孔，孔口凈寬60.0 m，底檻高程26.17 m，采用平面有軌弧形雙開工作閘門擋水，工作門由2扇弧形閘門組成，對稱布置，弧門各自繞支鉸在水平面內轉動。單扇弧門面板外緣半徑45 m，弧門外側面板總弧長40 m，門高8.9 m，支鉸中心距閘孔邊墻5 m。閘門門葉整體采用箱形結構，利用門體內的部分空箱作為水艙，部分空箱作為設備艙，通過內置充排水系統(tǒng)調節(jié)艙內充水量，控制閘門對軌道的下壓力，減小閘門啟閉運行時的摩擦阻力。

閘門靜水啟閉，采用單根鋼絲繩雙向出繩的繩鼓卷揚式啟閉機，雙向卷筒使一根鋼絲繩收而另一根鋼絲繩放，鋼絲繩通過8套轉向滑輪的定位和導向，從而完成對平面弧門的啟閉操作。啟閉機每側設1臺，容量均為800kN，啟閉機運行速度為1m/min，運行繩長47 m，閘門繞支鉸由門庫轉至擋水位置約需50 min。

該固定卷揚式啟閉機為新型產品，主要由起升機構、機架結構、電力拖動和控制設備以及必要的附屬設備組成。該啟閉機為單吊點，由卷揚系統(tǒng)組成。卷揚系統(tǒng)由一臺YZR電動機通過帶制動輪的聯軸器與QJRSD400減速器的高速軸連接，減速器低速軸通過兩級開式齒輪帶動卷筒轉動，使卷筒上的鋼絲繩通過滑動垂直和水平導向滑輪實現弧形閘門的啟閉。在電動機高速軸上，設置有兩套電力液壓塊式制動器作為工作制動器。該制動器性能安全可靠，制動平穩(wěn)、迅速、噪音低，同時制動彈簧布置在彈簧管內，并在一側設有制動力矩標尺，制動力矩的調整方便直觀。

機架主梁采用箱形斷面梁，箱形斷面能保證結構具有良好的強度和剛性，其余結構采用工字形截面梁。

二、故障描述與故障檢測

1.故障描述

該水利樞紐左岸節(jié)制閘弧形工作門800 kN固定卷揚式啟閉機存在的主要問題是：低水位運行時鋼絲繩反轉運行承載瞬間有異常響聲，且聲響較大；鋼絲繩呈松弛狀態(tài)，且在起升和下降時存在一定程度的剮蹭等。管理單位針對問題進行了多次實地勘查，召集制造廠家和現場安裝單位進行現場討論，雙方在出現故障的原因上存在分歧。為工程安全考慮并符合工程竣工的要求，管理單位委托水利部水工金屬結構質量檢驗測試中心對該套啟閉機及閘門設備進行事故異響專項檢測。

2.故障檢測

（1）檢測依據

根據啟閉機型式和現場查勘的情況，啟閉機異響故障檢測的依據分別是《水利水電工程啟閉機制造安裝及驗收規(guī)范》（SL 381—2007）、《水工鋼閘門和啟閉機安全檢測技術規(guī)程》（SL 101—2014）、設計圖紙、產品使用安裝說明書以及其他相關技術資料等。

（2）檢測方法

檢測人員在管理人員配合下首先對啟閉機安裝現場進行了查勘，分別在高水位和低水位時對閘門進行啟閉操作，通過現場運行發(fā)現：在高水位時因水的浮力作用，未發(fā)現在鋼絲繩反轉承載瞬間的異常聲響；在低水位運行時，存在鋼絲繩反轉瞬間較大的異常聲響。根據這一現象，檢測人員決定對該啟閉機的制造與安裝質量進行全面檢測，并根據經驗重點對幾項容易引起異響的機械傳動部分進行檢測，即采取全面與重點相結合的檢測思路，用排除法進行最終確認。

（3）檢測成果

①管理單位組織對整套設備的傳動部分進行拆解處理，特別是對有可能出現異響的部位進行重點檢測，通過檢測未見異常。重新組裝后進行試驗發(fā)現在鋼絲繩受力瞬間鋼絲繩在卷筒上出現滑動現象，且滑動和異響同時發(fā)生。

②經檢測，節(jié)制閘固定卷揚式啟閉機與卷筒連接的大小開式齒輪的齒間側隙為左側2.3 mm、右側2.8 mm，均大于SL 381—2007標準規(guī)定的0.6~ 1.0 mm，且該小齒輪約有1/3的面積因碰撞磨損起脊；該啟閉機與電機連接的大小齒輪齒間側隙為0.8 mm。

③節(jié)制閘固定卷揚式啟閉機的鋼絲繩比較松弛，經檢測不符合設備安裝使用說明書中對鋼索垂度2%的要求，導致鋼絲繩在啟閉機運行過程中存在與機架、混凝土樓板剮蹭以及從繩托上脫落的現象。

④該固定卷揚式啟閉機鋼絲繩與閘門連接端的鋼絲繩繩卡數量與設計不符，試運行期間出現過繩卡滑動現象。

（4）故障分析

①該設備由設計院提供參數，由制造廠家進行設計，根據廠家提供的資料，該設備的卷筒屬于摩擦型卷筒，其工作原理是依靠鋼索與卷筒摩擦槽之間的摩擦來實現的，所以單邊7個索夾必須按照設計要求緊固，這樣鋼索與卷筒之間才能不出現打滑現象，整個設備才能無沖擊地運行。根據現場檢測發(fā)現，故障運行時繩卡的數量及位置都發(fā)生了改變，屬于非正常情況，改變了摩擦卷筒的工作原理，從而導致設備無法正常傳遞動力。異響出現后通過檢測發(fā)現，鋼絲繩在低水位運行時反轉承載瞬間鋼絲繩上出現打滑現象，該現象正是由于閘門端索夾未按照設計要求進行緊固所致。

②開式大小齒輪側隙偏大超出標準規(guī)定是導致固定卷揚式啟閉機異響故障的直接原因。通過現場檢測發(fā)現，與卷筒連接的大小開式齒輪兩側間隙不同，且均嚴重超出標準要求值，導致大小齒輪接觸部位有1/3的部位磨損嚴重，該磨損區(qū)域正是間隙不同的區(qū)域。為了驗證這一結論，對另一節(jié)制閘同一部位大小開式齒輪側隙進行檢測，該大小齒輪兩側間隙相同，但也均嚴重超出標準規(guī)定范圍，其結果是該機整個齒面均有磨損現象。

③鋼絲繩松弛是導致固定卷揚式啟閉機異響故障的因素之一。通過對兩臺不同的固定卷揚式啟閉機進行檢測，其中另一臺啟閉機鋼絲繩已張緊，發(fā)現張緊的啟閉機依然存在機械振動的現象，并伴有輕微聲響，兩臺啟閉機故障的共性是均存在大小開式齒輪側隙較大的情況。

綜上所述，與卷筒連接的大小開式齒輪側隙較大是導致該雙向繩鼓固定卷揚式啟閉機產生異響振動故障的直接原因，鋼絲繩松弛超過設計要求加劇了啟閉機在反轉承載瞬間的異響程度，閘門端索夾的數量與安裝位置未達到設計要求的標準是造成鋼絲繩與卷筒在反轉承載瞬間產生滑動異位的主要原因。

三、處理措施與建議

①按照標準規(guī)定調整固定卷揚式啟閉機兩級開式齒輪的側隙，使之處于標準范圍值之內，是解決卷揚式啟閉機異響故障的首要也是根本的思路。

②按照設計使用安裝說明書進行安裝、調整和更換索夾，是解決鋼絲繩與卷筒在固定卷揚式啟閉機在反轉瞬間產生滑動和異位的根本途徑。

③應按照設計要求張緊鋼絲繩，不僅是解決固定卷揚式啟閉機異響故障的需要，也是解決鋼絲繩與繩槽和混凝土等摩擦的需要。

開式齒輪側隙偏大是制造的因素所致，鋼絲繩松弛、索夾安裝數量及位置的差錯是安裝方的原因。目前在管理單位的協調和各方努力下，已安排相關方按照檢測結論和建議進行了調整，達到了預期效果。

[1]周文龍.齒輪傳動機械振動的原因和消除[J].華東電力，1989（11）.

[2]于金偉.機械傳動齒輪噪聲產生原因及控制[J].農業(yè)機械，2009（3）.

[3]李凱嶺，等.漸開線齒輪不同形式齒廓偏差對齒輪噪聲的影響[J].機械工程報，2008（3）.

責任編輯 張瑜洪

Detection of abnormal sound fault for two-way rope drum hoist and treatment measures

Zhou Xiaojin

Abnormal sound faults were often found in fixed hoist of arcuate sliding door of a regulating lock located on the left bank of a dam when the wire rope is reversely operated at lower water level and the sound tended to be loud.When the wire rope appears in a relaxed state and scratches may occur during lifting and falling.The causes that directly lead to abnormal sound have been found thanks to comprehensive testing together with special inspection of two-way rope drum.Specific measures for dealing with this kind of default are introduced.

two-way rope drum hoist;abnormal sound fault detection;treatment measure

TV664.1

：B

：1000-1123（2017）10-0028-02

2017-03-27

周曉進，副局長，高級工程師。