固定式卷揚啟閉機故障檢測及規(guī)范操作

□劉清寬 李浩雨（河南省白沙水庫管理局）

固定式卷揚啟閉機故障檢測及規(guī)范操作

□劉清寬 李浩雨（河南省白沙水庫管理局）

河南省白沙水庫輸水洞檢修閘門是固定卷揚式啟閉機，由于啟閉機起升高度為46 m，采用大倍率滑輪組和多層卷繞附設排繩裝置，在卷繞到的三四層時鋼絲繩出現(xiàn)咬繩、背股、滑落現(xiàn)象，產(chǎn)生很大的震動和響聲，通過全面的檢測和重點排查相結(jié)合的方法對卷揚式啟閉機進行了故障檢測分析，找出了異響故障的多種原因，采取相應措施，對該啟閉機設備進行了更新改造。

固定式卷揚啟閉機；故障檢測；改造措施；現(xiàn)代變頻技術(shù)；PLC控制

1 工程及閘門概況

河南省白沙水庫位于淮河流域沙潁河水系的潁河上游，壩址座落于河南省禹州市、登封市交界處白沙村，1951年興建，1953年建成運行，1965年擴建加固，1987年進行輸水洞加固，2003年進行水庫除險加固。白沙水庫共有25扇閘門，22臺啟閉機，閘門型式有平板鋼閘門、弧形鋼閘門，啟閉機有卷揚式、螺桿式、液壓式、門式四種形式。

白沙水庫輸水洞原工作閘門有上下兩層、四扇（每扇為1.75 m×1.75 m）油壓平面鋼閘門，閘室位于水下，為隱蔽工程，空間十分窄小，凈空又過低，導致拉桿及門葉不出門槽，多次發(fā)生閘門自動滑落。因此1987年在輸水洞進口原油壓閘門60 m處增建豎井鋼閘門，作為工作閘門。輸水洞出口液壓弧形鋼工作閘門建成后，原有工作閘門改為檢修閘門。

白沙水庫輸水洞進口檢修門是一臺QP40T卷揚式啟門機，由河南省水利勘測設計院于1987年設計。啟閉機的起升高度比較大，為46 m。由于空間位置不夠，為使啟閉機構(gòu)布置緊湊減輕機器重量，采用了大倍率滑輪組和多層卷繞附設排繩裝置。本啟閉機的排繩器是通過固定在卷筒軸端的齒輪、鏈輪傳給，進出鋼絲繩由兩個小滾輪夾著導向，小滾輪安裝在滑動架上，滑動架套裝在兩根光杠上，在滑架的中間裝有一個帶圓軸的月牙板，月牙部分騎在絲桿的螺旋槽內(nèi)，而月牙板又可在滑架的圓柱孔內(nèi)轉(zhuǎn)動，這樣當鏈輪驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)時，月牙板則帶動滑架沿光杠左右螺紋槽在螺桿兩頭互相銜接平滑過渡，成為一條封閉螺旋槽體，這樣月牙板沿一條螺紋槽滑動到終點時自然轉(zhuǎn)動一定角度進入相反的另一條螺紋槽線，從而實現(xiàn)反向排繩。

2 故障檢測排查

根據(jù)啟閉機形式和現(xiàn)場查勘的情況，啟閉機異響故障檢測的依據(jù)分別是中華人民共和國《水利水電制造安裝及驗收規(guī)范》（SL381-2007）、《水工鋼閘門和啟閉機安全檢測技術(shù)規(guī)程》（SL101-2014）和設計圖紙，設備使用安裝說明以及其它相關技術(shù)資料等。

經(jīng)現(xiàn)場觀查與測量，排繩器的直線運行速度與鋼絲繩纏繞速度基本相同，但在各層的拐點處排繩器的運行軌跡與鋼絲繩的纏繞軌跡出現(xiàn)偏差，即鋼絲繩在拐點處的軌跡需要時間較長而排繩器無法模擬出該狀態(tài)的軌跡，從而使得每到該拐點時鋼絲繩纏繞慢，而排繩器運行速度快，導致排繩器運行逐漸超前，到第五層時出現(xiàn)入繩角度過大，造成排繩混亂的問題。同時左右卷筒存在制造誤差，左卷筒固定端出繩臺階較高，造成該處出繩高于右卷筒，當鋼絲繩在此拐點出現(xiàn)跳繩現(xiàn)象，以致后面的排繩規(guī)律與右卷筒不一致。

該啟閉機自投入運行后發(fā)現(xiàn)鋼絲繩存在咬繩、背股、脫落產(chǎn)生振動等現(xiàn)象，對啟閉機和閘門產(chǎn)生了很大的影響，調(diào)整發(fā)現(xiàn)鋼絲繩在一二層進出卷筒過程中入繩偏角過小，三四層進出卷筒的角度基本合適，調(diào)整時若不能確保一二層的鋼絲繩進出卷筒偏角，則三四五層的入繩角度就出現(xiàn)較大偏差，排繩混亂，若保證三四層進出卷筒的偏角在左右兩端方向上都≤3.50°，就會出現(xiàn)一層二層入繩角度過小出卷筒過程中會相互擠壓、剪切，這將極大地加大鋼絲繩的磨損而減低壽命，產(chǎn)生的振動對啟閉機及閘門造成影響，同時由于兩卷筒制造時存在誤差，使得鋼絲繩固定端出繩規(guī)律不一致造成兩卷筒纏繞不同步。

3 故障分析及處理

由于多層纏繞對軌跡要求較為嚴格，而雙螺旋絲杠采用固定的轉(zhuǎn)速輸入無法滿足鋼絲繩排列軌跡的要求，因而采用老的驅(qū)動方式將無法滿足鋼絲繩排列整齊的要求，這也是20世紀90年代后大楊程啟閉機取消排繩器而采用德國發(fā)明的“來邦斯”折線卷筒的主要原因。

但對于該機若采用“來邦斯”折線卷筒，則會使得該啟閉機報廢，重新制造新的啟閉機，同時對門孔及閘室結(jié)構(gòu)進行大范圍的改動，費用較大。為此提出電控排繩器的方案，采用現(xiàn)代科技:變頻、PLC及反饋等手段使得排繩器的運行軌跡與鋼絲繩排列軌跡基本相同，從而保證卷筒排繩整齊。該方案的優(yōu)點是成本較低，啟閉機改動較小。

首先，通過信號采集裝置檢測啟閉機停止、起升或下降狀態(tài)以及起升或下降的速度，將采集到的信號傳遞傳入控制柜PLC。然后，控制柜PLC根據(jù)采集到的信號，控制動力裝置的停止、正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)狀態(tài)以及正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的速度，進而通過動力裝置帶動排繩器的停止、正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)狀態(tài)以及正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的速度，使排繩器的螺母運行軌跡與卷筒纏繞入繩或出繩軌跡保持同步，保證鋼絲繩纏繞入繩或出繩卷筒偏角在合理的范圍內(nèi)，使得卷筒鋼絲繩排列整齊，延長鋼絲繩使用壽命。還應對本電氣設備進行周期性的各項檢查及保養(yǎng)，消除隱患，確保其性能正常。

4 規(guī)范操作運用

在啟閉機調(diào)試或PLC故障情況下可采用手動控制，啟閉機設有下列電氣保護裝置：短路保護、過流保護、失壓保護、缺相保護、限位保護、過載保護、和斷開總電源的緊急開關以及聯(lián)鎖保護。

排繩機構(gòu)控制箱面板上的黃色EL1燈燃亮并且紅色EL3燈熄滅的情況下，可在排繩機構(gòu)控制箱面板上進行輸水洞檢修閘門啟閉機的相關操作。

4.1 啟門

需要啟門時，按下排繩機構(gòu)控制箱面板上的啟門按鈕（BS2），則啟閉機啟門，此時觸摸屏里顯示啟門運行中且閃爍。當啟門到上限時觸摸屏里顯示到上限且閃爍，并自動停止啟門。

4.2 閉門

需要閉門時，按下排繩機構(gòu)控制箱面板上的閉門按鈕（BS3），則啟閉機閉門，此時觸摸屏里顯示閉門運行中且閃爍。當閉門到下限時觸摸屏里顯示到下限且閃爍，并自動停止閉門。

4.3 停止

在啟門或閉門運行中需要停止時，按下排繩機構(gòu)控制箱面板上的停止按鈕（BS1），則啟閉機停止啟門或閉門，此時觸摸屏里顯示啟門停、閉門停。

4.4 變頻復位

在排繩機構(gòu)運行中當排繩機構(gòu)控制箱面板上紅色EL3燈燃亮時，在排除變頻故障后按下排繩機構(gòu)控制箱面板上觸摸屏里的變頻復位按鈕，則對變頻器復位操作，變頻復位成功后紅色EL3燈應熄滅。

4.5 鋼絲繩排繩角度調(diào)整

在啟門或閉門運行中若發(fā)現(xiàn)鋼絲繩排繩角度偏差較大時，則應立刻進行排繩機構(gòu)鋼絲繩排繩角度調(diào)整。其調(diào)整方法如下：

在排繩機構(gòu)控制箱面板上按下閉門按鈕（BS3）使啟閉機運行至下限位，到下限位時啟閉機會自動停止閉門，之后排繩機構(gòu)會繼續(xù)運行，自動調(diào)整鋼絲繩排繩角度，直到調(diào)整到合適角度后排繩機構(gòu)才會停止運行。

5 結(jié)語

水庫閘門機電工作是保證水庫安全度汛的重要保障。通過對白沙水庫輸水洞工作閘門和檢修閘門固定式卷揚啟閉機的運行、檢測、故障處理以及規(guī)范操作，使白沙水庫大壩的防洪安全性得到了很大提高。水庫工程運行管理時刻牢記“安全第一，預防為主”的方針，克服麻痹思想和僥幸心理，嚴格按照機電操作規(guī)程和固定式卷揚啟閉機操作規(guī)范使用，把做好水庫閘門機電工作做為水庫安全度汛、保障下游人民群眾生命財產(chǎn)安全的主要目標。

TV664

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1673-8853（2017）11-0076-02

劉清寬（1964.7-），男，工程師，長期從事水利水電工程管理工作。

2017-9-13

編輯：劉長垠