啟閉機(jī)在水工閘門上的使用性能論述

朱曉奔

摘 要：各種類型的啟閉機(jī)在水工閘門上得到廣泛應(yīng)用 ，鑒于水利行業(yè)的重要性，啟閉機(jī)必須安全可靠運(yùn)行，要求使用方便、維護(hù)保養(yǎng)簡單。通過對(duì)各類啟閉機(jī)使用性能的實(shí)際論述，積累的經(jīng)驗(yàn)為管理者提供參考。

關(guān)鍵詞：啟閉機(jī) 技術(shù)比較 優(yōu)缺點(diǎn) 管理經(jīng)驗(yàn)

1.工程概況

常州市長江堤防工程管理處，是常州市水利局直管事業(yè)單位，管理處的主要職能：管理常州市境內(nèi)長江主江堤近19公里，兩個(gè)流域性中型水利樞紐：魏村水利樞紐和澡港水利樞紐，以及兩個(gè)中型水閘：小河水閘和孟城水閘，小型水閘、泵站、套閘、涵洞多座。這些水利工程較好地發(fā)揮著防洪、排澇、抗旱、航運(yùn)、水環(huán)境保護(hù)等多種功能。這些水利工程無一例外需要啟閉機(jī)控制閘門或閥門運(yùn)行，啟閉設(shè)備多數(shù)采用液壓啟閉機(jī)，其中液壓啟閉機(jī)69臺(tái)套、固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)6臺(tái)，螺桿啟閉機(jī)5臺(tái)。本人從事水利工作20多年，專技管理閘門運(yùn)行，對(duì)啟閉機(jī)的操作和使用性能了然于心，下面就本單位使用的啟閉機(jī)作簡要論述，經(jīng)驗(yàn)分享。

2.啟閉機(jī)概述

（1）螺桿啟閉機(jī)最原始，主要由起重螺桿、承重螺母、傳動(dòng)機(jī)架等組成，利用螺旋傳動(dòng)原理，把螺母的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成螺桿的軸向直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)把螺母的轉(zhuǎn)矩變成啟閉閘門的啟閉力，即借承重螺母的正反旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)螺桿作升降運(yùn)動(dòng)，啟閉閘門，從而通斷水流。這種老式啟閉機(jī)主要有如下特點(diǎn)：①由于螺桿是剛性，它不但能提供啟門力，而且能施加閉門力，并能阻滯閘門振動(dòng)；②螺桿和螺母有自鎖作用，可使閘門停留在任何位置，而不會(huì)自行滑落；③單吊點(diǎn)，手動(dòng)操作方便；④定期涂防銹潤滑油脂，維護(hù)保養(yǎng)簡單，使用壽命長，適用輕型閥門的控制。在本單位江堤工程涵洞上多有使用。以前由于江堤無動(dòng)力電源，采用手動(dòng)螺桿啟閉機(jī)，在去年完成的江堤提升工程中，統(tǒng)一采用手電兩用螺桿啟閉機(jī)，并由露天改為室內(nèi)安置，啟閉機(jī)全套設(shè)備運(yùn)行工況環(huán)境得到了明顯改善。設(shè)有上下限位行程開關(guān)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)操作行程自動(dòng)保護(hù)控制。

（2）固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)是水工閘門應(yīng)用較多的老式啟閉設(shè)備，本單位陳巷套閘、孟城水閘、剩銀河水閘使用此類啟閉機(jī)。此類設(shè)備主要特點(diǎn)有：①結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠、維修方便；②鋼絲繩為閘門與啟閉機(jī)的連接件，只能提供啟門力，閉門靠閘門自重；③采用浮動(dòng)軸將兩側(cè)傳動(dòng)裝置剛性連接，強(qiáng)迫兩個(gè)卷筒同步轉(zhuǎn)動(dòng)，因此閘門開啟同步平穩(wěn)性好；④主要缺點(diǎn)：設(shè)備占地面積較大，鋼絲繩易磨損，變速箱常見漏油，開式傳動(dòng)齒輪失效為常見故障。管理上主要是做好鋼絲繩和傳動(dòng)齒輪的養(yǎng)護(hù)，必須經(jīng)常調(diào)整鋼絲繩松緊度，一年兩次用柴油將鋼絲繩清洗干凈后涂抹合適油脂保養(yǎng)，定期給傳動(dòng)齒輪清潔后加注齒輪油。參照標(biāo)準(zhǔn)，鋼絲繩受損一定程度或使用到期（正常的5年以上）必須更新。管理上主要加強(qiáng)鋼絲繩水下部分銹蝕程度的檢查，整體出現(xiàn)多根斷絲或到使用年限就必須更換。我們遇到過齒輪磨損、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合等齒輪傳動(dòng)失效形式，處理的辦法即更換齒輪。卷揚(yáng)式啟閉機(jī)廣泛用于中小閘門的啟閉。

（3）液壓啟閉機(jī)在本單位水工閘門上使用最多，國內(nèi)從上世紀(jì)70年代開始在水利行業(yè)使用。它是根據(jù)液體靜壓原理，利用液壓，傳遞動(dòng)力，啟閉閘門，也就是說，液壓油泵將高壓油通過油管輸送至油缸，油缸活塞桿的升縮執(zhí)行閘門的啟閉。液壓在密閉容器中才能傳遞，因此液壓設(shè)備對(duì)密封要求很高，密封圈壞了，相應(yīng)的液壓元件就執(zhí)行不了動(dòng)作。而且液壓裝置對(duì)液壓油油質(zhì)的要求很高，因?yàn)橐簤合到y(tǒng)75%的故障（比如閥芯卡阻、閥芯銹蝕等）都是因液壓油油質(zhì)不達(dá)標(biāo)引起的，所以必須定期濾油，每年對(duì)液壓油進(jìn)行檢驗(yàn)，不達(dá)標(biāo)須及時(shí)更換液壓油，本單位使用46號(hào)抗磨液壓油。中大型閘門采用液壓啟閉機(jī)居多是根據(jù)它的特點(diǎn)來定的。

由于本單位較早使用液壓啟閉機(jī)，因此本人也見證了液壓啟閉機(jī)的發(fā)展與提高的歷程。簡單回顧一下，啟閉機(jī)的主要部件是執(zhí)行元件--油缸，剛開始由于制造設(shè)備簡陋只能加工柱塞油缸，柱塞不鍍鉻，表面經(jīng)過拋光處理后就直接使用，裸露在外或受雨淋就容易生銹，會(huì)影響密封性能；后來有了專用制造設(shè)備可以制造活塞油缸，活塞桿表面采用鍍鉻工藝，目的防腐蝕和耐磨損。鍍鉻桿的壽命與本身的加工、電鍍質(zhì)量水平，使用的工況環(huán)境密切相關(guān)，有的使用10年以上不壞，有的3年不到鍍鉻層就會(huì)起泡、剝落、表面出現(xiàn)腐蝕性銹斑、麻點(diǎn)、凹坑，密封性能被破壞就必須維修，這種現(xiàn)象在山峽船閘工程油缸上出現(xiàn)過，處理的辦法是將鍍鉻桿換成陶瓷桿。在我們魏村水利樞紐工程運(yùn)行中碰到過類似現(xiàn)象，還有更嚴(yán)重的，我處澡港水利樞紐2001年建成，其中泵站油缸活塞桿浸泡在河水中的部分，在不到2年的時(shí)間，鍍鉻層消失桿面變黑而且凹凸不平，活塞桿水上部分沒有這種現(xiàn)象，說明水質(zhì)有問題。事實(shí)上澡港水利樞紐地處常州化工區(qū)，當(dāng)?shù)厮|(zhì)污染嚴(yán)重。后取水樣檢測(cè)發(fā)現(xiàn)澡港河水呈強(qiáng)酸性，活塞桿被酸性物質(zhì)腐蝕。碰到這種情況，我就想起15年前在德國力士樂常州分公司參觀時(shí)見到的陶瓷活塞桿，感覺真是神奇，主要在于其具備的性能，非常耐腐蝕而且號(hào)稱永不磨損，產(chǎn)品壽命30年以上。所謂的陶瓷桿，就是在加工好的碳鋼桿表面高溫噴涂約0.4mm厚金屬陶瓷，然后按要求對(duì)陶瓷層表面磨加工。由于當(dāng)時(shí)國內(nèi)沒有陶瓷活塞桿制造商，進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格昂貴，因此維修工作久拖未決。直到2007年武進(jìn)液壓啟閉機(jī)（水利行業(yè)液壓啟閉機(jī)技術(shù)原水利部部版標(biāo)準(zhǔn)的制訂者）有限公司與河海大學(xué)合作研制開發(fā)出陶瓷活塞桿，此項(xiàng)目的改造才有了轉(zhuǎn)機(jī)。2007年陶瓷活塞桿更換使用后，這一嚴(yán)重影響安全運(yùn)行的隱患才得以消除。在陶瓷活塞桿油缸使用過程中，我們定期觀察，還是被那污染的河水浸泡，幾個(gè)月下來活塞桿表面未發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，直至今日依然完好無損，時(shí)間與事實(shí)說明陶瓷活塞桿的技術(shù)指標(biāo)與性能皆達(dá)到設(shè)計(jì)使用要求，在這樣的工況下，其耐腐蝕的優(yōu)越性能明顯體現(xiàn)出來?？梢哉f，噴涂金屬陶瓷技術(shù)的攻克將大大提升油缸制造質(zhì)量和使用壽命。而且陶瓷活塞桿表面經(jīng)過特殊行程標(biāo)記處理，可以實(shí)現(xiàn)精確的行程檢測(cè)和數(shù)字化控制，再配備專用傳感器，能較好地解決油缸同步（雙吊點(diǎn)同步精度可達(dá)±1㎜）問題。去年，魏村水利樞紐泵站也逐步將老化的活塞桿更換成陶瓷活塞桿。在建的澡港水利樞紐泵站擴(kuò)容工程為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，統(tǒng)一采用內(nèi)帶行程刻度的陶瓷桿油缸。

3.技術(shù)說明

螺桿啟閉機(jī)、固定式卷揚(yáng)機(jī)技術(shù)含量不高，其性能主要取決于制造質(zhì)量。由于液壓傳動(dòng)有其突出的優(yōu)點(diǎn)，所以重點(diǎn)談一下液壓啟閉機(jī)。液壓啟閉機(jī)對(duì)制造質(zhì)量要求更高，同時(shí)設(shè)計(jì)上更要注重細(xì)節(jié)的把握。根據(jù)閘門的重量和運(yùn)動(dòng)阻力選擇油缸內(nèi)經(jīng)和液壓（MPa），根據(jù)閘門的啟閉速度（m/min）要求選用流量（L/min）和液壓合適的油泵，根據(jù)閘門的起升高度（m）選擇油缸長度（mm）。油箱采用封閉式，防止灰塵和雨水進(jìn)入，側(cè)面開進(jìn)人孔，孔蓋密封，油箱最低油位高于吸油口50㎝，防止油泵吸空。液壓系統(tǒng)可采用滑閥結(jié)構(gòu)或插裝閥結(jié)構(gòu)，滑閥結(jié)構(gòu)出故障易查找。油泵的吸油口和油管的總回油口必須裝過濾器，養(yǎng)護(hù)上只需每年更換濾芯。油管接頭采用錐型接頭可有效防止油管漏油，拐彎連接處采用高壓軟管連接可緩沖液壓沖擊引起的振動(dòng)。油缸需設(shè)置排氣裝置，當(dāng)油缸動(dòng)作中出現(xiàn)爬行、抖動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，可采用排出油缸內(nèi)的部分油氣混和物的辦法來處理。軸用密封圈不得太緊，活塞桿上要有油膜保持，進(jìn)出避免干摩擦，這樣可避免油缸運(yùn)行抖動(dòng)。由于液壓啟閉機(jī)技術(shù)含量較高，管理者包括有些專家對(duì)其使用上的認(rèn)同度不如卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，但只要有一定的技術(shù)水平，按要求管理，其故障率也不高。魏村水利樞紐船閘、節(jié)制閘的液壓啟閉機(jī)正常運(yùn)行10年才更換液壓油，而且10年沒濾過液壓油，液壓系統(tǒng)沒出過一次故障。說明液壓啟閉機(jī)的使用還是可靠的。

4.結(jié)語

無論是螺桿啟閉機(jī)、固定式卷揚(yáng)機(jī)，還是液壓啟閉機(jī)，各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)閘門的大小、運(yùn)行工況和要求選型更合適，管理者只有懂得它們的技術(shù)指標(biāo)、使用性能，并且不斷實(shí)踐，掌握正確的維護(hù)保養(yǎng)方法，才能在實(shí)際運(yùn)用中合理操作，輕松駕馭，發(fā)揮啟閉機(jī)在水利工程中應(yīng)有的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳啟松.液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè).上海科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

[2]王韻京.閘門運(yùn)行工.黃河水利出版社，1996.endprint