淺談固定卷揚式水閘啟閉機鋼絲繩的檢修及養(yǎng)護

植志和 干小川

【摘要】文章根據(jù)對啟閉機鋼絲繩失效原因的分析，就如何進行鋼絲繩的檢修和日常保養(yǎng)維護做相關(guān)介紹，保證鋼絲繩的安全可靠，以供參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】卷揚式；啟閉機；故障；檢修；養(yǎng)護

1、失效原因分析

實際使用中，啟閉機鋼絲繩的受力情況很復雜，主要承受以下三種力：一是閘門自重、配重、水柱壓力和磨擦阻力所相起的拉伸力，二是鋼絲繩穿繞過卷筒、滑輪所引起的彎曲力，三是鋼絲繩與卷筒、滑輪接觸時所受的擠壓力等。

1.1銹蝕

啟閉機鋼絲繩長期處于暴露的大氣或水中，往往由于電化學腐蝕使其表面剝離，產(chǎn)生黑皮麻坑，形成溝紋，在水質(zhì)污染嚴重的干濕交替部位尤為嚴重。實踐證明：由于腐蝕引起的強度和韌性損失大大超過了正常磨損和疲勞的影響。

1.2磨損

啟閉機鋼絲繩使用時與卷筒等其它物體接觸并有相對運動，產(chǎn)生摩擦，鋼絲繩的表面也不斷磨損。鋼絲繩最常見的磨損方式一般有外部磨損和內(nèi)部磨損兩種情況。

1.2.1外部磨損

鋼絲繩在使用過程中其外周與滑輪槽、卷筒壁、鉤頭等物體表面接觸而引起的磨損屬于外部磨損。外部磨損使外周表面的細鋼絲被磨平，繩徑變細。鋼絲繩的破斷載荷隨著承受載荷截面積減小，也相應降低。

1.2.2內(nèi)部磨損

鋼絲繩經(jīng)過卷筒或滑輪時，所承受的全部負荷壓在其一側(cè)，此時鋼絲繩鋼絲的曲率半徑不可能完全相同。彎曲時，鋼絲繩內(nèi)部各根細鋼絲就會相互產(chǎn)生作用力并產(chǎn)生滑移，股與股之間接觸應力增大使相鄰股間的鋼絲產(chǎn)生局部壓痕。當反復循環(huán)彎曲拉伸時，壓痕逐漸加大為深凹，并產(chǎn)生集中壓力而被折斷。細鋼絲表面的壓力與鋼絲繩所承受的拉力成正比，在拉力相同情況下，受壓面積不同單位面積承受的壓力也不同。

1.3疲勞

鋼絲繩反復通過滑輪或卷筒，無數(shù)次的彎曲容易使鋼絲產(chǎn)生疲勞，韌性下降，最終導致斷絲。彎曲疲勞斷絲通常出現(xiàn)在彎曲程度最歷害一側(cè)的外層鋼絲上。當彎曲疲勞斷絲的出現(xiàn)意味著鋼絲繩已到了使用后期。鋼絲繩的彎曲疲勞壽命與D/d比值（即卷筒直徑D與鋼絲繩直徑d的比值）、安全系數(shù)和鋼絲繩的結(jié)構(gòu)均有密切關(guān)系。卷筒和滑輪系數(shù)（D/d）可按表1選取。平衡滑輪的直徑一般取為D0mim的0.8倍。

2啟閉機的工作級別劃分

1.4變形

1.4.1外傷

啟閉機鋼絲繩與其它設備的不正常接觸、受到其它物體的撞擊以及在卷筒上卷亂時的相互傾軋均容易造成外傷。這種損傷因局部擠壓而變形，其鋼絲橫斷面在擠壓處向兩旁伸展成翅形。這種損傷雖然截面積減少不多，但局部擠壓處的鋼絲韌性下降，極易斷絲。

1.4.2扭結(jié)

鋼絲繩在局部扭曲后產(chǎn)生的永久變形叫做鋼絲繩的扭結(jié)。扭結(jié)的方向與鋼絲繩旋向一致的稱為正扭結(jié)，反之稱為負扭結(jié)。由于普通鋼絲繩具有自轉(zhuǎn)性，當繩股端部不加捆扎便施加張力時，繩股便會向倒捻方向旋轉(zhuǎn)，這扭結(jié)的內(nèi)在因素。鋼絲繩扭結(jié)后只有局部繩芯外露，一般沒有斷絲現(xiàn)象，但強度明顯降低。

2、鋼絲繩的檢查

啟閉機鋼絲繩根據(jù)所處的工作環(huán)境和部位分為水上和水下兩部分，由于工作條件的不同，檢查的要求也不相同。

水上鋼絲繩每月應進行一次常規(guī)性檢查，主要檢查鋼絲繩表面有無失油，有無銹蝕、扭結(jié)、斷絲、磨損和外傷，卷筒上的鋼絲繩有無爬繩和偏槽，壓板螺絲有無松動，雞心壓鐵是否移位等。當水閘處于泄水運行狀態(tài)或遭受暴風雨等不利因素影響時應多加檢查觀察。應該指出的是水閘運行時的巡視檢查對積累原始資料，及時發(fā)現(xiàn)不正常現(xiàn)象，預防事故發(fā)生有著重要的意義。

3、鋼絲繩的養(yǎng)護

啟閉機鋼絲繩一般采取潤滑養(yǎng)護方法。根據(jù)行業(yè)特點和工作環(huán)境的不同，水上鋼絲繩一般每年進行一次，采用能形成堅韌的油膜、耐潮濕、能有效減小磨損的石墨鈣基或石墨烴基潤滑脂；水下鋼絲繩一般三年保養(yǎng)一次，采用抗水性強，由鈣皂與礦物性油混合而成鈣基潤滑脂。

養(yǎng)護時，先清除鋼絲繩上的污物，工具的表面硬度應比鋼絲繩硬度低，以免損傷鋼絲繩。實際操作時，可采用鉛絲順著繩股方向繞3～4圈，或用鋼絲刷沿繩股的方向來回拖動，將鋼絲繩表面及繩股間的油污清除。再用柴油或煤油浸泡后擰干的毛巾或紗布擦洗繩股，反復2～3次直至鋼絲表面無油污，露出金屬本色為止。待清洗劑揮發(fā)后，再涂抹的防護油脂。

4、鋼絲繩的調(diào)頭與更換

啟閉機鋼絲繩各部分由于工作環(huán)境不同，其損傷情況不同，強度損失也不均勻。穿過滑輪或卷筒的鋼絲繩，其損傷的形式主要是磨損和疲勞斷絲。與閘門連接一端的鋼絲繩，長期處于水中，其損傷形式主要是銹蝕或繩芯損壞，也比水上部分鋼絲繩損傷嚴重，先期達到報廢標準。此時，如鋼絲繩有足夠的富余長度，即剁除繩頭后卷筒上的預繞圈數(shù)仍可天于5圈時，可采取剁繩頭處理。如鋼絲繩無足夠的富余長度，則應加強檢查，在達到報廢標準前進行調(diào)頭使用。這樣可以改變鋼絲繩各部分的工作環(huán)境和受力情況，從而延長其使用壽命。

采用澆注繩套連接時，可根據(jù)吊耳板的結(jié)構(gòu)選擇開式或閉式繩套。繩套材料應為優(yōu)質(zhì)合金鋼，采取鑄造或鍛造加工，并經(jīng)高溫火消除內(nèi)部缺陷和殘余應力。

更換新鋼絲繩或調(diào)頭使用時，需將鋼絲繩穿繞到卷筒上。穿繞前，可將繩頭打散，剪除繩芯，除銹后蘸錫并配合專用夾具，制作出略微帶尖的繩頭，便于穿過較小的孔隙。在鋼絲繩直徑和長度不大時，穿繩可采用人工拉穿法，缺點是費時費力，而且容易使鋼絲繩沾滿泥沙，加劇磨損，因此當鋼絲繩直徑和長度較大時大多采用專用卷筒法來降低勞動強度。

5、結(jié)語

總之，只有按照規(guī)范的檢查及日常養(yǎng)護，才能保證鋼絲繩的正常工作，確保工程安全地運行，充分發(fā)揮工程的綜合效益，以上檢修養(yǎng)護經(jīng)驗是筆者多年實踐探索所得，具有良好的效果，望可供相關(guān)管理人員參考借鑒。

參考文獻：

[1]潘志富.試談水閘工程啟閉機的管理與維護[J].水電站設計.2008（02）.