啟閉機(jī)在水工閘門上的使用性能探討

李琨

摘 要：本文首先對啟閉機(jī)在水工閘門上的使用現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，然后結(jié)合實(shí)際案例，對啟閉機(jī)在水工閘門上的使用性能作出探討，針對啟閉機(jī)在使用中存在的質(zhì)量隱患和啟閉機(jī)的實(shí)際性能，提出幾點(diǎn)能夠讓啟閉機(jī)使用性能得到充分發(fā)揮的安全檢測手段。

關(guān)鍵詞：啟閉機(jī) 水工閘門 液壓啟閉機(jī)

我國是水利大國，經(jīng)過多年的發(fā)展，我國水利水電工程的建設(shè)已經(jīng)取得了顯著效果，在水利水電工程中，利用啟閉機(jī)可以讓水工閘門進(jìn)行開啟和閉合工作，啟閉機(jī)使用性能的發(fā)揮決定了水電工程的運(yùn)行效益，因此，對于啟閉機(jī)類型的選擇和安全檢測工作十分重要。

1.啟閉機(jī)在水工閘門上的使用現(xiàn)狀

在水利工程中，啟閉機(jī)與水工閘門是重要組成部分，其使用性能和質(zhì)量安全會(huì)對水利工程的有效性與安全性造成影響，現(xiàn)階段，啟閉機(jī)與水工閘門的質(zhì)量隱患主要為：（1）啟閉機(jī)容量不能滿足工程需要；（2）腐蝕情況經(jīng)常出現(xiàn)，會(huì)讓承載能力造成影響；（3）鑄件鑄造缺陷超過標(biāo)準(zhǔn)要求；（4）閘門焊縫存在缺陷或是出現(xiàn)開裂現(xiàn)象；（5）開式齒輪與減速器的副硬度不足；（6）制動(dòng)輪出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。在水工閘門上，使用啟閉機(jī)時(shí)需要結(jié)合工程實(shí)際需要，選擇合理的啟閉機(jī)類型，同時(shí)，并針對不同類型的啟閉機(jī)做好檢修維護(hù)工作，以保證啟閉機(jī)在水工閘門上的使用性能可以得到良好發(fā)揮。 2.啟閉機(jī)在水工閘門上的使用性能

2.1固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)

在中小型水工閘門中，固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)的應(yīng)用較為廣泛，屬于老式啟閉設(shè)備。固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)的優(yōu)點(diǎn)主要包含三個(gè)方面：（1）利用浮動(dòng)軸，可以讓兩側(cè)傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)剛性連接，可以讓兩個(gè)卷筒實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)同步化，水工閘門的開啟具有良好的平穩(wěn)性。（2）運(yùn)行可靠性較強(qiáng)，且結(jié)構(gòu)較為簡單，方便后期維修工作。（3）啟閉機(jī)和閘門之間利用鋼絲繩進(jìn)行連接，利用閘門自重可以實(shí)現(xiàn)閉門。但是，固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)的缺點(diǎn)同樣明顯，即鋼絲繩容易被磨損消耗，設(shè)備的占地面積相對較大，且變速箱可能會(huì)出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。在使用過程中，需要對傳動(dòng)齒輪的養(yǎng)護(hù)工作和鋼絲繩的養(yǎng)護(hù)工作予以重視，需要對鋼絲繩的松緊程度進(jìn)行經(jīng)常調(diào)整，在養(yǎng)護(hù)過程中，可以利用一些油脂涂抹在清洗干凈的鋼絲繩上，利用齒輪油的加注完成傳動(dòng)齒輪的養(yǎng)護(hù)工作。并且要經(jīng)常檢查鋼絲繩的水下部分，判斷其銹蝕程度，一般情況下，鋼絲繩的使用期限為5年，因此，在到達(dá)使用期限之后需要進(jìn)行及時(shí)更新。如果齒輪出現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕、齒輪磨損以及齒面膠合等現(xiàn)象，需要對齒輪進(jìn)行及時(shí)更換。如在深圳市寶安區(qū)沙井河片區(qū)的排澇工程中，就采用了固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，該啟閉機(jī)包含兩套提升系統(tǒng)，通過同軸線雙卷筒的分別驅(qū)動(dòng)進(jìn)行步驟，減速器由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行帶動(dòng)，進(jìn)而使得開式齒輪得到帶動(dòng)，讓鋼絲繩得到收放，讓閘門得到升降運(yùn)動(dòng)，利用PLC控制技術(shù)對啟閉機(jī)進(jìn)行電控，利用一臺(tái)變速器可以對一臺(tái)電機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)控制，通過能耗制動(dòng)四象限運(yùn)行的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)，可以完成起升機(jī)構(gòu)調(diào)速方案的制定工作，利用測速編碼器，可以讓電機(jī)與變頻器實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制，在此系統(tǒng)內(nèi)，具有過流保護(hù)、失壓保護(hù)、零位保護(hù)、限位保護(hù)與缺相保護(hù)等功能?，F(xiàn)階段，卷揚(yáng)式啟閉機(jī)包含多種型號，如QPK型快速卷揚(yáng)啟閉機(jī)、QPQ型普通快速卷揚(yáng)啟閉機(jī)等，卷揚(yáng)式啟閉機(jī)電動(dòng)、手電兩用式的規(guī)格包含了5噸、8噸、12.5噸、16噸、25噸等，電動(dòng)式的規(guī)格包含了40噸、63噸、80噸、100噸、125噸和160噸等，依照水利工程的實(shí)際需要，可以選擇合適的卷揚(yáng)式啟閉機(jī)。

2.2螺桿啟閉機(jī)

螺桿啟閉機(jī)是最為原始的啟閉機(jī)，其主要組成部分為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、承重螺母和起重螺桿，利用幾何螺旋傳動(dòng)原理，可以實(shí)現(xiàn)螺母旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到螺桿軸向直線運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化目的，水工閘門的啟閉力為螺母的轉(zhuǎn)矩，閘門會(huì)因?yàn)槁輻U的升降而進(jìn)行開啟和閉合，而承重螺母旋轉(zhuǎn)的正反方向會(huì)對螺桿運(yùn)動(dòng)起到帶動(dòng)作用，此種啟閉機(jī)的主要特點(diǎn)包含四個(gè)方面：（1）螺母與螺桿具有自鎖功能，閘門可以做到任意位置的停留。（2）螺桿本身為剛性，可以對閉門力進(jìn)行施加，可以對閘門振動(dòng)進(jìn)行阻止。（3）本身為單吊點(diǎn)，在進(jìn)行手動(dòng)操作時(shí)較為方便。在安裝之前，需要對各個(gè)零件進(jìn)行檢查，如螺栓的松動(dòng)情況等，在安裝過程中，需要確保其基礎(chǔ)布置平面為水平狀態(tài)，螺桿軸線需要和閘臺(tái)橫梁水平面垂直，在安裝結(jié)束之后，需要進(jìn)行無載荷試驗(yàn)與載荷試驗(yàn)。在水工閘門中，如果使用螺桿啟閉機(jī)，那么需要利用防銹蝕潤滑油脂進(jìn)行定期涂抹，以起到養(yǎng)護(hù)作用，可以讓其使用壽命得到延長。如在我國某處常見提防工程的涵洞中，受限于動(dòng)力電源，就曾使用螺桿啟閉機(jī)以完成水工閘門的控制工作，后改為利用手電兩用螺桿啟閉機(jī)，對上下限位的行程開關(guān)進(jìn)行設(shè)置，讓操作行程更為自動(dòng)化，起到了良好的使用效果。同時(shí)，在水利工程中，雙支點(diǎn)頂式螺桿啟閉機(jī)也得到了廣泛應(yīng)用，以山東沾化市的“林水會(huì)戰(zhàn)”工程為例，在該工程中，使用了雙支點(diǎn)頂式螺桿啟閉機(jī)來對閘門進(jìn)行控制，利用傳動(dòng)軸，可以讓兩套機(jī)頭實(shí)現(xiàn)機(jī)械同步目的，將埋管設(shè)置在機(jī)頭下方閘墩中，在埋管內(nèi)，螺桿會(huì)進(jìn)行反復(fù)運(yùn)動(dòng)，衡量和螺桿連接，然后利用橫梁上兩根連桿來讓閘門和衡量連接，螺桿會(huì)被雙機(jī)頭驅(qū)動(dòng)，在埋管中，螺桿會(huì)進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，讓閘門進(jìn)行開啟或閉合，這種雙支點(diǎn)式的螺桿啟閉機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中可以對普通螺桿式啟閉機(jī)缺乏空間視覺感、單調(diào)的缺點(diǎn)進(jìn)行彌補(bǔ)，可以讓布局的合理性得到增強(qiáng)，讓穩(wěn)定性得到保障，為確保其使用性能得到充分發(fā)揮，在應(yīng)用之前對該啟閉機(jī)進(jìn)行了載荷試驗(yàn)與空載試驗(yàn)，在載荷試驗(yàn)中，需要判斷啟閉機(jī)的零件運(yùn)轉(zhuǎn)是否有聲響出現(xiàn)，是否有漏油情況出現(xiàn)，在空載試驗(yàn)匯總，需要判斷啟閉機(jī)在沒有連接閘門的情況下，是否有嚴(yán)重發(fā)熱情況出現(xiàn)，只有滿足全部要求才能將啟閉機(jī)投入到實(shí)際使用中。一般情況下，使用這種螺桿式啟閉機(jī)的出現(xiàn)的事故主要為頂閘事故，可能由認(rèn)為原因或是石塊等障礙物卡住閘槽的非人為原因造成，需要對此予以重視，在發(fā)生事故之后，需要進(jìn)行及時(shí)處理。

2.3液壓啟閉機(jī)

在水利行業(yè)中，自20世紀(jì)70年代起就開始使用了液壓啟閉機(jī)，這種啟閉機(jī)的主要原理是液體靜壓，通過動(dòng)力的傳遞，可以讓水工閘門得到合理啟閉，油缸是其主要執(zhí)行元件，利用活塞油缸，結(jié)合表面利用鍍鉻工藝的活塞桿，可以讓液壓啟閉機(jī)具有更好的抗磨損與抗腐蝕性能，一般情況下，在鍍鉻之后的活塞桿具有很長的使用期限，但在使用過程中，如果出現(xiàn)凹坑、麻點(diǎn)等現(xiàn)象需要對其進(jìn)行及時(shí)維修，可以利用陶瓷桿來替換鍍鉻桿，利用特殊形成標(biāo)記來處理陶瓷桿表面，可以讓行程檢測與控制更為精確化、數(shù)字化，通過傳感器的配備，可以讓油缸同步問題得到解決。液壓油泵可以利用油管讓油缸接收到高壓油，通過升降油缸活塞桿可以完成啟閉閘門工作，在密閉容器中，液壓可以實(shí)現(xiàn)傳遞目的，所以，在使用液壓啟閉機(jī)時(shí)，需要確保液壓設(shè)備具有較高的密封要求，液壓元件的執(zhí)行動(dòng)作會(huì)受限于密封圈的完整性。同時(shí)，液壓油油質(zhì)性需要滿足液壓裝置的要求，油壓油質(zhì)的不夠達(dá)標(biāo)會(huì)讓液壓系統(tǒng)出現(xiàn)閥芯銹蝕、閥芯卡阻等故障，因此，需要結(jié)合實(shí)際情況制定相應(yīng)的周期對液壓油進(jìn)行過濾和檢驗(yàn)，如果不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，需要對液壓油進(jìn)行及時(shí)更換。液壓啟閉機(jī)需要較高的制造質(zhì)量要求，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要把握好細(xì)節(jié)問題，在對液壓與油缸內(nèi)經(jīng)進(jìn)行選擇時(shí)，主要需要考慮閘門的運(yùn)動(dòng)阻力與重量，在對流量與油泵進(jìn)行選用時(shí)，需要考慮閘門的啟閉速度，在對油缸長度進(jìn)行選擇時(shí)，需要考慮閘門的起升高度。封閉式的油箱可以讓雨水與灰塵的進(jìn)入做到有效防止。插裝閥結(jié)構(gòu)與滑閥結(jié)構(gòu)是液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分類，如果出現(xiàn)故障，那么后者結(jié)構(gòu)的故障查找工作會(huì)更為容易，需要將過濾器加裝在油管總回油口處與油泵吸油口處，通過濾芯的定期更換以完成養(yǎng)護(hù)工作。同時(shí)，需要將排氣裝置設(shè)置在油缸處，如果油缸有抖動(dòng)、爬行等情況出現(xiàn)，那么可以通過排氣裝置來對油缸內(nèi)混合物予以排出，以解決問題。

3.結(jié)論

綜上所述，固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)、螺桿啟閉機(jī)和液壓啟閉機(jī)在水工閘門上的使用具有不同的性能，針對當(dāng)前啟閉機(jī)使用過程中存在的腐蝕情況、閘門焊縫存在缺陷等隱患，可以采用外觀檢查、巡視檢查、無損探傷等檢測方法對其予以排除，為啟閉機(jī)使用性能的發(fā)揮提供保障。

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