響水船閘QHCS型啟閉機更新改造

【摘要】響水船閘工程位于響水境內(nèi)，是溝通通榆河與灌河的控制工程，按Ⅲ級航道標準設(shè)計建造，主體工程為Ⅱ級水工建筑物，上下閘首及閘室均為鋼筋混凝土整體塢式結(jié)構(gòu)，采用下臥式弧形鋼閘門，配備QH-2×300kN固定卷揚式啟閉機控制運用。工程設(shè)計在啟閉機選型時容量不足，為保障工程安全運行，將下閘首啟閉機更新改造為QHCS型啟閉機。本文主要針對QHCS型啟閉機更新改造做出說明。

【關(guān)鍵詞】響水船閘；QHCS型啟閉機；更新改造

1、工程概況

響水船閘工程于1998年6月動工興建，2000年12月完工，2001年4月通航，主要作用為通航、擋潮和排澇。閘室有效尺寸220m×16m×3.3m（檻上水深），結(jié)合排澇100m3/s，設(shè)計最大船舶等級為1000噸。上下閘首采用下臥實腹式雙主梁弧形鋼閘門，輸水形式為門底輸水，均配備QH-2×300KN-15m固定卷揚式啟閉機。上閘首閘門弧面半徑R=8.3m，支鉸中心高程4.0m，底板高程-2.0m，門頂高程4.5m，閘門面板弧長7.35m；下閘首閘門弧面半徑R=10.8m，支鉸中心高程4.0m，底板高程-4.2m，門頂高程4.5m，閘門面板弧長10.2m。

上、下閘首式啟閉機型式為集中驅(qū)動雙吊點三機架機構(gòu)，中間獨立機架布置電動機、減速器、制動器，兩側(cè)機架布置開式齒輪傳動、卷筒機構(gòu)以及鎖定機構(gòu)。

2、歷次改造維修與存在問題

2.1歷次改造維修

閘門在2005年至2009年間曾先后發(fā)生三次自由下滑事件，嚴重威脅船閘工程安全運行，維修更換下閘首制動器；下閘首啟閉機負荷較大，減速器齒輪點蝕磨損嚴重，2010年對其進行了大修，主要更換了減速機齒輪等零部件；2010年委托設(shè)計單位對制動器的制動力矩進行了復(fù)核，并更換了制動器，加大了制動器力矩。

2.2存在問題

制動輪表面硬度為HRC30，低于規(guī)范要求的HRC35-45，耐磨層表面已磨損，制動器抱剎間隙小于規(guī)范要求，制動輪已出現(xiàn)裂紋，將影響啟閉機的正常功能，閘門仍然存在自動下滑的問題。

下閘首啟閉機左、右機架上大、小齒輪接觸面均出現(xiàn)了嚴重的點蝕，局部接觸面已出現(xiàn)較深的孔，減速箱漏油嚴重。僅布置一臺功率為30kW的電機，無降壓起動裝置，在全壓直接起動時，將會產(chǎn)生較大的啟動電流，影響同電網(wǎng)其它設(shè)備的正常運行，并會傷害電機絕緣，降低電機壽命。

3、下閘首啟閉機改造方案

3.1方案一：對QH型啟閉機進行維修改造。更換減速箱，并采用硬齒面的齒輪；更換兩側(cè)機架開式齒輪的大小齒輪，采用硬齒面的齒輪；更換制動器，加大制動轉(zhuǎn)矩；增加頻敏電阻器，減少過流。

該方案不能徹底解決下閘首閘門啟閉力不足的問題，開式齒輪在工作一定時間后磨損點蝕必然會出現(xiàn)。因更換齒輪需在現(xiàn)場進行，改造需較長時間的斷航。

3.2方案二：將原啟閉機拆除，更換為QHCS型船閘專用啟閉機，并加大啟閉機的容量，采用QHCS2×400kN船閘專用的啟閉機。

船閘專用卷揚啟閉機為兩機架分別驅(qū)動雙吊點機構(gòu)，即兩側(cè)機架分別布置安裝電動機、減速器、制動器、卷筒機構(gòu)。兩機架通過中間軸剛性聯(lián)接，該型式啟閉機因在兩側(cè)布置了制動器，更加安全可靠。因新型啟閉機安裝了2臺電動機，需對電氣控制進行改造。經(jīng)下閘首工作橋安全復(fù)核計算，工作橋結(jié)構(gòu)截面尺寸及配筋能夠滿足更新后的啟閉機設(shè)計承載力要求。

經(jīng)綜合比較，采用QHCS2×400kN船閘專用啟閉機。主要配置如下：

啟閉機容量：2×400kN 卷筒直徑：?840

電動機：YZR250M1-8，26kW，710r/min

制動器：YWZ3-315/90-10，630N·m

鋼絲繩：?42ZBB6×36SW+IWR+1870 ZS

頻敏電阻器：BP8Y-912

閘門開度儀：WDC31

4、QHCS啟閉機運行效果分析

4.1啟閉機的容量達到800kN，能滿足下閘首閘門最大啟門力的要求，并具有足夠的富裕。采用ZBB級優(yōu)質(zhì)鍍鋅鋼絲繩，可以長期露天頻繁使用。整機無開式齒輪，基本實現(xiàn)免維護，僅需定期進行減速機油檢查、更換。

4.2采用鋁合金液壓制動器，制動可靠安全，結(jié)構(gòu)輕巧維修方便；雙制動器更加安全可靠，保證該類型閘門在擋水時不下滑。

4.3減速機直聯(lián)卷筒，減速箱內(nèi)齒輪均采用低碳合金鋼經(jīng)過滲氮淬火磨齒加工工藝的硬齒面齒輪，可靠耐磨，使用壽命長，密封裝置全部采用進口油封，維護方便。

4.4左右雙電機配置，負載持續(xù)率60%，適宜周期性頻繁使用，發(fā)熱量小，噪音低。采取電機過流保護，當電機出現(xiàn)電流過大或啟閉機卡阻現(xiàn)象造成負載加重時，系統(tǒng)立即啟動自動保護。

4.5增設(shè)下滑保護，當閘門開啟到設(shè)置開度停止后，控制系統(tǒng)自動監(jiān)測閘門實際開度，當閘門實際開度下滑達一設(shè)定值時（20cm），自動開啟控制啟動閘門，恢復(fù)閘門至原設(shè)定位置。

參考文獻：

[1]閘門啟閉機自動化控制與監(jiān)控研究設(shè)計[J].謝海峰.黑龍江科技信息. 2017（16）

[2]閘門啟閉機的運行管理研究[J].陳冬.科學技術(shù)創(chuàng)新.2017（20）