水庫閘壩啟閉機組的安裝與維護技術

陳國興 云浮市防汛搶險技術和物資保障中心

啟閉機是用于水工閘門啟閉的機械，也是水利工程中重要的輔助設備，關系到水利工程可靠運行、安全行洪、檢修安全[1]。啟閉機的安裝和維護是保證水工閘門正常啟閉和閘壩安全運行的基礎，因此本文對水庫閘壩啟閉機組的安裝與維護技術進行了闡述。

1.水庫閘壩啟閉機組的安裝

1.1 概述

按照機構位置是否移動，啟閉機分為固定式啟閉機和移動式啟閉機兩大類。按照機構原理的差異，啟閉機分為卷揚式啟閉機、螺桿式啟閉機、液壓啟閉機。固定式啟閉機是指布置為“一機一門”的啟閉機，如固定卷揚式啟閉機。移動式啟閉機是指布置為“一機多門”且能通過軌道移動的啟閉機，如門式啟閉機、橋式啟閉機、臺車式啟閉機。

1.2 啟閉機安裝程序及安裝要點

安裝準備→設置安裝基準點→機座及預埋件安裝、部件檢查或試驗→啟閉機安裝→啟閉機調試→啟閉機空載試驗→啟閉機帶載試驗→清理、補漆與面漆涂裝。

安裝準備包括安裝方案的編制、安裝人員的配置、安裝工具的準備等內容。檢查現(xiàn)場安裝條件及基礎質量。然后根據(jù)啟閉機安裝圖紙測放安裝基準，包括縱橫控制線和高程控制點。接著安裝機座、埋件及澆灌機座下的二次混凝土，這段時間內可以同時拆洗、檢查和組裝機械部件，檢查和試驗電氣部件。根據(jù)各類型啟閉機安裝要求進行安裝。啟閉機調試分為機械部分的調試、電氣部分的調試和機電聯(lián)調。調試之后先進行空載試驗，即不與閘門連接的機電設備試運行?？蛰d試驗合格，才能與閘門連接，并進行無水和設計水頭下的帶載試驗。最后，對設備機架、外殼進行補漆和涂裝面漆。

1.3 固定卷揚式啟閉機的安裝

固定卷揚式啟閉機受閘門起重容量和行程的限制小，所以應用范圍極廣，主要用于靠自重關閉的平面閘門或弧形閘門，如泄水系統(tǒng)的工作閘門、水電站機組進口事故閘門等。卷揚式啟閉機安裝時，最好先于閘門安裝，這樣可以利用安裝好的啟閉機作為吊裝閘門的設施。安裝前，籌劃場地，根據(jù)啟閉機長、寬尺寸及配置數(shù)量預估場地面積，為了足夠周轉，在此基礎上放大2～4倍。設備到貨后，按照《水利水電工程啟閉機制造安裝及驗收規(guī)范》（SL/T 381-2021）第8.3節(jié)要求進行檢查和驗收。例如對減速器、傳動齒輪要進行清洗檢查，測量齒頂、齒測間隙及齒面嚙合接觸面積等。減速器加注潤滑油后，轉動部件應轉動靈活，無卡阻、異常撞擊，且油封、結合面無滲漏油現(xiàn)象。吊裝時，先吊機架，調平定位后再吊減速器、卷筒、電動機、滑輪裝置等。吊裝定位后，要求啟閉機縱、橫中心線與起吊中心線對正，偏差不超過±3.0mm，平臺基礎水平度偏差不超過0.5mm/1000mm，高程偏差不超過±5.0mm。機械部分安裝完，安裝電氣設備，測試內部接線有無松動，再與現(xiàn)場電源連接，以便對電氣設備進行調試。接著安裝鋼絲繩。為避免鋼絲繩污染閘門，應在與閘門接觸部分的鋼絲繩外面纏上塑料薄膜。將鋼絲繩一端固定在卷筒上，啟動卷揚機使鋼絲繩整齊地纏繞在卷筒繩槽上，再使卷筒反向旋轉放出鋼絲繩。繩頭綁上繩套，將放出的鋼絲繩穿過滑輪組，引導到井口平臺上，與啟閉機吊座連接并固定，完成鋼絲繩穿繞。試運轉時，電氣設備各項指標均符合要求后，應向控制程序輸入模擬信號，驗證各項功能均達到設計要求，再進行聯(lián)調。空載條件下全行程往返試驗數(shù)次，檢查和調整機械、電氣部分的功能。隨后帶載試驗，先在無水和靜水條件下全行程各往返2次，再在動水條件下全行程往返2次，所有試驗指標均達到設計要求可通過驗收。

1.4 螺桿式啟閉機的安裝

螺桿式啟閉機多用于小型平面閘門或弧形閘門的升降。與卷揚式啟閉機主要靠閘門自重關閘不同，螺桿式啟閉機能利用螺桿加壓，當關門阻力大于閘門自重時也能關閘。啟閉力一般不超過750k N，行程一般不超過7m。啟閉力小于100kN時可采用手搖操作，啟閉力≥300k N時采用電動操作或電動、手搖兩用操作。根據(jù)《水利水電工程啟閉機制造安裝及驗收規(guī)范》（SL/T 381-2021）第7.4節(jié)要求，機座縱、橫中心線要與閘門實際起吊中心線對齊，偏差不得超過±1.0 mm；基礎板上平面水平度偏差不得超過0.5mm/1000mm，機座底板應與基礎板表面緊密接觸，兩者局部間隙不得超過0.2mm，總接觸面積不得小于機座底板面積的80%；機座底面高程偏差不應超過±5mm；螺桿與閘門連接前，螺桿垂直度不得大于0.2mm/1000mm。安裝后進行調試，先手盤，應無卡阻，進退自如；再電動試驗，在全行程內啟閉，無異響、發(fā)熱和漏油，至上下行程極限時行程開關應立即動作。雙螺桿驅動的啟閉機，兩臺電動機應分別通電，觀察電機旋向一致后才能接入負載?？蛰d及帶載試驗方法參見本文1.3節(jié)。

1.5 液壓啟閉機的安裝

液壓啟閉機按作用方向分單向和雙向兩種形式。單向作用啟閉機主要用于事故閘門，開閘靠液壓作用，發(fā)生事故時靠閘門自重關閘。雙向作用啟閉機開閘和關閘都通過液壓作用。液壓啟閉機對安裝條件要求較高，要求現(xiàn)場清潔，并有防雨、防潮設施。場地面積按油缸長度平方的1.5～3倍估計。啟閉機安裝分為機架部分安裝、泵站總成安裝、液壓缸總成安裝、液壓管路安裝、試運轉和啟閉機試驗[2]。安裝前按照《水利水電工程啟閉機制造安裝及驗收規(guī)范》（SL/T 381-2021）第10.4.1條要求對各部件進行檢查。機架部分安裝方法可參看本文1.3節(jié)，安裝后機架縱、橫向中心線與起吊中心線的偏差不超過2.0mm，高程偏差不超過±5.0mm。泵站總成通常以整體方式運輸和進場，安裝前要檢查進出油口的臨時密封裝置是否完好，油箱內是否清潔，電磁閥是否正常。泵站在現(xiàn)場就位時，應按設計要求調校水平和高程。液壓油要經(jīng)過精細過濾器過濾后再注入油箱。注油后，點動按鈕啟動電機，確定旋向正確。第一次啟動液壓泵，應打開全部溢流閥，讓液壓泵在無壓條件下運行0.5h以上。無異常后再逐步關閉溢流閥，使管路全部充油。接下來按設計要求或SL/T 381-2021第10.3.5條規(guī)定進行耐壓試驗。液壓缸總成吊裝時，先要把活塞桿與缸套固定起來，以防吊裝過程中活塞桿伸出，可能需要制作專用工具輔助。液壓管路是需要根據(jù)現(xiàn)場情況配制的，下料后要在現(xiàn)場進行預裝，經(jīng)確認沒有問題后再通過焊接固定。管路全部焊接完畢，與泵站一起進行耐壓試驗。液壓管路采用不銹鋼管材，耐壓試驗后要進行酸洗，酸液一般采用濃度20%的硫酸溶液。酸洗后要進行中和，堿液采用3%～5%的碳酸鈉溶液。中和后，用清水清洗，再通入干燥的壓縮空氣吹干。然后使用與系統(tǒng)同牌號的液壓油沖洗管路，管路連接成閉環(huán)，在啟閉機工作壓力范圍內循環(huán)沖洗72h?？蛰d聯(lián)調時，通過控制溢流閥開度，讓液壓泵分別在1/4、1/2、3/4和1倍的工作壓力下運行，每個壓力點運行時間不少于15min。若無異常，且溫升不超過25K，旋緊溢流閥，使液壓泵在1.1倍工作壓力下排油。若無振動和異常噪聲，接下來調試液壓缸，先打開排氣塞，低速向液壓缸充油，重復3次，排盡系統(tǒng)和液壓缸中的空氣。再與閘門連接，無水狀態(tài)下使閘門全行程升降2次，閘門運行平穩(wěn)，閘門開度顯示正常，系統(tǒng)壓力值及行程符合設計要求，再將閘門升至最高點，在48h內閘門下滑量不超過200mm，則無水聯(lián)調合格。有水狀態(tài)下全行程快速升降3次，各項指標均達到設計要求，則通過有水聯(lián)調試驗。

2.水庫閘壩啟閉機組的維護

2.1 固定卷揚式啟閉機的維護

啟閉機運行過程中零部件會發(fā)生疲勞、磨損和損傷，長期運行下來不可避免地出現(xiàn)性能下降、效率降低、安全隱患增加等問題，因此必須加強養(yǎng)護，以減少磨損、延長使用壽命和消除安全隱患。啟閉機的維護包括日常巡檢、運行檢查、定期檢查、安全檢測、日常保養(yǎng)、汛前養(yǎng)護等多種形式[3]。日常巡檢應每日檢查1次，檢查內容包括機械部件磨損情況、減速箱油液有無滲出、鋼絲繩有無損傷等。運行檢查主要是檢查啟閉機各項運行參數(shù)是否正常，例如制動器制動可靠性、主令開關指示是否正確、運行電流是否正常、閘門開度儀顯示是否準確等。定期檢查主要是指汛前、汛后的檢查，汛前要檢查啟閉機是否有能力度汛，汛后要檢查啟閉機度汛后存在的故障隱患和潛在問題。安全檢測主要是根據(jù)安全檢測周期對設備重大安全隱患和威脅安全運行的缺陷進行檢測。日常保養(yǎng)主要是清潔和對局部異常、問題的處理。汛前要對設備進行全面清潔、保養(yǎng)和局部維修。養(yǎng)護時，要對機架、罩殼、柜外進行清潔；檢查軸承潤滑情況，必要時要清洗和換油/油脂；檢查減速箱油位、油質，清潔箱體，處理滲漏，補漆；清理開式齒輪油垢，重新涂刷油脂，修補損傷齒面或更換齒面；對卷筒磨損繩槽修復；對制動器除垢、清潔，調整制動間隙，更換磨損超標的制動輪、閘瓦、制動帶；對鋼絲繩除垢、除銹，重新涂抹油脂，檢查鋼絲繩壓板，使用力矩扳手緊固壓板螺栓；清潔電動機及電氣設備，檢查接線端子，檢測絕緣電阻；清潔開度儀，檢查示值誤差及調校；對限位開關清潔、檢查、調試。以鋼絲繩養(yǎng)護為例，水上鋼絲繩和水下鋼絲繩的養(yǎng)護方法基本相同，但使用的油脂不同，后者對耐水性有更高要求，可使用復合鋁基油脂，前者使用鈣基油脂就足夠了。涂抹油脂前，使用竹木刮刀清理油垢，使用銅絲刷除銹，再使用煤油清洗，用干燥的棉質布條擦干。

2.2 螺桿式啟閉機的維護

螺桿式啟閉機的維護與卷揚式啟閉機的維護有許多類似之處，例如檢查、清潔保養(yǎng)、潤滑等，但因兩者機構原理不同，在維護的細節(jié)方面還是有些不同。螺桿式啟閉機操作前要仔細檢查設備上的緊固螺栓，有松動時要擰緊。啟閉機螺桿和螺母是關鍵部件，要經(jīng)常檢查它們的運行及磨損情況，并做好清潔工作。螺桿清污、除銹可使用鋼絲刷、毛刷等工具，使用專用清污器也是好方法，與手工除垢結合可提高清污效率。清污、除銹后在螺桿表面涂刷機油，閑置不用的時候要用油紙包裹密封。還要經(jīng)常檢查閘門開度指示器指針是否準確、限位開關是否正常，若此二者任一出現(xiàn)問題都會導致閘門升降失控，導致螺桿彎曲。發(fā)現(xiàn)螺桿彎曲必須立即停機，拆出螺桿進行矯正，使用千斤頂、重物、加熱等方式矯正。螺母磨損超標，必須更換。

2.3 液壓啟閉機的維護

液壓啟閉機系統(tǒng)精密、構造復雜，一旦發(fā)生故障，對啟閉機安全運行影響較大。為了及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，應加強檢查和維護保養(yǎng)。日常檢查對象包括液壓元件、液壓油和電氣控制設備。需要經(jīng)常檢查液壓元件的密封性，連接處松動、滲油應做好標記并及時處理。若為密封圈老化、失效，應予更換。若因滲漏，液壓油量減少，應及時補充。液壓油要定期抽樣化驗，當液壓油性能劣化、品質明顯下降時應更換。經(jīng)常檢查電氣控制設備清潔程度、接線端子有無松動、儀表顯示是否正常。非汛期啟閉機啟用頻率較低，應定期啟閉閘門，尤其在汛前應操作啟閉機以最大開度開閘，以檢驗系統(tǒng)是否正常[4]。在每年的汛前及汛后都應將系統(tǒng)中的全部液壓油過濾處理一次，定期清洗濾油器濾芯。啟閉機長期運行后，油液中的污垢會集聚在油路變徑、彎曲等部位及沉積到油箱底部，這些問題不能通過定期過濾或換油完全消除，應在換油時對系統(tǒng)內部進行全面清洗。閥組要經(jīng)常維護，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。電氣控制系統(tǒng)要定期測試，如檢測防雷接地性能。

3.結語

啟閉機組的正確安裝和良好維護是保障其平穩(wěn)、可靠運行的基礎，因此應制定科學合理安裝方案，按照設計與規(guī)范要求進行正確安裝，以保證安裝質量。在啟閉機組運行維護期間要加強檢查和維護保養(yǎng)工作，及時發(fā)現(xiàn)和消除故障隱患，以確保啟閉機組安全度汛，充分發(fā)揮其作用。