河南南灣水庫斜拉式啟閉機的設計

馬洪靜，陳秋紅，蔣志剛

（山東水總機械工程有限公司，山東 濟南 250100）

隨著我國水利事業(yè)的迅速發(fā)展，水利工程金屬結構布置更加復雜多樣，大型弧形鋼閘門應用越來越廣泛，有的弧形閘門的吊耳設置在閘門上部，如果采用弧門啟閉機啟閉閘門，由于滑輪倍率為1，啟閉機的外形尺寸及重量均較大。為了減小外形尺寸及降低成本，采用斜拉式平門啟閉機啟閉弧形閘門。山東水總機械工程有限公司承建的河南信陽市南灣水庫工程，河南信陽市鲇魚山水庫工程的啟閉機均設計為斜拉式平門啟閉機，下面以南灣水庫工程1×400kN斜拉式啟閉機的設計為例，總結在啟閉機設計中的經驗，供大家參考。

1 啟閉機布置形式的比較

根據南灣水庫工程輸水洞金屬結構的設計和布置，確定啟閉機的容量為1×400kN，揚程為30m，滑輪倍率為4。在設計過程中，對兩種方案即常規(guī)方案及新型方案進行了比較。

1.1 常規(guī)方案

常規(guī)的斜拉式啟閉機〔見圖（1）〕，定滑輪、平衡滑輪均布置在機架上面，在機架的底部設置導向輪，電動機通過減速機使開式齒輪帶動卷筒轉動，卷筒上鋼絲繩又通過動滑輪、定滑輪、平衡輪、導向輪實現吊具的升降。由于這種結構定滑輪、平衡滑輪均布置在機架上面，減速機只能放在開式齒輪的外側，這樣就增大了啟閉機的外形尺寸，可此工程屬除險加固工程，兩臺啟閉機的距離較小，采用此種結構不能滿足空間要求，而且此種結構比較復雜，制造成本較高，如果考慮不周，鋼絲繩易與機架相互干攏；繞過導向輪的鋼絲繩很容易脫槽，從而影響啟閉機的安全使用。不能滿足《水電水利工程啟閉機設計規(guī)范》DL/T5167-2002的要求。

1.2 新型方案

針對常規(guī)方案的諸多缺點，進行了反復的分析比較，對啟閉機進行了優(yōu)化設計〔見圖（2）〕，將啟閉機定滑輪、平衡滑輪布置在機架下面，定滑輪、平衡滑輪裝在同一滑輪支架上且采用同一芯軸支撐。這樣鋼絲繩從卷筒引出，繞過動滑輪，直接繞在機架下面的定滑輪、平衡滑輪上，避免鋼絲繩與機架干涉。滑輪支架用高強螺栓連接在機架上，由于鋼絲繩斜拉，滑輪支架上的螺栓承受較大的剪切力，在機架上焊抗剪板。卷筒采用螺旋線標準繩槽，卷筒兩側設擋環(huán)，雙層纏繞,鋼絲繩為雙聯(lián)纏繞。鋼絲繩偏離繩槽兩側的角度小于2°。選擇硬齒面減速機，將減速機布置在開式齒輪的內側，卷筒軸的一側裝有帶主令控制器的高度傳感器裝置,用于顯示閘門的開度和上下極限位置控制。卷揚裝置遠離大齒輪一側軸承座下面設有電子式荷重傳感器，用于起升荷載大小的信號輸出和過載保護。

2 效益分析

根據目前國內水工啟閉機設計范例，新型方案設計優(yōu)于常規(guī)方案設計，且新型方案具有設計合理，結構緊湊的特點，新型方案節(jié)省了導向輪，平衡滑輪支架。由于減速機可以放在開式齒輪的內側，減小了啟閉機的外形尺寸。其整機質量比一般弧門機減小1/2左右，比常規(guī)方案斜拉式啟閉機質量減小1/4左右。經過對啟閉機的優(yōu)化設計，降低了成本，取得了較好的經濟效益。

3 應用前景

近年來,水利工程中斜拉式啟閉機的應用越來越廣泛,在固定卷揚啟閉機采用這種新型方案是十分理想的,而且隨著啟閉機的應用不斷增加,這種斜拉式啟閉機將具有廣泛的推廣價值及良好的發(fā)展前景。

[1]劉細農，陳福榮.閘門與啟閉設備.中國水利水電出版社，2002.

[2]劉登有.水利機械設備.水利電力出版社，1985.