離合單卷筒啟閉機在上下扉門上的應用

丁 軍

（江蘇省水利勘測設計研究院有限公司 江蘇揚州 225127）

離合單卷筒啟閉機在上下扉門上的應用

丁 軍

（江蘇省水利勘測設計研究院有限公司 江蘇揚州 225127）

為了通航或降低排架高度減少土建投資的需要，在水閘設計中，閘門采用了上、下扉結構形式，啟閉機采用卷揚式啟閉機，布置形式有雙機獨立啟閉和單機聯動啟閉。雙機獨立啟閉，采用兩臺平門卷揚式啟閉機，工程運行管理方便，但造價高、外形尺寸大。單機聯動啟閉，采用弧門啟閉機布置形式，單邊單根鋼絲繩，利用轉向輪結構，串聯起兩扇閘門，實現聯動。該形式啟閉機體積笨重，占地面積大，鋼絲繩易磨損，運行管理不便。本文設計采用的離合單卷筒啟閉機，結合了上面兩種啟閉機的優點，采用離合單卷筒、平門卷揚機、上下聯動布置形式。該啟閉機體積小，重量輕，運行可靠，經濟實用。本文針對該啟閉機的傳動機構和布置形式等特點進行了論述。

上下扉 啟閉機 離合單卷筒 聯動

1 前言

在我國水利工程中，上、下扉閘門形式由于其自身的特點經常被使用，他是平板門在工程布置上的延伸和發展。其主要優點是汛期時，可只開啟下扉閘門行洪，有通航要求時，可以開啟上下扉通航，擋洪高度較大時，采用上下扉閘門可以降低排架高度，改善建筑物抗震性能，節省投資。

上下扉閘門常用的啟閉機布置形式有單獨啟閉、聯動啟閉啟閉等。90年代初新建工程鹽河北套閘、鹽河南套閘均采用單獨啟閉形式。50年代老舊工程萬福閘、武定門閘均采用聯動啟閉形式。單獨啟閉布置形式，上、下扉閘門啟閉相對獨立、互不干擾，操作靈活，啟閉速度快，效率高。但投資大，啟閉機在工作橋上所占空間大。聯動啟閉布置形式，上、下扉閘門通過轉向滑輪和鋼絲繩串聯在一起，用一臺啟閉機實現對上、下扉的依次啟閉。設計時，為了保證啟閉下扉閘門時上扉閘門不動，需要下扉閘門的重量大于上扉閘門，并按照下扉閘門上的動滑輪組的倍率進行聯動計算。啟門時，下扉閘門先啟閉到位后有限位擋塊限位，此時單根鋼絲繩拉力增加，啟閉上扉閘門。閉門時先關下扉后關上扉。這種聯動布置形式用一臺啟閉機啟閉兩扇閘門，但須采用弧門卷揚式啟閉機、鋼絲繩串聯布置形式，布置空間也較大，啟門速度慢，鋼絲繩要經過轉向滑輪、動滑輪組等傳動機構，鋼絲繩易磨損，工作橋面布置凌亂。

我們結合上述啟閉機布置形式，并對前兩種啟閉方式進行了優化組合，提出了采用離合單卷筒、平門卷揚機、上下聯動布置形式。根據工程實際，在布置形式上采用聯動啟閉，在傳動方式上采用單卷筒無大小齒輪傳動的閉式傳動，在機架形式上采用整體機架形式。經過不斷的優化設計，在我省老閘加固、新做工程中得到了廣泛運用。

2 啟閉機設計技術原理

我省采用上下扉門的大多數水閘，在平常年份水位遠達不到設計要求，運行時往往上扉門不需要開啟或開啟次數少。因此，如采用雙機獨立啟閉上下扉門就顯得不經濟，而采用單臺弧門機啟閉，體積大，操作便利性、可靠性均不理想。針對我省該型水閘工程的運行工況，我們研制設計了一種新型的上下扉門固定卷揚式啟閉機，

以QP系列平門卷揚式啟閉機為基礎，在啟閉機卷筒末端增設一個次卷筒裝置，主次卷筒之間裝有離合器，在主次卷筒正下方裝有一電動推桿，通過電動推桿推動離合器接合或分離，實現主卷筒獨立轉動或主次卷筒聯動。主卷筒垂直啟閉下扉門，次卷筒通過導向滑輪啟閉上扉門，主次卷筒裝在同一根軸上，并共用一套驅動裝置。

3 啟閉機設計主要技術問題處理

我們在設計研究該新型啟閉機時，就啟閉機的荷載設計、啟閉速度、啟閉揚程、離合器選用、結構設計、電氣控制和安全保護裝置等進行了研究，編制了技術先進、設計新穎、措施全面、切實可行的技術方案。并對關鍵技術問題進行了認真對待和處理。

（1）大扭矩主次卷筒離合技術處理。主次卷筒通過離合器的接合或分離實現主次卷筒的聯動或主卷筒獨立傳動。離合器采用牙嵌式，齒采用梯形齒，在配備閘門傳感器后，可基本避免主次卷筒因閘門高度顯示誤差出現無法接合的情況，確保主次卷筒順利接合。

（2）左右主次卷筒同步技術處理。如何保證上扉門兩吊點的同步是直接關系到該啟閉設備安全運行的重要問題，在保證啟閉機安裝精度的同時，在次卷筒設置限位擋塊，并配備止動裝置，這樣不僅可以在上扉門停運時實現對次卷筒的制動。同時，通過安裝調試，使得限位擋塊處在擱置狀態時，左右次卷筒上的離合器齒口處于同樣的位置狀態。此外，離合器采用11對梯形齒，該型式的離合器可以適應在上下扉門預設聯動位置存在一定誤差的情況下，仍能實現離合器的接合。

（3）電氣控制及安全保護技術處理。為了確保整機運行安全可靠，加裝了多組位置保護，采用模塊式的組合程序，實現現地控或遠程控制，操作簡單安全。重點是通過電氣控制和安全保護系統，保證離合器必須在分合可靠、工作到位后方可進入下一個運行程序。同時，在上扉門一旦開啟后，離合器不會因誤操作分離而導致墜門事故的發生。

4 啟閉機設計主要技術創新和特點

4.1 主要技術創新點

在常規QP系列平門啟閉機基礎上進行技術創新改造，將主次兩套卷揚裝置通過離合機構集成到一套驅動裝置上，并研發配套控制系統,來實現下扉門單獨啟閉和上下扉門的聯動啟閉。成功解決了不同運行工況下（下扉門單獨啟閉、上下扉門同時啟閉）的切換離合方式，左右兩個次卷筒離合時的同步技術和安全保護裝置等重要技術問題。

4.2 主要技術特點

（1）整體機架，閉式傳動。啟閉機采用整體機架形式，采用上、下扉門聯動啟閉，摒棄保養維護困難的大小開式齒輪形式，采用大速比減速機的閉式傳動方式。整體結構尺寸比兩臺單獨啟閉的機架大大減小，設備布置整體較協調。

（2）高效節能，啟閉靈活。正常行洪或引水情況下，只要開啟下扉閘門，在大流量行洪的情況下，采用單卷筒形式，在電氣控制上按程序操作，實現一臺啟閉機開啟上下扉兩扇閘門，啟閉靈活，高效節能。

（3）保養簡單，外觀協調。該啟閉機采用無大小齒輪的閉式傳動，無油污污染，采用了工業化生產的大速比啟閉機一級傳動，整體質量提高，基本無需保養和維護，管理方便快捷。

（4）自動化程度高、管理可靠。離合單卷筒啟閉機實現了單臺驅動系統開啟上下扉兩扇閘門。在電動自動控制方面，自動化程度更高，通過開度儀和行程開關實現閘門自動開啟控制，通過加設荷重傳感器，實現閘門超載保護控制，控制程序上，通過設定自動控制軟件。實現閘門開啟、鎖定、脫鎖等系列聯動，減少人為操作誤差，自動化程度大大提高，管理更加可靠。

5 結語

離合單卷筒卷揚式啟閉機，利用一套動力機構實現下扉門獨立啟閉和上下扉門聯動二種方式。優化了啟閉機構、節省工程造價、降低了管理成本和保證運行安全可靠的目標，在目前較成熟的QP系列卷揚式啟閉機基礎上，研制開發出一種新型上下扉閘門固定卷揚式啟閉機，從而為我省上下扉閘門控制運行提供新穎、先進、經濟、可靠的啟閉方式。可在類似水閘工程中廣泛應用，具有廣闊的推廣應用價值。

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.07.031

TV664

B

1672-2469(2014)07-0096-02

丁軍（1967年—），男，高級工程師。