大型泵站閘門應急快關扳手的技術探討

劉華進

大型泵站閘門應急快關扳手的技術探討

劉華進

一、工程概況

高港樞紐泵站安裝立式開敞式軸流泵9臺，總裝機容量18000kW，雙向抽排，總抽排能力達300m3/s。

水泵采用ZLBQ3000/35-4型立式軸流泵，流道為X型流道，分上下兩層，底層為進水流道，上層為出水流道。上下游均設置上道閘門和下道閘門，通過上下游閘門控制雙向抽水。上道平面閘門為水泵快速閘門，其啟閉機采用QPK-2×160卷揚式啟閉機，制動器采用TZ2-300/200型短行程直流電磁鐵瓦式制動器。

二、閘門應急快關技術要求

1.閘門快關工作原理

高港泵站水泵工作閘門的快關由電氣控制卷揚式啟閉機的制動器松閘，如圖1所示，其制動器包括絲杠、定位銷軸、副彈簧、主彈簧、框架、拉桿一、拉桿二、瓦塊一、瓦塊二、電磁鐵、限位螺釘等部件。其各部件的連接關系是：瓦塊一8，瓦塊二9分別與拉桿一6、拉桿二7鉸聯，拉桿一6、拉桿二7下支點與底座鉸聯，上支點通過絲杠1、定位銷軸2、框架5和電磁鐵10連接。

當機構運轉時，電磁鐵線圈通電，電磁鐵銜鐵在電磁吸力的作用下，推動絲杠1左移，壓縮主彈簧4，當主彈簧張力與電磁力相平衡時，在副彈簧3和電磁鐵自動偏心的作用下，拉桿一6、拉桿二7同時被推開，制動器松閘，閘門在自重狀態下實現快落。

2.閘門技術故障

當電氣控制元件發生故障（如制動器線圈燒壞、雷擊造成自動控制損壞），啟閉機制動器電磁鐵無法工作，制動器不能松閘，造成閘門無法關閉截流，從而出現水泵飛車現象。

三、技術措施

根據制動器工作原理，啟閉式卷揚機閘門的關閉能采用手動操作。以外力克服主彈簧4的張力使主彈簧框架與定位銷間距H增大3～4mm，能使制動器松閘，從面閘門實現快落關閉。

利用平底從動件凸輪機構原理，以定位銷軸2為凸輪回轉中心，以主彈簧框架5為平底從動件，以不產生剛性和柔性沖擊的正弦加速運動規律，結合凸輪偏心增力機構的設計方法，設計凸輪增力定位扳手。

如圖2所示卷揚式啟閉機制動器快關扳手，由把手、片狀凸輪部分組成，片狀凸輪設有U型卡槽，卡槽與制動器的定位銷軸相配，快關扳手以定位銷軸為基準轉動。片狀凸輪面由漸開線曲面C和定位面B組成，定位面B為平面與主彈簧框架平面貼合，B面與C面相切，實現扳手轉動靈活并可靠定位。采用對稱結構，無需分辨方向。

轉動扳手克服制動器主彈簧張力，至終點定位面B與制動器主彈簧框架平面貼合，主彈簧框架與定位銷間距H增大3～4mm。起點到終點旋轉角為45度，手動行程短，定位后人手離開扳手柄能保持松閘狀態。

圖1 短行程直流電磁鐵瓦式制動器

圖2 啟閉機制動器快關扳手

圖3 C面輪廓曲線

扳手漸開線曲面C面為推程部分。根據位移計算公式：s=h〔ψ/φ-sin （2πψ/φ）/2π〕，該方案中最大升程h=4，φ=45°算出各推程s（如下表），根據表中數據確定從動件位置并將各切點以平滑曲線連接。漸開線曲面的輪廓曲線如（圖3）所示。

四、結語

本技術措施采用的手動扳手形式，具有動作迅速、安全可靠、操作力小、結構簡單、重量輕等特點，實現了卷揚式啟閉機閘門能手動操作關閉，確保了大型泵站機組的安全運行（注：本技術已獲得實用新型專利，專利名稱《一種卷揚式啟閉機制動器及其快關扳手》，專利號：ZL201420372193.9）

（作者單位：江蘇省泰州引江河管理處 225321）