弧形閘門啟閉機鋼絲繩養護及繩孔封閉技術探討

李二順， 馬真真， 李聰聰

(河南省白龜山水庫管理局， 河南 平頂山　467001)

弧形閘門啟閉機鋼絲繩養護及繩孔封閉技術探討

李二順， 馬真真， 李聰聰

(河南省白龜山水庫管理局， 河南 平頂山467001)

【摘要】用鋼絲繩型式弧形閘門啟閉機啟閉閘門，鋼絲繩在啟閉室底板平面上的運動軌跡呈曲線形，需要在底板上預留一定規格的繩孔，以便于閘門啟閉時鋼絲繩的通過，而預留的繩孔對操作人員形成了安全隱患。通過采用軌跡導向裝置、繩孔自動封閉裝置和鋼絲繩自動養護裝置，不但克服了上述問題，同時提高了工作效率，可供類似工程借鑒。

【關鍵詞】卷揚式啟閉機； 軌跡導向； 繩孔封閉； 自動養護

1引言

在水利水電工程中，用來操控閘門、攔污柵等設備的起重機械稱為啟閉機。啟閉機有液壓傳動和機械傳動兩種動力傳遞形式。其中，液壓形式雖傳動平穩，但結構復雜，采用雙吊點時需要兩個液壓缸內油壓相同，閘門開度大時，活塞桿會很長，此外液壓元件密封容易產生泄露。而機械傳動有螺桿式、卷揚式等型式，螺桿式傳遞效率低，容易磨損，一般用在小型水利工程中；卷揚式采用鋼絲繩型式弧形閘門啟閉機，多為雙吊點形式，一般用在大型水利工程中。

弧形閘門啟閉時，鋼絲繩在啟閉室底板下的運動軌跡呈三維圖形，而在啟閉室底板平面上的運動軌跡呈曲線形，需要在底板上預留一定規格的繩孔，以便于閘門啟閉時鋼絲繩的通過，預留的繩孔對操作人員形成了安全隱患。另一方面，弧形閘門吊點與啟閉機室底板的高度空間很大，一般在10m以上，造成鋼絲繩養護難度大，同時高空作業對養護操作人員構成重大安全隱患。

2鋼絲繩養護及繩孔封閉的技術現狀

現階段鋼絲繩主要由人工進行定期養護。弧形閘門啟閉機室鋼絲繩孔自動封閉裝置(專利號98210358.1)、水閘工程啟閉機繩孔封閉裝置(專利號200820221238.7)、水閘工程弧形閘門啟閉機繩孔自動封閉裝置(專利號201220229241.X)，都是采用扇形蓋板與軌跡孔結合、鋼絲繩通過導向塊帶動的方式實現繩孔的封閉，是一種有益的探索嘗試。該種技術不足之處是繩孔要實現封閉，就必須知道鋼絲繩在啟閉機室底板的平面運動軌跡，根據運動軌跡加工制作封閉裝置，另一方面鋼絲繩通過導向塊帶動的方式，存在著對鋼絲繩不同程度的磨損。

3鋼絲繩軌跡導向裝置

要解決上述問題，就必須能夠有改變和約束鋼絲繩運動軌跡的裝置，來實現鋼絲繩在啟閉室底板平面上的運動軌跡由曲線形變為直線形，繩孔由不規則形變為線形，在底板上預留繩孔規格由大變小。同時在閘門啟閉時，實現對鋼絲繩的自動養護。鋼絲繩軌跡導向裝置，就是基于弧形閘門啟閉機啟閉的該種特點而提出的。要滿足上述條件，必須從軌跡導向裝置的分布位置、結構構造和軸線關系等方面，采取針對性的技術措施。

3.1軌跡導向裝置分布位置

為改變和約束鋼絲繩運動軌跡，軌跡導向裝置設置在啟閉室底板下與弧形閘門吊點間的閘墩間(見圖1)。其最下端PL點與吊點的間距為設計啟閉高度，應設置在閘門弧形軌跡線與卷揚機卷筒切線的交點上。其最上端PH點，應設置在卷揚機卷筒切線的正下方。其他的應處在PL點與PH點之間，均勻分布。軌跡導向裝置安裝在支撐架上，支撐架由設在閘墩中的埋件固定。

圖1　新型弧形閘門啟閉機結構示意圖

3.2軌跡導向裝置結構構造

為實現鋼絲繩的受力方向在軌跡導向裝置處可以發生改變，同時防止鋼絲繩在運轉中滑脫，弧形閘門啟閉機的軌跡導向裝置，采用雙半圓形繩槽滑輪組合結構。

軌跡導向裝置由兩個滑輪并聯而成，滑輪槽型應為半圓形，兩個滑輪并聯、經組合框組合、嵌固銷釘嵌固而成(見下頁圖2、圖3)。繩槽直徑應是鋼絲繩公稱直徑的1.08～1.10倍。

3.3軌跡導向裝置軸線關系

為使鋼絲繩受力合理，減少對鋼絲繩的摩擦，要對軌跡導向裝置的軸線方向及其相關關系進行綜合優化。

圖2　PH點軌跡導向裝置

圖3　PL點軌跡導向裝置

軌跡導向裝置在最下端PL點軸線(垂直于滑輪連接板方向)應處于縱向方向(即垂直于水流方向)，在最上端PL點軸線(垂直于滑輪連接板方向)應處于橫向方向(即平行于水流方向)，其他點的軸線方向從下部的縱向方向逐漸過渡到上部的橫向方向。

4繩孔自動封閉裝置

弧形閘門啟閉機采用軌跡導向裝置后，鋼絲繩在啟閉室底板平面上的運動軌跡由曲線形變為直線形，在底板上預留繩孔規格由大變小，繩孔由不規則形變為線形，為在啟閉室底板上設置繩孔封閉裝置提供了基礎條件。

4.1繩孔封閉裝置設計

弧形閘門啟閉機繩孔封閉裝置見圖4，設置在啟閉室底板上。

繩孔封閉裝置包括正反轉變頻電機、減速器、封閉單元；封閉單元的裝配軸線方向與卷揚機卷筒軸線方向平行；正反轉變頻電機與減速器齒輪連接，減速器的齒軸桿上設置有帶環齒牙的齒牙環，齒牙環數量與封閉單元的封閉條板數量相等；齒牙環的環齒牙只占齒牙環圓周的一部分，齒牙環的環齒牙呈階梯狀裝配在減速器的齒軸桿上；繩孔自動封閉裝置由兩套封閉單元連接而成，封閉單元由回位彈簧和帶板齒牙的封閉條板組成，封閉條板的板齒牙數與齒牙環的環齒牙數相等，并與鋼絲繩繩孔大小相匹配；回位彈簧一端在封閉條板的彈簧穴內，另一端在封閉單元框內套筒中，板齒牙位于封閉條板面下，并與減速器齒輪軸的環齒牙相齒合；齒牙環的環齒牙帶動封閉條板壓縮回位彈簧，使封閉條板開啟，鋼絲繩通過該點后，回位彈簧使封閉條板回位閉合，從而實現開啟封閉。

圖4　繩孔自動封閉結構示意圖

4.2繩孔封閉自動化設計

為實現繩孔封閉的自動化，采取了激光位移傳感器對鋼絲繩在啟閉室底板平面上線形軌跡點進行檢測，實時采集軌跡信息，通過微機PLC、顯示器、鍵盤、SD卡存儲器通過數據線連接的方式，來達到自動控制的目的。其原理見圖5。

圖5　繩孔自動封閉組成示意圖

5鋼絲繩自動養護裝置

弧形閘門吊點與啟閉機室底板的高度空間很大，鋼絲繩養護難度大，高空作業對養護操作人員構成重大安全隱患。采用軌跡導向裝置后，很容易實現對弧形閘門啟閉機的鋼絲繩的養護。

5.1鋼絲繩養護裝置設計

鋼絲繩養護裝置見圖6，設置在軌跡導向裝置上。

鋼絲繩養護裝置包括儲油倉、蓄油倉、涂油器；儲油倉和蓄油倉由透油孔相連、蓄油倉和涂油器由泌油孔相接；蓄油倉由棉麻纖維填充、涂油器由棉纖維組成、棉纖維的長度與過繩孔空間相匹配，繩孔與鋼絲繩的規格相適應；鋼絲繩由涂油器對其進行養護。

圖6　鋼絲繩自動養護裝置結構示意圖

5.2鋼絲繩養護裝置分布位置

為實現對閘墩間的全部鋼絲繩的養護，就必須考慮養護裝置的分布和布置問題，其分布位置應與軌跡導向裝置相結合。

鋼絲繩自動養護裝置設置在軌跡導向裝置上，位于弧形閘門的吊點與卷揚機卷筒之間、其間距應不大于閘門設計啟閉高度。

5.3鋼絲繩養護自動化設計

為實現鋼絲繩養護的自動化，采取了溫度傳感器實時采集溫度信息。把潤滑材料的溫度信息傳遞至微機PLC處理，鍵盤操作，顯示器顯示信息，溫度控制器控制，由電加熱器對潤滑材料加熱，來達到精確控溫、自動養護的目的。其原理見圖7。

圖7　鋼絲繩自動養護裝置結構示意圖

6結語

采用軌跡導向裝置的弧形閘門啟閉機，是實現鋼絲繩繩孔自動封閉裝置和鋼絲繩自動養護裝置的前提和關鍵。

通過軌跡導向裝置，鋼絲繩在啟閉室底板平面上的運動軌跡由曲線形變為直線形，繩孔由不規則形變為線形，在底板上預留繩孔規格由大變小，使繩孔自動封閉裝置由復雜變為簡單，實現繩孔的自動開合，減少對操作人員的安全隱患。在啟閉機運行過程中，鋼絲繩自動養護裝置實現了對鋼絲繩的精確控溫、自動養護，提高了工作效率，降低了高空養護作業的安全隱患。

中圖分類號：TV664

文獻標志碼：A

文章編號：1005-4774(2015)02-0068-04

Discussion on Radial Gate Hoist Steel Rope Maintenance and Rope
Hole Sealing Technique

LI Er-shun, MA Zhen-zhen, LI Cong-cong

(HenanBaiguishanReservoirAuthority,Pingdingshan467001,China)

Abstract：Steel rope radial gate hoist is used for turning on or turning off gate. The trajectory of steel rope on hoist room floor plane is curvilinear, rope holes in certain specification should be reserved on the floor, thereby steel rope can pass during gate opening and closing. But the reserved rope hole forms safety hidden danger for operators. The above problems can be solved on one hand, meanwhile, working efficiency can be improved on the other hand by adopting trajectory guidance device, rope hole automatic sealing device and steel rope automatic maintenance device, and the paper can provide reference for similar projects.

Keywords：winch hoist; trajectory guidance; rope hole sealing; automatic maintenance