固定卷揚式啟閉機鋼絲繩纏繞故障分析及處置

蔣巍巍，李佳楠，唐義超，魏世全

(國能大渡河檢修安裝有限公司，四川 樂山 614900)

水電廠閘門啟閉機是重要輔助設備，是實現水電廠運行、檢修、防洪系統等主要功能的重要設備之一。直接關系到水電廠可靠運行、檢修安全、安全行洪，而深水閘門在工作中由于各種原因，造成鋼絲繩過量放出纏繞動滑輪組及閘門上穿、脫銷裝置，有可能引發閘門損壞、滑輪組損壞、鋼絲繩拉斷等事故。深溪溝水電站位于大渡河中游，是大渡河干流規劃的的第十八級電站，其上一梯級為瀑布溝水電站，下一級為枕頭壩一級水電站[1]。2019年檢修期，該站3號機組在進行事故閘門起落試驗時發現3號事故閘門無法正常起落，事故閘門停留在門槽中部，導致機組無法正常開機，嚴重威脅機組安全穩定運行，檢修人員對3號事故閘門固定卷揚式啟閉機鋼絲繩進行現場處理，解決了鋼絲繩纏繞故障，提高了設備可靠性。

1 固定卷揚式啟閉機介紹

深溪溝水電站每臺機組設3個事故閘門，按照一門一機布置，每個事故閘門配一臺5 000 kN固定卷揚式啟閉機，啟閉機安裝在壩面662.5 m上的排架上。固定卷揚式啟閉機一般由起升機構、機架及電氣控制系統組成。起升機構主要由滑輪組、卷筒組、驅動裝置(包括開式齒輪副、減速器、制動器、電動機等)及安全裝置等部件組成，如圖1所示。啟閉機通過滑輪組的動滑輪的吊具與閘門相連。其工作原理是：由電動機通過帶動制動輪聯軸器和減速器帶動開式齒輪副和卷筒轉動，卷筒上鋼絲繩又通過動滑輪和平衡滑輪實現事故閘門的升降。啟閉機主要參數如表1所示。

圖1 啟閉機結構示意

表1 啟閉機主要參數

2 故障現象及原因分析

2.1 缺陷

2019年檢修期，深溪溝水電站3號機組進行事故閘門起落試驗時，發現3號事故閘門發生異響，無法正常起落。經檢查，發現啟閉機定滑輪上游側左右兩端鋼絲繩相互纏繞，由于閘門內充滿水，無法檢查吊頭動滑輪處具體情況。排盡事故閘門槽內積水后，此時事故閘門停留在門槽中部，距離壩面將近20 m高度，經檢查發現動滑輪上游側右端鋼絲繩限位鐵板已經損壞，右端鋼絲繩跳出卷筒并卷入左端鋼絲繩繩槽中，動滑輪一處平衡塊已經脫落，移位鋼絲繩斷絲數量達15絲，此時事故閘門懸掛在數十米高門槽中部，無法進行起落。

2.2 原因分析

一旦鋼絲繩出現纏繞，事故閘門就處于危險狀態，安全操作得不到保障，極易引發事故閘門掉落產生較為嚴重的破壞。而大多數這類閘門都是在幾十米深水以下，故障處置比較困難，經濟損失大，需要的檢修時間比較長。一般起重鋼絲繩發生纏繞現象可能有以下三種原因：①吊鉤滑輪上鋼絲繩的距離過小；②普通國產右交互捻鋼絲繩張緊時有旋轉傾向。在鋼絲繩受張力時，有向右旋轉松脫的傾向，每一股有向左旋轉松脫的傾向，一般來說鋼絲繩向右旋轉的傾向要大一些[2]；③鋼絲繩由卷盤卷繞到起升機構及滑輪組上時，沒有完全釋放旋轉內力[3]；④鋼絲繩本身質量故障。經過對其它正常工作的事故閘門固定卷揚式啟閉機進行檢查，吊鉤滑輪上鋼絲繩的距離和質量符合設計標準，動作時鋼絲繩也無旋轉傾向，排除以上四種原因。

排除鋼絲繩本身故障后，檢修人開始對啟閉機本身和操作流程進行檢查，發現3號事故閘門啟閉機行程限制開關已失效，在進行試驗時，事故閘門在下落到位后，沒有及時動作讓制動器進行制動，過度下落導致鋼絲繩松馳，從而引起鋼絲繩纏繞。當鋼絲繩纏繞時，試驗人員又急于開啟事故閘門，造成啟閉機一側的鋼絲繩限位裝置損壞，鋼絲繩松脫跑至另一側鋼絲繩繩槽中，造成啟閉機無法正常動作。

3 故障處置

3.1 處置方案研究

深溪溝水電站事故閘門凈重125 t，加上閘門和門槽摩擦力和淤積物，起升重量達145 t，此時的事故閘門位置處于門槽中部，無法用鎖錠梁鎖住，只能通過外力吊起事故閘門使鋼絲繩解除受力。檢修人員通過對現場調查，發現由于啟閉機室的阻擋，無法用吊車直接吊起工作門，考慮到現場實際情況，最終確定用16個55 mm繩卡把大壩400 t雙向門機與鋼絲繩綁定，起升吊頭時，鋼絲繩下端不受力，從而使纏繞鋼絲繩解除受力。同時檢查更換限位開關，確保事故閘門開度保護能夠正常工作。

3.2 施工方案

3.2.1 主要工器具

16個55 mm繩卡、2個10 mφ54鋼絲繩、1個電動扳手、1個36 mm套筒、2個鋼釬、2個5 t手拉葫蘆、尼龍繩50 m。

3.2.2 施工步驟

第一步：把兩根φ54鋼絲繩一端懸掛在大壩門機吊頭上，鋼絲繩與門機吊頭連接處做好保護措施，同時拆除啟閉機室房頂彩鋼瓦，確保門機吊頭能通過。

第二步：把φ54鋼絲繩和定滑輪上游側左右兩端鋼絲繩用55 mm繩卡連接，每根鋼絲繩繩卡數量為8個，繩卡間距為鋼絲繩直徑7倍(378 mm)，同時把第7和第8個繩卡之間的φ54鋼絲繩彎起一定高度(如圖2序號2所示)，以便觀察繩卡是否固定牢固，注意繩卡安裝方式要正確。

圖2 繩卡安裝位置示意

第三步：安排檢修人員到工作門頂部，用尼龍繩栓牢配重塊，防止配重塊掉落，注意下放人員要正確穿戴安全帶。

第四步：鋼絲繩固定完畢后，緩慢起升大壩門機吊頭，注意觀察第7和第8個繩卡之間彎起鋼絲繩是否移動，如果移動，需進一步緊固繩卡螺栓，直到點動吊起門機吊頭時，第7和第8個繩卡之間彎起鋼絲繩無移動。

第五步：當門機吊頭受力后，確保工作門不會下落，此時點落固定卷揚式啟閉機，進一步觀察第7和第8個繩卡之間彎起鋼絲繩有無移動，如移動，進一步緊固繩卡螺栓，直到點落固定卷揚式啟閉機時，第7和第8個繩卡之間彎起鋼絲繩無移動。然后繼續點動落下，確認纏繞動滑輪的鋼絲繩解除受力，復位該鋼絲繩。

第六步：鋼絲繩復位后點起固定卷揚式啟閉機，使松動的鋼絲繩卷起，待門機吊頭解除受力后，固定卷揚式啟閉機停止動作，然后拆卸繩卡和φ54鋼絲繩，注意安裝繩卡位置處的固定卷揚式啟閉機鋼絲繩是否有損壞。

第七步：繩卡和φ54鋼絲繩拆卸完成后，開動啟閉機，檢查啟閉機動作是否正常。

采用上述方法，暫時使工作門能夠正常啟閉，保證機組能夠正常發電。由于發現移位鋼絲繩斷絲數量達15絲，接近鋼絲繩報廢標準，所以在檢修期不影響發電的情況下，需對鋼絲繩全部更換，提高設備可靠性。

4 結 語

通過對深溪溝水電站事故閘門固定卷揚式啟閉機鋼絲繩纏繞故障的分析處理，利用大壩400 t雙向門機吊裝啟閉機鋼絲繩，使纏繞鋼絲繩解除受力并復位的方式，有效解決了固定卷揚式啟閉機鋼絲繩纏繞的故障，切實提升了設備可靠性。后續需注重對啟閉機安全操作和維修保養，提高機電設備的使用壽命和工作效率[4]；同時認真檢查機電設備在運行過程中產生的污染、松動、泄露、磨損、振動、發熱、壓力異常等故障，發現故障，及時排除，防患于未然，使機電設備運行靈活、控制準確，保證水閘工程發揮最大工程效益[5]。防止發生類似因鋼絲繩下放過長導致鋼絲繩纏繞的情況，也為其他水電站預防和處理此類故障提供借鑒經驗。