凌津?yàn)┧姀S泄洪閘鋼絲繩張力測(cè)量與調(diào)整

吳軼嵩

（1.湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.湖南省水電智慧化工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

1 引言

啟閉機(jī)常用于各大型水利樞紐，主要用于控制閘門的升降從而達(dá)到開(kāi)閉的目的。常見(jiàn)的啟閉機(jī)有液壓?jiǎn)㈤]機(jī)、卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī)、螺桿式啟閉機(jī)等[1]。啟閉機(jī)提升閘門的重量由鋼絲繩主要承擔(dān)。研究表明當(dāng)啟閉機(jī)鋼絲繩受力不均時(shí)，可能出現(xiàn)鋼絲繩抖動(dòng)、直徑變小、斷絲等現(xiàn)象，若不及時(shí)解決其受力不均的問(wèn)題，可能會(huì)導(dǎo)致鋼絲繩出現(xiàn)斷裂，引發(fā)安全生產(chǎn)事故。為了解決啟閉機(jī)的安全生產(chǎn)隱患，需對(duì)其進(jìn)行定期檢查與更換[2-3]。

2 工程概況

凌津?yàn)┧姀S泄洪閘2×2 000 kN盤香式啟閉機(jī)是電力工業(yè)部中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，由夾江水工機(jī)械廠和洛陽(yáng)礦山機(jī)械廠兩家單位生產(chǎn)。該啟閉機(jī)設(shè)置于壩頂67.00 m高程平臺(tái)上，閘門動(dòng)水啟閉，額定啟閉力為2×2 000 kN，揚(yáng)程27.00 m，每扇閘門左右各有12根型號(hào)為6T×31SW+IWR-40-1770-甲鍍-右交的鋼絲繩，每根長(zhǎng)39.2 m，鋼絲繩單根可承受拉力為20.75 t，閘門總重280 t，鋼絲繩兩端分別固定于閘門吊頭和啟閉機(jī)卷筒。

2020年5月～6月，電廠開(kāi)展了泄洪閘工作門鋼絲繩檢查，檢查發(fā)現(xiàn)鋼絲繩表面銹蝕嚴(yán)重、表層鋼絲鍍鋅層腐蝕脫落、鋼絲繩存在斷絲斷股、直徑變小等缺陷，嚴(yán)重影響泄洪設(shè)備安全運(yùn)行。為了保障設(shè)備安全，對(duì)泄洪閘工作門鋼絲繩進(jìn)行更換并進(jìn)行受力測(cè)試與調(diào)整，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，各鋼絲繩張力與平均張力偏差不得超過(guò)±10%，為進(jìn)一步提高安全系數(shù)，減小安全隱患，現(xiàn)凌津?yàn)┧姀S要求各鋼絲繩張力與平均張力偏差不得超過(guò)±5%。

3 測(cè)量方法

目前鋼絲繩張力測(cè)量的主要方法有：測(cè)力計(jì)測(cè)量法、振波計(jì)時(shí)法、標(biāo)記法、自動(dòng)液壓張力平衡裝置測(cè)定法等[4]。其中測(cè)力計(jì)測(cè)量法簡(jiǎn)單便捷，可直接測(cè)量出各鋼絲繩所受張力及張力差，故本次鋼絲繩張力測(cè)量采用測(cè)力計(jì)測(cè)量法。

本次鋼絲繩張力測(cè)量所采用的儀器為長(zhǎng)沙金碼測(cè)控科技股份有限公司研發(fā)的JMM-268索力動(dòng)測(cè)儀。鋼絲繩的受力情況和鋼絲繩的自振頻率、鋼絲繩的長(zhǎng)度、材料密度以及張力關(guān)系如下：

根據(jù)張力弦振動(dòng)公式：

其中：F—弦的自振頻率；

L—弦的長(zhǎng)度；

Ρ—弦的材料密度；

δ—弦的拉力。

由上式可知，明確了鋼絲繩的材料長(zhǎng)度以及振動(dòng)頻率相同，鋼絲繩的受力就相等。由此而得，鋼絲繩受力T與其震動(dòng)頻率F有如下關(guān)系：

其中：K—比例系數(shù)；

F—振動(dòng)頻率；

T—鋼絲繩拉力，kN。

當(dāng)閘門開(kāi)度確定后，鋼絲繩總受力=閘門重量。由公式（2）可得到泄洪閘鋼絲繩K值，如下式：

其中：T閘門重量=265 t

計(jì)算出K值后，再次利用（2）式即可求出每一份鋼絲繩所受的拉力。

4 鋼絲繩張力測(cè)量與調(diào)整

盤香式啟閉機(jī)區(qū)別于常規(guī)卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)的最大特征是其各根鋼絲繩之間是相互獨(dú)立的，因此在其受力調(diào)整過(guò)程中可單獨(dú)對(duì)每根鋼絲繩進(jìn)行調(diào)整[5]。泄洪閘閘門左臂右臂各有12根鋼絲繩，更換鋼絲繩后起降閘門運(yùn)行一個(gè)完整行程，保證每根鋼絲繩受力充分。隨后將閘門懸停在高于上游側(cè)水平面1.5 m處，對(duì)各鋼絲繩初始張力進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表1所示。從表中數(shù)據(jù)可以看出，各鋼絲繩之間的張力偏差較大，其最大差值達(dá)-22.1%，可見(jiàn)各鋼絲繩之間的受力不均勻，因此需對(duì)其受力進(jìn)行重新調(diào)整。

表1 泄洪閘鋼絲繩更換后初始數(shù)據(jù)

根據(jù)測(cè)得各鋼絲繩的張力偏差，對(duì)張力偏差超過(guò)±5%的鋼絲繩進(jìn)行受力調(diào)整。圖1所示為鋼絲繩與吊頭連接處示意圖，當(dāng)張力偏差為正時(shí)鋼絲繩過(guò)于繃緊，此時(shí)應(yīng)擰松調(diào)節(jié)螺母；當(dāng)張力偏差為負(fù)值時(shí)鋼絲繩過(guò)于松散，此時(shí)應(yīng)擰緊調(diào)節(jié)螺母。當(dāng)對(duì)鋼絲繩張力調(diào)節(jié)完畢后，起降閘門使其運(yùn)行一個(gè)完整行程，之后再重新測(cè)量各鋼絲繩受力情況，多次測(cè)量調(diào)整直至鋼絲繩受力符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。表2為各鋼絲繩最終調(diào)節(jié)后測(cè)得的數(shù)據(jù)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以看出，各鋼絲繩張力偏差均在±5%范圍內(nèi)，符合安全標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 吊頭連接處[5]

表2 泄洪閘鋼絲繩更換后調(diào)整數(shù)據(jù)

5 總結(jié)

（1）凌津?yàn)┧姀S泄洪閘采用盤香式啟閉機(jī)，各鋼絲繩之間相互獨(dú)立，每根鋼絲繩可單獨(dú)進(jìn)行受力調(diào)整；

（2）本次鋼絲繩受力測(cè)量方法采用測(cè)力計(jì)測(cè)量法，該法直觀便捷，可直接測(cè)量出各鋼絲繩張力及張力偏差；

（3）泄洪閘鋼絲繩更換后各鋼絲繩之間受力偏差較大，最大可達(dá)-22.1%。鋼絲繩經(jīng)過(guò)調(diào)整后各鋼絲繩之間的張力偏差均小于±5%，符合安全要求。