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(jié)構(gòu)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(lián)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(lián)動啟閉，采用弧門啟閉機布置形式，單邊單根鋼絲繩，利用轉(zhuǎn)向輪結(jié)構(gòu)，串聯(lián)起兩扇閘門，實現(xiàn)聯(lián)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(jié)合了上面兩種啟閉機的優(yōu)點，采用離合單卷筒、平門卷揚機、上下聯(lián)動布置形式。該啟閉機體積小，重量輕，運行可靠，經(jīng)濟實用。本文針對該啟閉機的傳動機構(gòu)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(lián)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(jīng)常被使用，他是平板門在工程布置上的延伸和發(fā)展。其主要優(yōu)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(jié)省投資。

上下扉閘門常用的啟閉機布置形式有單獨啟閉、聯(lián)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(lián)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(lián)動啟閉布置形式，上、下扉閘門通過轉(zhuǎn)向滑輪和鋼絲繩串聯(lián)在一起，用一臺啟閉機實現(xiàn)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(lián)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(guān)下扉后關(guān)上扉。這種聯(lián)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(lián)布置形式，布置空間也較大，啟門速度慢，鋼絲繩要經(jīng)過轉(zhuǎn)向滑輪、動滑輪組等傳動機構(gòu)，鋼絲繩易磨損，工作橋面布置凌亂。

我們結(jié)合上述啟閉機布置形式，并對前兩種啟閉方式進行了優(yōu)化組合，提出了采用離合單卷筒、平門卷揚機、上下聯(lián)動布置形式。根據(jù)工程實際，在布置形式上采用聯(lián)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(jīng)過不斷的優(yōu)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(shù)原理

我省采用上下扉門的大多數(shù)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(shù)少。因此，如采用雙機獨立啟閉上下扉門就顯得不經(jīng)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(xiàn)主卷筒獨立轉(zhuǎn)動或主次卷筒聯(lián)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(qū)動裝置。

3 啟閉機設計主要技術(shù)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(jié)構(gòu)設計、電氣控制和安全保護裝置等進行了研究，編制了技術(shù)先進、設計新穎、措施全面、切實可行的技術(shù)方案。并對關(guān)鍵技術(shù)問題進行了認真對待和處理。

（1）大扭矩主次卷筒離合技術(shù)處理。主次卷筒通過離合器的接合或分離實現(xiàn)主次卷筒的聯(lián)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(xiàn)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(shù)處理。如何保證上扉門兩吊點的同步是直接關(guān)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(xiàn)對次卷筒的制動。同時，通過安裝調(diào)試，使得限位擋塊處在擱置狀態(tài)時，左右次卷筒上的離合器齒口處于同樣的位置狀態(tài)。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(lián)動位置存在一定誤差的情況下，仍能實現(xiàn)離合器的接合。

（3）電氣控制及安全保護技術(shù)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(xiàn)現(xiàn)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(tǒng)，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(fā)生。

4 啟閉機設計主要技術(shù)創(chuàng)新和特點

4.1 主要技術(shù)創(chuàng)新點

在常規(guī)QP系列平門啟閉機基礎上進行技術(shù)創(chuàng)新改造，將主次兩套卷揚裝置通過離合機構(gòu)集成到一套驅(qū)動裝置上，并研發(fā)配套控制系統(tǒng),來實現(xiàn)下扉門單獨啟閉和上下扉門的聯(lián)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(shù)和安全保護裝置等重要技術(shù)問題。

4.2 主要技術(shù)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(lián)動啟閉，摒棄保養(yǎng)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(jié)構(gòu)尺寸比兩臺單獨啟閉的機架大大減小，設備布置整體較協(xié)調(diào)。

（2）高效節(jié)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(xiàn)一臺啟閉機開啟上下扉兩扇閘門，啟閉靈活，高效節(jié)能。

（3）保養(yǎng)簡單，外觀協(xié)調(diào)。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(yè)化生產(chǎn)的大速比啟閉機一級傳動，整體質(zhì)量提高，基本無需保養(yǎng)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(xiàn)了單臺驅(qū)動系統(tǒng)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(guān)實現(xiàn)閘門自動開啟控制，通過加設荷重傳感器，實現(xiàn)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(xiàn)閘門開啟、鎖定、脫鎖等系列聯(lián)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(jié)語

離合單卷筒卷揚式啟閉機，利用一套動力機構(gòu)實現(xiàn)下扉門獨立啟閉和上下扉門聯(lián)動二種方式。優(yōu)化了啟閉機構(gòu)、節(jié)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(fā)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(jīng)濟、可靠的啟閉方式?？稍陬愃扑l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

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1672-2469(2014)07-0096-02

丁軍（1967年—），男，高級工程師。