劉華進

大型泵站閘門應(yīng)急快關(guān)扳手的技術(shù)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(shè)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(yīng)急快關(guān)技術(shù)要求

1.閘門快關(guān)工作原理

高港泵站水泵工作閘門的快關(guān)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?shù)炔考?。其各部件的連接關(guān)系是：瓦塊一8，瓦塊二9分別與拉桿一6、拉桿二7鉸聯(lián)，拉桿一6、拉桿二7下支點與底座鉸聯(lián)，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(gòu)運轉(zhuǎn)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(tài)下實現(xiàn)快落。

2.閘門技術(shù)故障

當電氣控制元件發(fā)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(guān)閉截流，從而出現(xiàn)水泵飛車現(xiàn)象。

三、技術(shù)措施

根據(jù)制動器工作原理，啟閉式卷揚機閘門的關(guān)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(xiàn)快落關(guān)閉。

利用平底從動件凸輪機構(gòu)原理，以定位銷軸2為凸輪回轉(zhuǎn)中心，以主彈簧框架5為平底從動件，以不產(chǎn)生剛性和柔性沖擊的正弦加速運動規(guī)律，結(jié)合凸輪偏心增力機構(gòu)的設(shè)計方法，設(shè)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(guān)扳手，由把手、片狀凸輪部分組成，片狀凸輪設(shè)有U型卡槽，卡槽與制動器的定位銷軸相配，快關(guān)扳手以定位銷軸為基準轉(zhuǎn)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(xiàn)扳手轉(zhuǎn)動靈活并可靠定位。采用對稱結(jié)構(gòu)，無需分辨方向。

轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(tài)。

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(guān)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(jù)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(jù)表中數(shù)據(jù)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(jié)語

本技術(shù)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(jié)構(gòu)簡單、重量輕等特點，實現(xiàn)了卷揚式啟閉機閘門能手動操作關(guān)閉，確保了大型泵站機組的安全運行（注：本技術(shù)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(guān)扳手》，專利號：ZL201420372193.9）

（作者單位：江蘇省泰州引江河管理處 225321）