王繼濤

（河南省白龜山水庫(kù)管理局，河南　平頂山　467031）

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白龜山水庫(kù)固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)鋼絲繩繩孔封閉裝置的理論與實(shí)踐

王繼濤

（河南省白龜山水庫(kù)管理局，河南平頂山467031）

摘要：本文介紹了一種水利工程中固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)鋼絲繩繩孔的封閉裝置，這種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、使用方便，能夠?qū)⒗K孔封閉而又不影響鋼絲繩運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)和閘門(mén)控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，有效減輕操作人員勞動(dòng)量和避免操作失誤而產(chǎn)生的故障隱患。

關(guān)健詞：白龜山水庫(kù)；固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)；封閉裝置

1　工程概述

白龜山水庫(kù)是綜合治理沙潁河的水利樞紐工程，水庫(kù)總庫(kù)容9.22億m3，是一座以防洪為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)和城市供水綜合利用的大（Ⅱ）型年調(diào)節(jié)半平原水庫(kù)。水庫(kù)的泄洪閘由7孔帶胸墻的開(kāi)敞式出流閘孔組成，安裝11m×10m弧形鋼閘門(mén)7扇，控制下泄流量7 105m3/s。閘門(mén)采用雙吊點(diǎn)固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)控制，每個(gè)吊點(diǎn)采用2根鋼絲繩連接至卷筒。

2　問(wèn)題的提出

2.1不可避免的孔洞

當(dāng)啟閉機(jī)采用固定卷?yè)P(yáng)式，閘門(mén)采用弧形閘門(mén)時(shí)，閘門(mén)開(kāi)啟時(shí)閘門(mén)向上運(yùn)動(dòng)，閘門(mén)的吊點(diǎn)即向上又向前移動(dòng)，鋼絲繩的運(yùn)動(dòng)分兩個(gè)方向，一是隨著吊點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，一是隨著鋼絲繩的纏繞向卷筒中間運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)觞c(diǎn)上升超過(guò)轉(zhuǎn)軸的水平連線時(shí)，鋼絲繩則隨著吊點(diǎn)和卷筒的運(yùn)動(dòng)向后且繼續(xù)向里運(yùn)動(dòng)。所以，閘門(mén)啟閉過(guò)程中鋼絲繩的運(yùn)動(dòng)形成了一個(gè)不規(guī)則的弧線，因此固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)的工作橋底部不能全部封閉，易自然形成一個(gè)孔洞。起升高度越大，留下的孔洞越大。

2.2孔洞帶來(lái)的隱患

當(dāng)啟閉機(jī)采用固定卷?yè)P(yáng)式，鋼絲繩自卷筒穿過(guò)工作橋連接閘門(mén)吊耳時(shí)，必然在工作橋底部留下鋼絲繩啟閉閘門(mén)運(yùn)動(dòng)軌跡的孔洞，工作橋底部無(wú)法完全封閉。飛鳥(niǎo)、老鼠等動(dòng)物通過(guò)這個(gè)孔洞進(jìn)入啟閉室內(nèi)部，對(duì)機(jī)電設(shè)備線路造成潛在的安全隱患，同時(shí)灰塵雜物的進(jìn)入、踩踏的油污給工程管理中機(jī)電設(shè)備的維護(hù)增加了困難［1］。

2.3原有封孔裝置的缺陷

原有封孔裝置是依靠人工，當(dāng)閘門(mén)全部關(guān)閉時(shí)，操作人員跳入機(jī)座內(nèi)，拿木塊封閉孔口，木塊的形狀剛好封閉孔口。當(dāng)需要開(kāi)啟閘門(mén)時(shí)，操作人員應(yīng)先啟跳入機(jī)座內(nèi)，拿開(kāi)封閉孔口的木塊，方可啟閉閘門(mén)。這種操作方法，十分不便，特別有時(shí)操作人員忘記，沒(méi)有拿掉木塊，對(duì)閘門(mén)進(jìn)行啟閉時(shí)，就會(huì)使保護(hù)鋼絲繩的護(hù)膜撕裂，使其失去保護(hù)作用，造成不必要的損壞。同時(shí)，木塊使用以后，還會(huì)影響到整體工程環(huán)境的美觀。

針對(duì)上述問(wèn)題，白龜山水庫(kù)閘門(mén)運(yùn)行管理人員設(shè)計(jì)了一種用于固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)鋼絲繩繩孔封閉裝置，解決上述技術(shù)問(wèn)題。

圖1　封閉裝置結(jié)構(gòu)示意圖

3　新型封閉裝置的結(jié)構(gòu)與工作原理

3.1新型封閉裝置的結(jié)構(gòu)

新型封閉裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中主要部件包括電動(dòng)減速一休機(jī)、傳動(dòng)齒輪、軸承及軸承座、絲杠，螺母、封閉板、撥叉、防誤操作開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、主控制器和主令控制器等組成。在該裝置中，電動(dòng)減速一體機(jī)1提供開(kāi)關(guān)繩孔封閉裝置的動(dòng)力，通過(guò)傳動(dòng)齒輪2、3帶動(dòng)絲杠5旋轉(zhuǎn)。當(dāng)絲杠5旋轉(zhuǎn)時(shí)，可帶動(dòng)螺母8、9在水平方向做相對(duì)或相反方向的直線運(yùn)動(dòng)，在螺母8、9上固定有封閉繩孔的鋼板6、7，封閉繩孔的鋼板6、7隨著螺母做水平的開(kāi)或閉的運(yùn)動(dòng)。封閉板6、7上部固定有撥叉12、13，隨著封閉板運(yùn)動(dòng)到設(shè)定位置時(shí)，推動(dòng)行程開(kāi)關(guān)和防誤操作開(kāi)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)，防止操作人員在沒(méi)有開(kāi)啟封孔裝置的情況下進(jìn)行啟閉閘門(mén)所造成的損壞。

為使螺母在水平方向做相對(duì)或相反的運(yùn)動(dòng)，絲杠兩端的螺紋應(yīng)具有相反的旋向，即一端螺紋是左旋，另一端螺紋為右旋。同時(shí)，保證絲杠固定在兩端的軸承上，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)螺母就會(huì)沿絲杠做相對(duì)或相反的直線運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，為增加絲杠的使用壽命，絲杠的螺紋車(chē)制成梯形［2］。

3.2新型封閉裝置的工作原理

新型封閉裝置的工作原理見(jiàn)圖2。當(dāng)需要開(kāi)啟封孔裝置時(shí)，按下開(kāi)啟按鈕ST1，接觸器KM1線圈通電，接觸器KM1主觸頭吸合，封孔裝置電機(jī)接通電源，輸出動(dòng)力。同時(shí)，接觸器的常閉開(kāi)關(guān)KM1閉合，保持KM1線圈通電，保證封孔裝置電機(jī)接通電源，持續(xù)輸出動(dòng)力。電機(jī)輸出的動(dòng)力，通過(guò)齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)絲杠順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠則帶動(dòng)螺母沿絲杠水平方向相背運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)固定在螺母上的封閉板呈相反方向運(yùn)動(dòng)，使繩孔逐漸打開(kāi)。當(dāng)封閉板到達(dá)全開(kāi)位置時(shí)，固定在封閉板上的拔叉觸發(fā)行程開(kāi)關(guān)SR14（SR15為備用行程開(kāi)關(guān)）動(dòng)作，KM1線圈斷電，KM1主觸頭斷開(kāi)，使主電路斷電，電機(jī)停轉(zhuǎn)，自動(dòng)控制繩孔開(kāi)啟到位。

當(dāng)需要關(guān)閉封孔裝置時(shí)，按下關(guān)閉按鈕ST2，接觸器KM2線圈通電，接觸器KM2主觸頭吸合，封孔裝置電機(jī)接通電源，電機(jī)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)輸出動(dòng)力。同時(shí)，接觸器KM2常開(kāi)觸頭閉合，使KM2線圈保持通電，保證電機(jī)連續(xù)輸出動(dòng)力。通過(guò)傳動(dòng)齒輪傳送動(dòng)力，帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)。絲杠旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺母沿絲杠水平方向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)固定在螺母上的封閉板一起運(yùn)動(dòng)，使繩孔關(guān)閉。到達(dá)全關(guān)位置時(shí)，固定在封閉板上的拔叉觸發(fā)行程開(kāi)關(guān)SR16動(dòng)作，使KM2線圈斷電，KM2主觸頭斷開(kāi)，主電路斷電，電機(jī)停轉(zhuǎn)，自動(dòng)控制繩孔關(guān)閉到位。

為防止行程開(kāi)關(guān)SR14、SR16出現(xiàn)故障，不能自動(dòng)控制到位停機(jī)，造成機(jī)件的損壞，在實(shí)際安裝中，分別在SR14、SR16兩端并聯(lián)行程開(kāi)關(guān)SR15和SR17做為備用控件。

4　新型封閉裝置的技術(shù)改進(jìn)

4.1封閉裝置與閘門(mén)自動(dòng)控制電路的聯(lián)動(dòng)

在實(shí)際運(yùn)用中，要求在封閉裝置沒(méi)有打開(kāi)或開(kāi)度沒(méi)有達(dá)到設(shè)定值時(shí)，啟閉機(jī)不能提升閘門(mén)；當(dāng)封閉裝置關(guān)閉到設(shè)定開(kāi)度或全關(guān)時(shí)啟閉機(jī)不能再下落閘門(mén)。為實(shí)現(xiàn)這種功能，保證操作人員因忘記或疏忽，在未打開(kāi)封閉裝置時(shí)啟閉閘門(mén)或在封閉裝置關(guān)閉時(shí)，向下降落閘門(mén)而造成設(shè)備的損壞，為實(shí)現(xiàn)該控制功能，在閘門(mén)提升控制線路中串入防開(kāi)誤動(dòng)開(kāi)關(guān)SR18的常開(kāi)觸點(diǎn)，在降落控制線路中串入防關(guān)誤動(dòng)開(kāi)關(guān)SR19的常閉開(kāi)關(guān)。

當(dāng)封閉裝置在全關(guān)位置時(shí)，防開(kāi)誤動(dòng)開(kāi)關(guān)SR18的常開(kāi)觸點(diǎn)串在提升控制線路中，按下提升按鈕ST3時(shí)控制線路不通，可以防止在未開(kāi)啟封孔裝置下開(kāi)啟閘門(mén)，發(fā)生誤操作。封閉裝置在全關(guān)位置時(shí)，防關(guān)誤動(dòng)開(kāi)關(guān)SR19在封閉板關(guān)閉時(shí)，由于撥叉推動(dòng)SR19的撞頭，使SR19常閉開(kāi)關(guān)觸頭斷開(kāi)，這時(shí)下降控制電路斷開(kāi)，即使按下下降落按鈕ST4，控制線路不通電，閘門(mén)不會(huì)下落，從而避免在封閉裝置全關(guān)位置時(shí)向下降落閘門(mén)而引起的錯(cuò)誤操作。

當(dāng)閘門(mén)需要開(kāi)啟時(shí)，先按下封閉裝置的開(kāi)啟按鈕ST1，封閉板開(kāi)啟一定的開(kāi)度，撥叉隨封閉板離開(kāi)防關(guān)誤動(dòng)開(kāi)關(guān)SR19的撞頭，防關(guān)誤動(dòng)開(kāi)關(guān)SR19常觸閉點(diǎn)閉合。這時(shí)閘門(mén)下降控制電路已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，按下閘門(mén)關(guān)閉按鈕ST4，閘門(mén)可以向下降落；當(dāng)封閉板繼續(xù)開(kāi)啟時(shí)，撥叉推動(dòng)防開(kāi)誤動(dòng)開(kāi)關(guān)SR18撞頭，使SR18常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，這時(shí)閘門(mén)上升控制電路準(zhǔn)備就緒，只要按下提升按鈕ST3，就可提升閘門(mén)。封閉板繼續(xù)開(kāi)啟，撥叉推動(dòng)限位開(kāi)關(guān)SR14撞頭動(dòng)作，使限位開(kāi)關(guān)SR14常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM1線圈斷電，KM1主觸點(diǎn)斷開(kāi)，封閉裝置到位停機(jī)。

當(dāng)閘門(mén)全關(guān)到位時(shí)，按下封閉裝置的關(guān)閉按鈕ST2，封閉板關(guān)閉，撥叉離開(kāi)SR18的撞頭，SR18常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，此時(shí)閘門(mén)提升控制線路處于斷開(kāi)狀態(tài)，即使按下閘門(mén)提升按鈕ST3，閘門(mén)也不能提升，從而保證閘門(mén)操作的安全。當(dāng)封閉板繼續(xù)關(guān)閉到一定開(kāi)度時(shí)，撥叉推動(dòng)防關(guān)誤動(dòng)開(kāi)關(guān)SR19的撞頭，使SR19常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，閘門(mén)下降控制線路處于斷開(kāi)狀態(tài)，即使按下閘門(mén)下降按鈕ST4，閘門(mén)也不能關(guān)閘，從而防止誤操作，保證閘門(mén)操作安全。封閉板繼續(xù)關(guān)閉到全關(guān)位置，撥叉推動(dòng)限位開(kāi)關(guān)SR16撞頭動(dòng)作，SR16常閉觸頭斷開(kāi)，封閉裝置到位停機(jī)。

4.2增設(shè)手動(dòng)螺母

在傳動(dòng)齒輪側(cè)絲杠一端開(kāi)花鍵槽，使傳動(dòng)齒輪在絲杠上能左右移動(dòng)，這樣齒輪能與電機(jī)輸出軸上的齒輪嚙合或脫開(kāi)。在絲杠的另一端設(shè)置一小螺母。通常齒輪嚙合依靠電力驅(qū)動(dòng)開(kāi)閉封閉裝置；當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，可脫開(kāi)齒輪，用手轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠另一端的小螺母，人力開(kāi)關(guān)封閉裝置，保證繩孔的正常開(kāi)關(guān)，不影響閘門(mén)的正常啟閉。

4.3增加遙控操作方式

增加遙控發(fā)射和接收裝置，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作。實(shí)現(xiàn)設(shè)備遙控、主令控制器、手動(dòng)3種操作方式。遙控方式可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作，一臺(tái)或多臺(tái)同時(shí)啟閉。主令控制器方式可現(xiàn)地操作一臺(tái)機(jī)啟閉，手動(dòng)操作方式作為一種出現(xiàn)故障時(shí)的臨時(shí)啟閉方式。多種操作方式保證封閉裝置安全運(yùn)行，確保啟閉機(jī)能正常的啟閉。

4.4涂刷油脂，加強(qiáng)潤(rùn)滑

在齒輪、絲杠上涂刷油脂，加強(qiáng)潤(rùn)滑，減少阻力和噪聲。

圖2　新型封閉裝置的工作原理圖

5　改造后的效果

工作橋繩孔改造后，消除了潛在的安全隱患，并使設(shè)備整體工程環(huán)境更加美觀，操作運(yùn)行更加靈活。另外，封孔裝置和閘門(mén)啟閉控制系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的聯(lián)動(dòng)，提高了自動(dòng)化管理水平。

參考文獻(xiàn)：

［1］朱躍安，徐建峰.一起大壩弧形閘門(mén)啟閉機(jī)拒動(dòng)電氣故障分析［J］.小水電，2006（2）：66-67.

［2］黃堅(jiān)華，何孝德.黃龍帶水庫(kù)溢洪閘門(mén)自動(dòng)啟閉控制系統(tǒng)的建設(shè)與運(yùn)用［J］.中國(guó)西部科技，2008（14）：18-20.

中圖分類(lèi)號(hào)：TV664

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-5168（2016）01-0092-03

收稿日期：2015-12-21

作者簡(jiǎn)介：王繼濤（1974-），男，本科，副主任，閘門(mén)運(yùn)行技師，研究方向：水利自動(dòng)化工程。

Bai Gui Mountain Reservoir Fixed Hoist Wire Rope Winding Type Rope Hole Sealing Device of the Theory and Practice

Wang Jitao
（Baigui Mountain Reservoir Administration in Henan Province，Pingdingshan Henan 467031）

Abstract:This paper introduced a kind of water conservancy project in fixed winding type hoist wire rope hole seal?ing device,the device has simple structure,installation,use convenient,which can will affect wire rope hole closed without movement,at the same time and the gate control system linkage to realize automation control,effectively re?duce the operator labor and avoid misoperation caused the problems.

Keywords:Baigui mountain reservoirs；fixed winding type hoist；sealing device