□劉清寬 李浩雨（河南省白沙水庫管理局）

固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)故障檢測及規(guī)范操作

□劉清寬 李浩雨（河南省白沙水庫管理局）

河南省白沙水庫輸水洞檢修閘門是固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，由于啟閉機(jī)起升高度為46 m，采用大倍率滑輪組和多層卷繞附設(shè)排繩裝置，在卷繞到的三四層時(shí)鋼絲繩出現(xiàn)咬繩、背股、滑落現(xiàn)象，產(chǎn)生很大的震動(dòng)和響聲，通過全面的檢測和重點(diǎn)排查相結(jié)合的方法對卷揚(yáng)式啟閉機(jī)進(jìn)行了故障檢測分析，找出了異響故障的多種原因，采取相應(yīng)措施，對該啟閉機(jī)設(shè)備進(jìn)行了更新改造。

固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)；故障檢測；改造措施；現(xiàn)代變頻技術(shù)；PLC控制

1 工程及閘門概況

河南省白沙水庫位于淮河流域沙潁河水系的潁河上游，壩址座落于河南省禹州市、登封市交界處白沙村，1951年興建，1953年建成運(yùn)行，1965年擴(kuò)建加固，1987年進(jìn)行輸水洞加固，2003年進(jìn)行水庫除險(xiǎn)加固。白沙水庫共有25扇閘門，22臺(tái)啟閉機(jī)，閘門型式有平板鋼閘門、弧形鋼閘門，啟閉機(jī)有卷揚(yáng)式、螺桿式、液壓式、門式四種形式。

白沙水庫輸水洞原工作閘門有上下兩層、四扇（每扇為1.75 m×1.75 m）油壓平面鋼閘門，閘室位于水下，為隱蔽工程，空間十分窄小，凈空又過低，導(dǎo)致拉桿及門葉不出門槽，多次發(fā)生閘門自動(dòng)滑落。因此1987年在輸水洞進(jìn)口原油壓閘門60 m處增建豎井鋼閘門，作為工作閘門。輸水洞出口液壓弧形鋼工作閘門建成后，原有工作閘門改為檢修閘門。

白沙水庫輸水洞進(jìn)口檢修門是一臺(tái)QP40T卷揚(yáng)式啟門機(jī)，由河南省水利勘測設(shè)計(jì)院于1987年設(shè)計(jì)。啟閉機(jī)的起升高度比較大，為46 m。由于空間位置不夠，為使啟閉機(jī)構(gòu)布置緊湊減輕機(jī)器重量，采用了大倍率滑輪組和多層卷繞附設(shè)排繩裝置。本啟閉機(jī)的排繩器是通過固定在卷筒軸端的齒輪、鏈輪傳給，進(jìn)出鋼絲繩由兩個(gè)小滾輪夾著導(dǎo)向，小滾輪安裝在滑動(dòng)架上，滑動(dòng)架套裝在兩根光杠上，在滑架的中間裝有一個(gè)帶圓軸的月牙板，月牙部分騎在絲桿的螺旋槽內(nèi)，而月牙板又可在滑架的圓柱孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣當(dāng)鏈輪驅(qū)動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，月牙板則帶動(dòng)滑架沿光杠左右螺紋槽在螺桿兩頭互相銜接平滑過渡，成為一條封閉螺旋槽體，這樣月牙板沿一條螺紋槽滑動(dòng)到終點(diǎn)時(shí)自然轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度進(jìn)入相反的另一條螺紋槽線，從而實(shí)現(xiàn)反向排繩。

2 故障檢測排查

根據(jù)啟閉機(jī)形式和現(xiàn)場查勘的情況，啟閉機(jī)異響故障檢測的依據(jù)分別是中華人民共和國《水利水電制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》（SL381-2007）、《水工鋼閘門和啟閉機(jī)安全檢測技術(shù)規(guī)程》（SL101-2014）和設(shè)計(jì)圖紙，設(shè)備使用安裝說明以及其它相關(guān)技術(shù)資料等。

經(jīng)現(xiàn)場觀查與測量，排繩器的直線運(yùn)行速度與鋼絲繩纏繞速度基本相同，但在各層的拐點(diǎn)處排繩器的運(yùn)行軌跡與鋼絲繩的纏繞軌跡出現(xiàn)偏差，即鋼絲繩在拐點(diǎn)處的軌跡需要時(shí)間較長而排繩器無法模擬出該狀態(tài)的軌跡，從而使得每到該拐點(diǎn)時(shí)鋼絲繩纏繞慢，而排繩器運(yùn)行速度快，導(dǎo)致排繩器運(yùn)行逐漸超前，到第五層時(shí)出現(xiàn)入繩角度過大，造成排繩混亂的問題。同時(shí)左右卷筒存在制造誤差，左卷筒固定端出繩臺(tái)階較高，造成該處出繩高于右卷筒，當(dāng)鋼絲繩在此拐點(diǎn)出現(xiàn)跳繩現(xiàn)象，以致后面的排繩規(guī)律與右卷筒不一致。

該啟閉機(jī)自投入運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)鋼絲繩存在咬繩、背股、脫落產(chǎn)生振動(dòng)等現(xiàn)象，對啟閉機(jī)和閘門產(chǎn)生了很大的影響，調(diào)整發(fā)現(xiàn)鋼絲繩在一二層進(jìn)出卷筒過程中入繩偏角過小，三四層進(jìn)出卷筒的角度基本合適，調(diào)整時(shí)若不能確保一二層的鋼絲繩進(jìn)出卷筒偏角，則三四五層的入繩角度就出現(xiàn)較大偏差，排繩混亂，若保證三四層進(jìn)出卷筒的偏角在左右兩端方向上都≤3.50°，就會(huì)出現(xiàn)一層二層入繩角度過小出卷筒過程中會(huì)相互擠壓、剪切，這將極大地加大鋼絲繩的磨損而減低壽命，產(chǎn)生的振動(dòng)對啟閉機(jī)及閘門造成影響，同時(shí)由于兩卷筒制造時(shí)存在誤差，使得鋼絲繩固定端出繩規(guī)律不一致造成兩卷筒纏繞不同步。

3 故障分析及處理

由于多層纏繞對軌跡要求較為嚴(yán)格，而雙螺旋絲杠采用固定的轉(zhuǎn)速輸入無法滿足鋼絲繩排列軌跡的要求，因而采用老的驅(qū)動(dòng)方式將無法滿足鋼絲繩排列整齊的要求，這也是20世紀(jì)90年代后大楊程啟閉機(jī)取消排繩器而采用德國發(fā)明的“來邦斯”折線卷筒的主要原因。

但對于該機(jī)若采用“來邦斯”折線卷筒，則會(huì)使得該啟閉機(jī)報(bào)廢，重新制造新的啟閉機(jī)，同時(shí)對門孔及閘室結(jié)構(gòu)進(jìn)行大范圍的改動(dòng)，費(fèi)用較大。為此提出電控排繩器的方案，采用現(xiàn)代科技:變頻、PLC及反饋等手段使得排繩器的運(yùn)行軌跡與鋼絲繩排列軌跡基本相同，從而保證卷筒排繩整齊。該方案的優(yōu)點(diǎn)是成本較低，啟閉機(jī)改動(dòng)較小。

首先，通過信號(hào)采集裝置檢測啟閉機(jī)停止、起升或下降狀態(tài)以及起升或下降的速度，將采集到的信號(hào)傳遞傳入控制柜PLC。然后，控制柜PLC根據(jù)采集到的信號(hào)，控制動(dòng)力裝置的停止、正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)狀態(tài)以及正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的速度，進(jìn)而通過動(dòng)力裝置帶動(dòng)排繩器的停止、正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)狀態(tài)以及正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的速度，使排繩器的螺母運(yùn)行軌跡與卷筒纏繞入繩或出繩軌跡保持同步，保證鋼絲繩纏繞入繩或出繩卷筒偏角在合理的范圍內(nèi)，使得卷筒鋼絲繩排列整齊，延長鋼絲繩使用壽命。還應(yīng)對本電氣設(shè)備進(jìn)行周期性的各項(xiàng)檢查及保養(yǎng)，消除隱患，確保其性能正常。

4 規(guī)范操作運(yùn)用

在啟閉機(jī)調(diào)試或PLC故障情況下可采用手動(dòng)控制，啟閉機(jī)設(shè)有下列電氣保護(hù)裝置：短路保護(hù)、過流保護(hù)、失壓保護(hù)、缺相保護(hù)、限位保護(hù)、過載保護(hù)、和斷開總電源的緊急開關(guān)以及聯(lián)鎖保護(hù)。

排繩機(jī)構(gòu)控制箱面板上的黃色EL1燈燃亮并且紅色EL3燈熄滅的情況下，可在排繩機(jī)構(gòu)控制箱面板上進(jìn)行輸水洞檢修閘門啟閉機(jī)的相關(guān)操作。

4.1 啟門

需要啟門時(shí)，按下排繩機(jī)構(gòu)控制箱面板上的啟門按鈕（BS2），則啟閉機(jī)啟門，此時(shí)觸摸屏里顯示啟門運(yùn)行中且閃爍。當(dāng)啟門到上限時(shí)觸摸屏里顯示到上限且閃爍，并自動(dòng)停止啟門。

4.2 閉門

需要閉門時(shí)，按下排繩機(jī)構(gòu)控制箱面板上的閉門按鈕（BS3），則啟閉機(jī)閉門，此時(shí)觸摸屏里顯示閉門運(yùn)行中且閃爍。當(dāng)閉門到下限時(shí)觸摸屏里顯示到下限且閃爍，并自動(dòng)停止閉門。

4.3 停止

在啟門或閉門運(yùn)行中需要停止時(shí)，按下排繩機(jī)構(gòu)控制箱面板上的停止按鈕（BS1），則啟閉機(jī)停止啟門或閉門，此時(shí)觸摸屏里顯示啟門停、閉門停。

4.4 變頻復(fù)位

在排繩機(jī)構(gòu)運(yùn)行中當(dāng)排繩機(jī)構(gòu)控制箱面板上紅色EL3燈燃亮?xí)r，在排除變頻故障后按下排繩機(jī)構(gòu)控制箱面板上觸摸屏里的變頻復(fù)位按鈕，則對變頻器復(fù)位操作，變頻復(fù)位成功后紅色EL3燈應(yīng)熄滅。

4.5 鋼絲繩排繩角度調(diào)整

在啟門或閉門運(yùn)行中若發(fā)現(xiàn)鋼絲繩排繩角度偏差較大時(shí)，則應(yīng)立刻進(jìn)行排繩機(jī)構(gòu)鋼絲繩排繩角度調(diào)整。其調(diào)整方法如下：

在排繩機(jī)構(gòu)控制箱面板上按下閉門按鈕（BS3）使啟閉機(jī)運(yùn)行至下限位，到下限位時(shí)啟閉機(jī)會(huì)自動(dòng)停止閉門，之后排繩機(jī)構(gòu)會(huì)繼續(xù)運(yùn)行，自動(dòng)調(diào)整鋼絲繩排繩角度，直到調(diào)整到合適角度后排繩機(jī)構(gòu)才會(huì)停止運(yùn)行。

5 結(jié)語

水庫閘門機(jī)電工作是保證水庫安全度汛的重要保障。通過對白沙水庫輸水洞工作閘門和檢修閘門固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)的運(yùn)行、檢測、故障處理以及規(guī)范操作，使白沙水庫大壩的防洪安全性得到了很大提高。水庫工程運(yùn)行管理時(shí)刻牢記“安全第一，預(yù)防為主”的方針，克服麻痹思想和僥幸心理，嚴(yán)格按照機(jī)電操作規(guī)程和固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)操作規(guī)范使用，把做好水庫閘門機(jī)電工作做為水庫安全度汛、保障下游人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的主要目標(biāo)。

TV664

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1673-8853（2017）11-0076-02

劉清寬（1964.7-），男，工程師，長期從事水利水電工程管理工作。

2017-9-13

編輯：劉長垠