陳 飛，陳 鋒，狄祖興

（常州市長江堤防工程管理處，江蘇 常州 213127）

0 引言

閘門啟閉機形式有卷揚機式、液壓啟閉機式，卷揚機式啟閉機用于自重比較輕的閘門，若大型閘門自重比較重，需用液壓啟閉機來啟閉。大型升臥式閘門啟閉需用鋼絲繩對閘門進行升降，鋼絲繩受閘門的啟閉運行以及溫度的影響會有一定距離的伸長，鋼絲繩伸長較長將給閘門運行及啟閉機系統(tǒng)帶來安全隱患[1-2]。

1 工程概況

澡港水利樞紐，位于太湖流域湖西，沿江主要河道澡港河，距長江口200 m，工程主要包括1座單孔凈寬16 m設(shè)計流量100 m3/s節(jié)制閘，1座閘口寬12 m、閘室寬16 m、長190 m套閘和1座2×20 m3/s雙向泵站組成。船閘、節(jié)制閘閘門采用鋼絲繩液壓啟閉機，泵站閘門采用液壓桿啟閉機。

2 閘門啟閉機結(jié)構(gòu)原理

澡港水利樞紐船閘計通航能力為500 t級，設(shè)計最高水位6.84 m，最低通航水位1.77 m，閘門為平板鋼閘門，輸水方式為門底輸水，閘門自重為45 t，由于閘門自重比較重且閘門啟閉形式為升臥式，故不能使用卷揚式啟閉機或者是立式液壓啟閉機，因此采用雙吊點臥式液壓啟閉機，澡港船閘采用的是QPPY-I-2×1250-7.4型液壓啟閉機，其示意圖見圖1。

QPPY-I-2×1250-7.4型液壓啟閉機，啟門力為125 t，最大行程為7.4 m，閘門雙吊點分別使用2根鋼絲繩（A、B）連接，繞過一組定滑輪再繞過油缸動滑輪與機架固定，通過組合滑輪，油缸的行程與作用力可以減半，油缸做橫向運動，閘門做升臥運動（如圖1）。

3 運行中存在的問題及調(diào)節(jié)措施

澡港樞紐船閘使用的鋼絲繩為6×37+FC-47鍍鋅麻芯鋼絲繩，由于閘門自重比較重，閘門經(jīng)過長時間的啟閉運行，閘門鋼絲繩有一定的伸縮性導(dǎo)致啟閉閘門的2根鋼絲繩不一樣長，從實際運行情況來看，伸長距離也不一樣長，通常長鋼絲繩B伸長距離比短鋼絲繩A伸長距離長，這樣就導(dǎo)致了閘門兩吊點不平行，吊點有水平上下差，使閘門在啟閉過程中出現(xiàn)傾斜，使得閘門啟門力加大，加大啟門負荷及鋼絲繩的載荷，出現(xiàn)閘門滾輪卡死、啟閉機活塞桿跑偏、油封拉壞等現(xiàn)象，導(dǎo)致安全隱患，嚴重影響啟閉機的使用壽命。

出現(xiàn)以上現(xiàn)象，可通過鋼絲繩調(diào)節(jié)器C，調(diào)節(jié)鋼絲繩長度（如圖2），當(dāng)2根鋼絲繩伸長，產(chǎn)生吊點水平差H時，一般情況下調(diào)節(jié)長鋼絲繩調(diào)節(jié)器，也就是在油缸下方與鋼絲繩B連接的調(diào)節(jié)器。判斷閘門鋼絲繩是否需要調(diào)節(jié)的方法為：一是通過閘門閉門到底時看閘門兩邊哪邊先到底，如果閘門兩邊到底時有先后順序就說明閘門運行不平整有傾斜，閘門吊點有水平差（閘門先到底的那邊吊點的鋼絲繩需要收緊，一般為長鋼絲繩B）；二是當(dāng)閘門關(guān)到底時觀測啟閉機油缸上下方的鋼絲繩，看其松緊程度，如果很松就說明要調(diào)節(jié)；三是在閘門啟門過程中聽聲音，如果啟門聲音很大，閘門有卡澀現(xiàn)象，說明閘門側(cè)偏，鋼絲繩也需要調(diào)節(jié)。

圖1 閘門啟閉機示意圖

圖2 閘門鋼絲繩調(diào)節(jié)器

調(diào)節(jié)時，首先將調(diào)節(jié)螺帽2向兩邊旋，使其與調(diào)節(jié)螺桿2有D1=D2的距離，吊點水平差H=D1+D2，然后再向下旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿，這樣兩邊的螺桿1就同時向中間旋進，起到收緊作用，反之就是松開鋼絲繩。實際情況中，閘門吊點水平差H是很難測出的，只能根據(jù)閘門的運行情況，一般每次調(diào)節(jié)距離D1=D2=10 mm，然后讓閘門啟閉幾次，在啟閉過程中閘門會自動適應(yīng)調(diào)整，這樣小距離多次調(diào)節(jié)，直到閘門運行異常消失。

澡港樞紐船閘閘門鋼絲繩調(diào)節(jié)器連接螺桿3長為L1+L2=L3+L4=500 mm，在安裝過程中為了安全，連接螺桿3必需旋進調(diào)節(jié)螺桿1內(nèi)的長度不能小于L2=L3=250 mm，由于鋼絲繩的拉力，連接螺桿3必需與調(diào)節(jié)螺桿1可靠連接。因此，通常情況下是禁止以旋松鋼絲繩來達到吊點水平，如果旋松鋼絲繩，當(dāng)L2=L3且小于250 mm時會帶來安全隱患。在調(diào)節(jié)過程中，調(diào)節(jié)距離D1必需與D2相等，保持連接螺桿兩邊的余量相等，因此在調(diào)節(jié)過程中必須固定好兩邊的連接螺桿3，確保不在調(diào)節(jié)過程中跟隨調(diào)節(jié)桿轉(zhuǎn)動，如果跟隨轉(zhuǎn)動導(dǎo)致L1與L4不相等，經(jīng)過多次調(diào)節(jié)最后L1和L4有一邊全部旋進調(diào)節(jié)桿內(nèi)，另一邊沒有旋進，就會導(dǎo)致鋼絲繩調(diào)節(jié)余量變少，必需把兩邊連接螺桿全部退出重新進行調(diào)節(jié)。

鋼絲繩伸長是一種結(jié)構(gòu)缺陷，對鋼絲繩及閘門啟閉設(shè)備危害很大，一般的處理措施是預(yù)張拉，這是新鋼絲繩安裝前消除伸長最有效方法，可以改善鋼絲繩的性能，提高鋼絲繩的壽命。一般鋼絲繩在重載荷、多彎曲或偏轉(zhuǎn)的工作環(huán)境下伸長率在1%左右，纖維芯鋼絲繩伸長率能達到2%，澡港船閘使用的就是纖維芯鋼絲繩，鋼絲繩單根總長度為60 m，經(jīng)過多道滾輪彎曲，按照伸長率2%計算，伸長能達到1.2 m，而調(diào)節(jié)機構(gòu)最大調(diào)節(jié)范圍為0～1 m，已經(jīng)超范圍，沒有余量調(diào)節(jié)了。

當(dāng)鋼絲繩調(diào)節(jié)器沒有余量調(diào)節(jié)時需注意，閘門安裝擱門器后可能會出現(xiàn)無法脫離擱門器的現(xiàn)象，這是因為在澡港樞紐的閘門啟閉機設(shè)計中油缸的行程短，沒有很大的余量，擱門器高度為14.5 m，閘門脫離擱門器需將閘門再提升0.2 m，兩者加起來最大開度需14.7 m，需要油缸行程為7.35 m，由于澡港液壓啟閉機行程為7.4 m，經(jīng)過滑輪組合，閘門最大開度為14.8 m，如果在鋼絲繩調(diào)節(jié)器沒有余量的情況下，鋼絲繩再伸長0.1 m，油缸行程需增加0.05 m，達到7.4 m。因此，在鋼絲繩調(diào)節(jié)器沒有余量調(diào)節(jié)的情況下，鋼絲繩伸長距離不能大于0.1 m，否則閘門就會出現(xiàn)安裝了擱門器后就無法脫離的現(xiàn)象，唯一的辦法就是截短鋼絲繩重做。

4 鋼絲繩伸長原因分析

4.1 閘門下降過程中突然暫停

由閘門受力示意圖（如圖3）可知，澡港樞紐上閘首閘門的重量為45 t，即m=45×103kg，閘門下降速度v=0.3 m/s，假設(shè)閘門從開始暫停到閘門停止時間△t=0.1 s，根據(jù)動量定理（如圖3），（mg-F）△t=△p=0-mv，鋼絲繩所受到的沖擊力F=（g=10 n/kg）。由于閘門是雙吊點，因此單根鋼絲繩所受沖擊力為292.5 kN、29.25 t，根據(jù)GB/T8918-1996查得6×37+FC-47鋼絲繩的最小破斷拉力為1270 kN，起重機類鋼絲繩安全系數(shù)取5，6×37+FC-47單根鋼絲繩起重安全噸位為1270 kN÷5=254 kN、25.4 t，而閘門突然暫停對鋼絲繩的瞬時拉力能達到29.25 t，由以上分析可得出閘門下降過程中突然暫停，鋼絲繩的瞬時受力已經(jīng)大于它的最大安全受力，因此閘門下降過程中突然暫停對鋼絲繩的損害很大，這也是導(dǎo)致鋼絲繩結(jié)構(gòu)性伸長的一個主要原因。由出鋼絲繩所受沖擊力大小與閘門的運行速度和停止時間有關(guān)，運行速度越快，停止時間越短，則鋼絲繩所受沖擊力就越大，同時對液壓系統(tǒng)管道、閥組的沖擊力也很大。實際操作中，可以通過液壓啟閉機的節(jié)流閥減小液壓油回油流量來降低關(guān)門速度，緩解閘門對鋼絲繩的沖擊力，而不能通過加長暫停時間△t來改善，因為當(dāng)液壓系統(tǒng)按下暫停按鈕時，閥組已經(jīng)瞬時關(guān)閉，而此處△t=0.1 s是當(dāng)按下暫停按鈕時，閥組瞬時關(guān)閉時間與油缸內(nèi)液壓油被壓縮緩沖時間之和（0.1 s是預(yù)估，甚至更短，但不可能是0），這個時間是固定的不能改變。理想狀態(tài)是當(dāng)按下暫停鍵時能讓閘門緩慢停下，但這種情況在工程實際運行過程中是不可能的。

圖3 閘門受力示意圖

4.2 閘門啟閉機的結(jié)構(gòu)問題

如圖1可知，長鋼絲繩B由下部調(diào)節(jié)機構(gòu)經(jīng)一組油缸動滑輪進行180°彎曲運動后，再經(jīng)一組定滑輪進行180°彎曲運動，然后再經(jīng)一組定滑輪進行90°彎曲運動，最后到閘門吊點；短鋼絲繩A由上部調(diào)節(jié)機構(gòu)經(jīng)油缸動滑輪進行180°彎曲運動，再經(jīng)一組定滑輪進行90°彎曲，再到閘門吊點。由此可見鋼絲繩經(jīng)過了多道彎曲，這也是導(dǎo)致鋼絲繩伸長的原因之一，也會加劇鋼絲繩的磨損和斷絲現(xiàn)象[3-4]。

5 改進措施

（1）鋼絲繩連接螺桿比較短，導(dǎo)致調(diào)節(jié)最大距離小于鋼絲繩伸長距離，這時可以加長圖2中的連接螺桿3和4的長度。

（2）在鋼絲繩安裝前進行預(yù)張拉。

（3）減少關(guān)閘時的暫停次數(shù)，原則上可以做到關(guān)閘時不需要暫停。

（4）鋼絲繩要經(jīng)常保養(yǎng)，涂抹潤滑油，特別是針對滑輪組滾動部位，要經(jīng)常檢查有無斷絲現(xiàn)象。

（5）對閘門鋼絲繩調(diào)節(jié)器要經(jīng)常巡視檢查，檢查調(diào)節(jié)器各個部位有無螺栓、螺桿松動現(xiàn)象，定期對調(diào)節(jié)器涂抹潤滑油脂等。