曹蘭蘭，李鵬飛

（山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南 250013）

0 引言

為避免啟閉機(jī)因長(zhǎng)期受力而發(fā)生故障，通常在閘門門槽兩側(cè)設(shè)置鎖錠裝置。現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行的許多工程中，鎖錠裝置多為型鋼切割加工而成的傳統(tǒng)鎖錠梁結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，需要操作人員手動(dòng)拉動(dòng)鎖錠梁鎖錠閘門。對(duì)于小型且人工操作運(yùn)行無(wú)安全風(fēng)險(xiǎn)的閘門，此種鎖錠裝置操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、成本低廉，但對(duì)于中、大型閘門，且人工操作運(yùn)行存在安全隱患的閘門，宜設(shè)置閘門自動(dòng)鎖錠裝置?，F(xiàn)有國(guó)內(nèi)外水利水電工程中采用的自動(dòng)機(jī)械鎖錠裝置主要有翻板式、連桿式、斜撐式或走輪式等結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)際運(yùn)用中需要在閘門施工時(shí)提前安裝預(yù)埋件，工程量大且不適用于已運(yùn)行使用的閘門。對(duì)于已運(yùn)行使用的閘門，基于現(xiàn)有運(yùn)行工況，通過(guò)簡(jiǎn)單的改造，彌補(bǔ)現(xiàn)有操作運(yùn)行中的安全漏洞，確保運(yùn)行管理人員的安全，使工程運(yùn)行管理更加人性化，工程的效益、安全得到最大的發(fā)揮變得尤為重要。

1 鎖錠裝置在水利金屬結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

鎖錠裝置是支撐閘門使其固定在全開或者某一開度位置的一種裝置，當(dāng)閘門投入鎖錠梁或鎖錠裝置時(shí)，減少啟閉機(jī)所受的載荷。在工程實(shí)際應(yīng)用中，閘門的鎖錠型式多種多樣，常見的鎖錠裝置主要分為簡(jiǎn)支梁式鎖錠裝置和懸臂式鎖錠裝置。簡(jiǎn)支梁式鎖錠裝置可分為簡(jiǎn)單人力鎖錠梁、帶行走簡(jiǎn)支式鎖錠裝置；懸臂式鎖錠裝置可分為翻板式懸臂鎖錠裝置、杠桿式鎖錠器、走輪式鎖錠、直角形翻轉(zhuǎn)鎖錠、推移式鎖錠、自動(dòng)鎖錠裝置[1]。

以上多種鎖錠型式中，應(yīng)用最為廣泛的是簡(jiǎn)單人力鎖錠梁，這種鎖錠方式一般使用工字鋼加工而成[1]。人工鎖錠方式操作簡(jiǎn)單、不易出錯(cuò)，但人工鎖錠的方式需要至少兩人現(xiàn)場(chǎng)操作。人工鎖錠實(shí)際操作有很多不確定性，在應(yīng)對(duì)突發(fā)險(xiǎn)情時(shí)缺乏及時(shí)性；勞動(dòng)強(qiáng)度大，存在安全隱患。

自動(dòng)鎖錠裝置主要為傳統(tǒng)機(jī)械式自動(dòng)鎖錠，其設(shè)計(jì)依據(jù)力矩平衡原理，不需要人工操作，但缺點(diǎn)是對(duì)閘門啟吊行程有一定的要求[2]，純機(jī)械鎖錠方式使用過(guò)程中無(wú)法人工干預(yù)、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、無(wú)法監(jiān)測(cè)其工作狀態(tài)，不便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控[3]，且在閘門制造加工時(shí)就應(yīng)設(shè)計(jì)鎖錠槽，不適宜已運(yùn)行、不便改造閘門及土建結(jié)構(gòu)的工程。

2 電動(dòng)推桿自動(dòng)鎖錠裝置

在現(xiàn)有運(yùn)行的水利工程中，有些水閘閘墩墩頂?shù)逆i錠操作空間狹小，不宜布置復(fù)雜的自動(dòng)鎖錠裝置。采用成品設(shè)備電動(dòng)推桿作為電動(dòng)鎖錠裝置的動(dòng)力來(lái)源，改造人力鎖錠裝置為電動(dòng)式自動(dòng)鎖錠裝置尤為可行。電動(dòng)推桿體積較小，可設(shè)置現(xiàn)地及遠(yuǎn)程控制鎖錠和打開模式裝置，具備鎖錠到位和打開到位自動(dòng)斷電功能，并有到位信號(hào)指示。在電動(dòng)鎖錠裝置工字鋼鎖錠梁下面布置型鋼作為移動(dòng)導(dǎo)軌，可減小工字鋼移動(dòng)時(shí)的摩擦力。電動(dòng)推桿鎖錠裝置設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如圖1 所示。

圖1 閘門邊墩電動(dòng)鎖錠裝置設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖

閘門運(yùn)行擋水時(shí)，電動(dòng)推桿鎖錠梁裝置處于非鎖定狀態(tài)，當(dāng)閘門開啟需鎖錠閘門時(shí)，先開啟閘門，將閘門高度開啟至閘門鎖錠位置距墩頂0.5～1.0 m，然后啟動(dòng)電動(dòng)推桿鎖錠裝置至鎖錠位置，再關(guān)閉閘門，將閘門鎖錠位置下降至鎖錠梁位置鎖錠。解除鎖錠時(shí)，重復(fù)上述閘門開啟步驟，然后將鎖錠裝置返回到非鎖錠狀態(tài)，閘門下落運(yùn)行擋水。電動(dòng)推桿鎖錠裝置實(shí)現(xiàn)了鎖錠梁的自動(dòng)前進(jìn)與退出，替代了人工操作；電動(dòng)推桿上的行程限位開關(guān)可以控制鎖錠位置的準(zhǔn)確性，提高了自動(dòng)鎖錠裝置的可靠性。

利用電動(dòng)推桿把現(xiàn)有運(yùn)行的人力鎖錠閘門型式改造為電動(dòng)式自動(dòng)鎖錠型式，不僅保證工程運(yùn)行安全可靠，提升自動(dòng)化程度，降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)行成本，提高工程效益[4]，而且可操作性強(qiáng)，便于工程的改造實(shí)施。

3 改造設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例

電動(dòng)推桿自動(dòng)鎖錠裝置設(shè)計(jì)以南水北調(diào)東線長(zhǎng)溝泵站現(xiàn)狀節(jié)制閘人工鎖錠梁改造為應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)例。長(zhǎng)溝泵站現(xiàn)狀節(jié)制閘共8孔，每孔設(shè)有1 扇雙向擋水工作閘門，每扇工作閘門啟閉設(shè)備采用1 臺(tái)固定式卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī)。現(xiàn)狀節(jié)制閘閘門鎖錠需人工到現(xiàn)場(chǎng)操作，閘孔墩頂鎖錠梁安裝的位置空間狹小、兩側(cè)懸空，人工鎖錠閘門需要操作人員翻越閘門檢修橋欄桿，存在一定的人身安全隱患。

人工鎖錠梁改造為電動(dòng)推桿自動(dòng)鎖錠裝置時(shí)，在每扇閘門左、右兩側(cè)埋件墩頂處各設(shè)1 套電動(dòng)推桿鎖錠梁裝置，每扇閘門共設(shè)2 套。閘孔中墩每套鎖錠裝置包括兩臺(tái)電動(dòng)推桿、鎖錠梁工字鋼、電控設(shè)備等附件，閘孔邊墩每套鎖錠裝置包括1 臺(tái)電動(dòng)推桿、鎖錠梁工字鋼、電控設(shè)備等附件。電動(dòng)推桿自動(dòng)鎖錠梁的控制方式有手動(dòng)和遙控兩種，8 孔閘門自動(dòng)鎖錠裝置配4 臺(tái)按鈕箱和相應(yīng)的遙控器，相應(yīng)設(shè)備安裝在閘門啟閉機(jī)房的機(jī)架橋上。自動(dòng)鎖錠裝置中設(shè)有信號(hào)反饋裝置，通過(guò)反饋信號(hào)并結(jié)合閘房?jī)?nèi)監(jiān)控?cái)z像機(jī)來(lái)確定閘門鎖錠裝置的工作和退出狀態(tài)，進(jìn)一步保證自動(dòng)化運(yùn)行的安全性。人工鎖錠梁改造后實(shí)現(xiàn)閘門自動(dòng)鎖錠，可現(xiàn)地及遠(yuǎn)程控制鎖錠和打開，具備鎖錠到位和打開到位自動(dòng)斷電功能，并有到位信號(hào)指示。鎖錠梁改造后，保障了管理、運(yùn)行人員的人身安全，提高了閘門鎖錠的工作效率，使工程運(yùn)行更加安全可靠。

4 結(jié)語(yǔ)

近十幾年以來(lái)，水利工程自動(dòng)化運(yùn)行技術(shù)在我國(guó)得到了飛速發(fā)展，自動(dòng)化運(yùn)行水平已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)新的高度，但是閘門自動(dòng)鎖錠一直是水利工程自動(dòng)化運(yùn)行中的一個(gè)短板。在工程運(yùn)用過(guò)程中，閘門鎖錠裝置雖然設(shè)備簡(jiǎn)單，但在閘門運(yùn)行中的作用很大，關(guān)系到閘門的運(yùn)行安全。人工鎖錠裝置需人工現(xiàn)場(chǎng)操作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制，勞動(dòng)強(qiáng)度大、管理成本高；純機(jī)械自動(dòng)鎖錠裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是可靠性較低，遠(yuǎn)程控制中無(wú)法即時(shí)反饋鎖錠的成功與否，在安裝時(shí)需在閘墩內(nèi)提前安裝預(yù)埋件，安裝施工量大，不適用于已建閘站[3]。將人工鎖錠裝置改造為電動(dòng)推桿自動(dòng)鎖錠裝置，避免了人工鎖錠閘門時(shí)的人身安全隱患，實(shí)現(xiàn)既可現(xiàn)地控制又可遠(yuǎn)程控制鎖錠閘門，提升了工程運(yùn)用的自動(dòng)化水平。改造為電動(dòng)推桿自動(dòng)鎖錠裝置時(shí)，僅需將鎖錠裝置用膨脹螺栓固定在閘墩鎖錠梁旋置的墩頂上即可，安裝方便簡(jiǎn)單，無(wú)需改造閘門及土建結(jié)構(gòu)，可根據(jù)工程現(xiàn)狀靈活應(yīng)用，方便操作實(shí)施，大大提高了電動(dòng)推桿自動(dòng)鎖錠裝置的可用性和推廣價(jià)值。