李 論

（宿州市水利局團(tuán)結(jié)閘管理所，安徽 宿州 234000）

0 引言

閘門啟閉機是水利工程運行調(diào)度、水位調(diào)控的重要設(shè)備，其運行的安全性、可靠性至關(guān)重要。因此，必須高度重視閘門啟閉設(shè)備的運行管理和維修養(yǎng)護(hù)工作。本文從宿州市團(tuán)結(jié)閘工程的啟閉機滲油問題入手，闡述了問題的處理過程，同時，筆者結(jié)合多年從事水利工程管理工作的經(jīng)驗，對水利工程閘門啟閉設(shè)備的運行維護(hù)及管理工作進(jìn)行了初步探討。

1 工程概況

新汴河地處安徽省北部的淮北平原，是跨豫、皖、蘇三省的平地開挖的大型人工河流，1966年10月開工興建，1970年竣工，兼有防洪、排澇、灌溉、供水、航運等綜合效益。新汴河自安徽省宿州市西北戚嶺子截引沱河，流經(jīng)宿州市埇橋區(qū)、靈璧縣、泗縣，向東至江蘇省泗洪縣溧河洼入洪澤湖，全長127.1 km。自上而下，新汴河建有大型水利樞紐工程三座，分別為宿州閘、靈璧閘、團(tuán)結(jié)閘。

團(tuán)結(jié)閘樞紐位于江蘇省泗洪縣車門鄉(xiāng)境內(nèi)，作為新汴河最末一級大型水利樞紐工程，集防洪、排澇、蓄（供）水、引水、航運等功能于一體，整個樞紐工程由節(jié)制閘、船閘、翻水站、公路橋及輸變電工程組成。其中，節(jié)制閘結(jié)構(gòu)形式為開敞式寬頂堰，大（2）型水閘工程，共18孔，節(jié)制閘每孔凈寬6 m，總寬130 m，閘底高程為13.4 m。每孔閘室各設(shè)置一扇露頂式平面定輪鋼閘門，閘門啟閉設(shè)備為2×250 kN固定手電兩用卷揚式啟閉機（主副機）。

2 滲油問題

團(tuán)結(jié)閘節(jié)制閘工程2006年實施除險加固，原閘底板以上全部拆除重建，運行至今近15年。近年來，管理人員在日常巡查中發(fā)現(xiàn)，啟閉機房內(nèi)部分啟閉設(shè)備的減速箱出現(xiàn)了不同程度的齒輪油滲漏現(xiàn)象，滲漏出的齒輪油沿著機體流動，分布在機器設(shè)備表面（圖1），既影響了啟閉設(shè)備的安全運行和日常維護(hù)，又對整個啟閉設(shè)備及啟閉機房的整體外觀造成了不利影響。

圖1 油體滲漏現(xiàn)場圖

按照《安徽省水利工程管理考核辦法》規(guī)定及省水利廳關(guān)于水管單位實施規(guī)范化管理和達(dá)標(biāo)創(chuàng)建的工作要求，團(tuán)結(jié)閘管理所目前為省三級水利工程管理單位，為實現(xiàn)團(tuán)結(jié)閘工程管理水平新的突破，筆者認(rèn)為很有必要對上述問題進(jìn)行妥善處理。

3 原因分析

通過與減速箱生產(chǎn)廠家現(xiàn)場會商，根據(jù)檢測結(jié)果，排除了產(chǎn)品質(zhì)量問題，初步判斷滲油原因為以下幾點：

3.1 原因一

團(tuán)結(jié)閘工程節(jié)制閘啟閉機減速器形式為3級減速，每級減速軸兩端設(shè)計的密封蓋與機體連接面設(shè)置一道密封墊。受所處環(huán)境（晝夜及季節(jié)溫差變化大）和工作年限時間長（投入使用至今近15年）的影響，密封墊老化，無法達(dá)到工作狀態(tài)，從而出現(xiàn)齒輪油滲漏現(xiàn)象。

3.2 原因二

通過隨機現(xiàn)場抽檢3臺啟閉機制動輪徑向跳動量，最大偏差均達(dá)到了200 μm以上，依據(jù)《水利水電工程啟閉機制造安裝及驗收規(guī)范》（SL 381—2007）要求，本工程制動輪跳動量應(yīng)不大于100 μm。分析偏差超標(biāo)的原因：制動輪工作表面（未與閘瓦接合部位）長期暴露于水面之上，所處的空氣環(huán)境相對潮濕，從而發(fā)生銹蝕，啟閉過程中與閘瓦不可避免地發(fā)生摩擦（圖2）。工作表面圓周各段磨損量不同，在長年積累下制動輪失圓超標(biāo)，造成跳動量不能符合規(guī)范要求。

圖2 制動機剖面圖

跳動量超標(biāo)的制動輪工作時會產(chǎn)生偏心力矩，與其連接的減速器輸入軸受到影響，同樣出現(xiàn)高頻振動，使減速器的密封圈、密封墊、傳動機構(gòu)出現(xiàn)不良變化，最終導(dǎo)致機體出現(xiàn)滲油問題。

3.3 原因三

日常的運行維護(hù)工作沒有完全到位，這里說的不到位是指人員的綜合素質(zhì)不到位、運行維護(hù)工作的費用不到位，需管理單位和主管部門高度重視。

4 處理方案

4.1 方案一

（1）對18套啟閉機制動輪逐臺進(jìn)行檢測并記錄測量值，對偏差超標(biāo)的制動輪進(jìn)行更換處理。

（2）拆除與減速器輸入軸及輸出軸連接的緊配件（主副機聯(lián)軸器、軸承座與軸承、電動機、制動器、輸入軸端制動輪、輸出軸端小齒輪等）。

（3）配合吊裝設(shè)備，拆除減速器后返廠維修。拆除上機蓋，放空內(nèi)部空齒輪油后，用柴油清洗內(nèi)部齒輪、軸承等。手動盤車，用百分表、塞尺等檢測運動部件的形狀和位置公差是否超標(biāo)，如超過公差要求，應(yīng)進(jìn)行更換處理。

（4）拆除減速器各級減速軸兩端的密封蓋后，更換新的密封墊及密封圈，重新裝配時，結(jié)合部位均勻涂一層液體密封膠。

（5）把維修好的減速器按拆除順序反向操作，整機裝配完成后，注入適量齒輪油進(jìn)行空載及聯(lián)調(diào)試驗。

方案說明：本方案針對減速器的失效零部件進(jìn)行更換。受現(xiàn)場裝配條件限制，減速器組裝后的配合精度、密封的持久性將低于原封機械的工作狀態(tài)。因此，隨著維修后的若干個維護(hù)期的結(jié)束，不能保證在減速器的全壽命工作周期內(nèi)不再出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

4.2 方案二

（1）對18套啟閉機制動輪逐臺進(jìn)行檢測并記錄測量值，對偏差超標(biāo)的制動輪進(jìn)行更換處理。

（2）拆除與減速器輸入軸及輸出軸連接的緊配件。

（3）結(jié)合啟閉機制造圖紙，參照原減速器各項技術(shù)指標(biāo)，選定新的減速器型號。針對減速器升級造成的新機座螺栓孔位置與機架可能不對應(yīng)情況，邀請廠家重新設(shè)計機座與機架的過渡連接件，現(xiàn)場調(diào)試組裝。

（4）按拆除順序反向操作，整機裝配完成后，注入適量齒輪油進(jìn)行空載及聯(lián)調(diào)試驗。

方案說明：本方案采用更換總成的方法進(jìn)行處理，從根本上解決了因機械部件本身原因造成的齒輪油滲漏情況。

4.3 方案選定

團(tuán)結(jié)閘管理所結(jié)合單位實際情況，經(jīng)過研究，決定采取第一種處理方案對啟閉機滲油問題進(jìn)行處理。

5 組織實施

5.1 施工處理措施

本次施工措施主要包括部件采購、吊裝設(shè)備制造及組裝、啟閉機制動器檢測、啟閉機制動器拆卸與安裝、聯(lián)合調(diào)試、電纜整理等，具體如表1所示。

5.2 主要處理環(huán)節(jié)

5.2.1 吊裝

（1）計算吊裝用具是否滿足本工程的吊裝要求；檢查鋼絲繩有無斷絲；做好手拉葫蘆安全性檢查、起吊工裝支承構(gòu)件的安全受力分析等工作。

（2）利用型鋼、鋼板等材料制造起吊工裝門架，為保證現(xiàn)場使用中不破壞地磚，設(shè)置四個橡膠滾輪。門架與減速器的垂直上方，設(shè)置一個3 t手拉葫蘆作為起升機構(gòu)。

（3）對待吊裝的臨時構(gòu)件進(jìn)行吊裝前的質(zhì)量復(fù)查，檢查合格方可進(jìn)行吊裝。

（4）對相關(guān)部位進(jìn)行必要的表面污垢清理。

（5）協(xié)調(diào)管理單位，開辟一臨時性通道，保證減速器從啟閉機房內(nèi)順利運輸至公路橋面上。維修工作完成后，積極配合管理單位進(jìn)行啟閉機房的復(fù)原。

（6）節(jié)制閘門處于全關(guān)狀態(tài)，切斷與啟閉機的電源連接。利用預(yù)先架設(shè)在啟閉機平臺的起吊工裝鋼梁，通過手拉葫蘆連接主副機連接軸，拆除連接軸兩端的聯(lián)軸器后，將連接軸放置于穩(wěn)妥位置。

（7）將減速器輸出軸側(cè)的軸承座及輸入軸側(cè)的電動機、制動器拆除后，卸去減速器與啟閉機架的連接螺栓。起吊減速器后用工裝車架移出工作區(qū)域，進(jìn)行后續(xù)的維修工作。

5.2.2 檢測

施工檢測環(huán)節(jié)如圖3所示。

圖3 現(xiàn)場檢測圖

（1）制動輪工作表面的粗糙度：不大于Ra1.6 μm。

（2）制動輪在松閘狀態(tài)下的徑向跳動公差：不大于GB/T 1184中的T9級。本工程對應(yīng)公差為100 μm。

（3）松閘狀態(tài)下，制動輪與閘瓦的間隙：0.5～1.0 mm。

（4）抱閘狀態(tài)下，制動輪與制動帶的實際接觸面積：不得小于總面積的75%。

（5）制動輪表面硬度：HRC35～HRC45。

（6）電動機輸出軸徑向跳動公差：不大于GB/T 1184中的T7級。

（7）減速器輸入軸徑向跳動公差：不大于GB/T 1184中的T7級。

5.2.3 調(diào)試

（1）安裝后，按規(guī)范要求調(diào)整以下相關(guān)技術(shù)參數(shù)：1）開式齒輪的中心距；2）齒輪副的法向側(cè)隙；3）大小齒面的接觸斑點面積；4）制動輪徑向跳動公差；5）松閘狀態(tài)下，制動輪與閘瓦的間隙；6）抱閘狀態(tài)下，制動輪與制動帶的實際接觸面積等。

（2）組裝調(diào)整完成將啟閉機各零部件就位準(zhǔn)確后，擰緊所有緊固螺栓。

（3）減速器清洗后注入新齒輪油至油尺標(biāo)定要求位置。

（4）減速器空載無負(fù)荷運轉(zhuǎn)，距其前后左右1 m處測量噪聲，應(yīng)不大于85 dB（A）。

（5）測量電動機三相電流不平衡度：不超過10%。電氣設(shè)備應(yīng)無異常發(fā)熱現(xiàn)象。

（6）電氣線路絕緣電阻：應(yīng)大于0.5 MΩ。

（7）所有機械部件運轉(zhuǎn)時，無沖擊和其他異常聲音。檢查開式齒輪嚙合狀態(tài)滿足要求。

（8）制動器無打滑、無焦味和冒煙現(xiàn)象。

（9）聯(lián)調(diào)試驗結(jié)束后，檢查各部件不得有破裂、永久變形、連接松動或損壞，電氣部分無異常發(fā)熱現(xiàn)象等影響性能和安全的質(zhì)量問題。

本次團(tuán)結(jié)閘啟閉機滲油問題的處理，從產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備運行環(huán)境、省廳的規(guī)范要求、施工環(huán)節(jié)等多方面進(jìn)行綜合考慮，制訂科學(xué)合理的處理方案，確保處理工作的各項措施順利實施。至此，團(tuán)結(jié)閘樞紐節(jié)制閘啟閉機滲油問題的處理圓滿完成，取得良好效果。

6 啟閉設(shè)備的運行維護(hù)探討

6.1 工作原理

團(tuán)結(jié)閘采用的是卷揚式啟閉機，其結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力大、運行平穩(wěn)可靠、安裝維護(hù)方便，是水利水電工程上應(yīng)用最為廣泛的一種啟閉機。不同于液壓式和螺桿式啟閉機，其應(yīng)用廣泛，加工制造容易，出現(xiàn)問題易于發(fā)現(xiàn)和處理，日常運行管理和維修養(yǎng)護(hù)較為方便。

團(tuán)結(jié)閘卷揚式啟閉機由左半機和右半機（主副機）組成，中間由中間軸連接起同步作用。其工作原理為：電動機驅(qū)動減速器，減速器驅(qū)動纏繞鋼絲繩的繩鼓，再借助繩鼓的轉(zhuǎn)動收放鋼絲繩，然后鋼絲繩帶動滑輪組，通過物理作用，使其啟閉力增大數(shù)倍后再提升閘門，形成電能—機械能這樣一個能量轉(zhuǎn)換的過程[1]。

6.2 存在問題

除了本次敘述的滲油問題，卷揚式啟閉機還存在以下問題：

（1）制動器失靈。制動器是閘門啟閉機重要組成部件，在運行中容易磨損，導(dǎo)致制動力下降，嚴(yán)重時會失去制動作用。制動器一旦磨損嚴(yán)重，必須及時調(diào)整制動力或更換制動塊，否則在提升閘門泄洪時，閘門一旦失去動力控制，就會由于制動力小于閘門自身重力而自行下降，失去控制。這樣既威脅到閘門的安全，也影響到電站的防洪度汛安全。

（2）鋼絲繩滑輪卡阻不轉(zhuǎn)動?；喛ㄗ璨晦D(zhuǎn)，必然與鋼絲繩產(chǎn)生較大的摩擦，兩者都受到磨損。如鋼絲繩磨損嚴(yán)重，將會影響鋼絲繩的強度和承載能力；嚴(yán)重時在啟閘門過程中鋼絲繩會突然崩斷，閘門就會失去平衡拉力，在水的推力作用下閘門就會遭到損壞。這樣不但影響到電站的防洪度汛安全，也會影響到電站整體系統(tǒng)的生產(chǎn)運行。因此，要加強對滑輪組的定期維護(hù)及運行監(jiān)視。

（3）電機故障。電機是啟閉機的關(guān)鍵部件，在實踐過程中存在水閘電路設(shè)計、施工不合理的情況，線路被損壞，電線交叉，機體產(chǎn)生抖動、噪聲等，必然對啟閉機的后續(xù)管理造成影響。

（4）超期運行。我國水利工程的規(guī)模越來越大，據(jù)統(tǒng)計，目前有超過1400座的水利閘門啟閉機處于超期限運行狀態(tài)，即80%以上的閘門啟閉機需要在短期內(nèi)換新[2]。設(shè)備超期限運行，各構(gòu)件老化程度不斷加劇，基本性能急速衰減，不僅維護(hù)管理的難度增大，運行效率也會大大降低，還會成為威脅水利工程的重大安全隱患，必須要加強對此方面的重視。

6.3 工作對策

（1）啟閉機是水利工程閘門正常開啟和關(guān)閉的動力之源，有它自身的特點和要求，同時，作為機械設(shè)備，啟閉機又具備一般機械設(shè)備的共性，比如零部件的損耗、機械受力情況、油脂與潤滑等，因此日常的運行維護(hù)工作需要綜合考慮設(shè)備的特點和共性問題。

（2）完善規(guī)章制度，提高工程的精細(xì)化管理水平。按照省廳出臺的考核辦法，穩(wěn)步推進(jìn)工程管理的規(guī)范化建設(shè)，改變重建輕管的不利局面。如建立健全閘門啟閉機安全養(yǎng)護(hù)制度、安全操作規(guī)程、巡視檢查制度等，以制度建設(shè)推動水利工程管理水平的提高。

（3）健全工作機制，創(chuàng)新工程管理工作模式。相關(guān)檢查、維護(hù)、檢修，要形成常態(tài)化，從而降低機械磨損、腐蝕對啟閉機運行效能的影響，最大限度延長設(shè)備使用壽命，消除安全隱患，保證設(shè)備處于正常的工作狀態(tài)，降低水利工程運行成本，提高設(shè)備完好率。這里所說的“檢查”包括定期檢查、日常檢查以及專項檢查。一般來說，定期檢查是在每年的汛前或者汛后進(jìn)行；日常檢查則是每月不少于2次；專項檢查是當(dāng)風(fēng)暴、洪水、地震或其他事故發(fā)生時所開展的檢查。

在進(jìn)行檢查的時候把握“清潔、緊固、調(diào)整、潤滑”的原則，主要注意以下內(nèi)容：油路通暢與否，油量或者油質(zhì)是否符合規(guī)定要求；閘門啟閉機能否靈活運行且制動準(zhǔn)確，有沒有腐蝕現(xiàn)象或者反常的聲響，零部件有沒有裂紋、缺損以及磨損；線路正常與否，接頭牢固與否，安全保護(hù)裝置是不是動作準(zhǔn)確并且可靠，還有指標(biāo)儀表的指示是否正確，等等。特別要注意，每次檢查都要形成詳細(xì)的檢查記錄，并整理歸檔。啟閉機房如圖4所示。

圖4 啟閉機房圖

（4）加強人員培訓(xùn)，提高工程管理的專業(yè)化水平。隨著水利工程運行管理自動化的推廣，管理單位必須加強人員隊伍的業(yè)務(wù)能力、管理理念、操作技能等專業(yè)培訓(xùn)，結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)，實現(xiàn)水閘啟閉機運行狀態(tài)的安全性、智能化、信息化，保證整個工程的安全運行。

（5）加大資金支持，確保工程維修養(yǎng)護(hù)工作順利開展?！栋不帐∷こ叹S修養(yǎng)護(hù)定額標(biāo)準(zhǔn)》（簡稱《定額標(biāo)準(zhǔn)》）的頒布實施，為水利工程管理單位的資金爭取提供了政策和技術(shù)支持。因此，作為水利工程管理單位，應(yīng)該深入學(xué)習(xí)《定額標(biāo)準(zhǔn)》，為工程的運行維護(hù)爭取必要的經(jīng)費。

7 結(jié)語

在水利工程運行過程中，啟閉機、閘門、止水、滾輪等設(shè)備由于機械磨損、振動、受力、環(huán)境等多種因素影響，其安全性、動力性、經(jīng)濟性難免下降，從而產(chǎn)生安全隱患，因此管理單位必須從各方面加強水利工程管理工作，確保工程安全運行。