吳軼嵩

（1.湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長沙 410004；2.湖南省水電智慧化工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410004）

1 引言

啟閉機常用于各大型水利樞紐，主要用于控制閘門的升降從而達到開閉的目的。常見的啟閉機有液壓啟閉機、卷揚啟閉機、螺桿式啟閉機等[1]。啟閉機提升閘門的重量由鋼絲繩主要承擔。研究表明當啟閉機鋼絲繩受力不均時，可能出現(xiàn)鋼絲繩抖動、直徑變小、斷絲等現(xiàn)象，若不及時解決其受力不均的問題，可能會導致鋼絲繩出現(xiàn)斷裂，引發(fā)安全生產(chǎn)事故。為了解決啟閉機的安全生產(chǎn)隱患，需對其進行定期檢查與更換[2-3]。

2 工程概況

凌津灘水電廠泄洪閘2×2 000 kN盤香式啟閉機是電力工業(yè)部中南勘測設(shè)計研究院設(shè)計，由夾江水工機械廠和洛陽礦山機械廠兩家單位生產(chǎn)。該啟閉機設(shè)置于壩頂67.00 m高程平臺上，閘門動水啟閉，額定啟閉力為2×2 000 kN，揚程27.00 m，每扇閘門左右各有12根型號為6T×31SW+IWR-40-1770-甲鍍-右交的鋼絲繩，每根長39.2 m，鋼絲繩單根可承受拉力為20.75 t，閘門總重280 t，鋼絲繩兩端分別固定于閘門吊頭和啟閉機卷筒。

2020年5月～6月，電廠開展了泄洪閘工作門鋼絲繩檢查，檢查發(fā)現(xiàn)鋼絲繩表面銹蝕嚴重、表層鋼絲鍍鋅層腐蝕脫落、鋼絲繩存在斷絲斷股、直徑變小等缺陷，嚴重影響泄洪設(shè)備安全運行。為了保障設(shè)備安全，對泄洪閘工作門鋼絲繩進行更換并進行受力測試與調(diào)整，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，各鋼絲繩張力與平均張力偏差不得超過±10%，為進一步提高安全系數(shù)，減小安全隱患，現(xiàn)凌津灘水電廠要求各鋼絲繩張力與平均張力偏差不得超過±5%。

3 測量方法

目前鋼絲繩張力測量的主要方法有：測力計測量法、振波計時法、標記法、自動液壓張力平衡裝置測定法等[4]。其中測力計測量法簡單便捷，可直接測量出各鋼絲繩所受張力及張力差，故本次鋼絲繩張力測量采用測力計測量法。

本次鋼絲繩張力測量所采用的儀器為長沙金碼測控科技股份有限公司研發(fā)的JMM-268索力動測儀。鋼絲繩的受力情況和鋼絲繩的自振頻率、鋼絲繩的長度、材料密度以及張力關(guān)系如下：

根據(jù)張力弦振動公式：

其中：F—弦的自振頻率；

L—弦的長度；

Ρ—弦的材料密度；

δ—弦的拉力。

由上式可知，明確了鋼絲繩的材料長度以及振動頻率相同，鋼絲繩的受力就相等。由此而得，鋼絲繩受力T與其震動頻率F有如下關(guān)系：

其中：K—比例系數(shù)；

F—振動頻率；

T—鋼絲繩拉力，kN。

當閘門開度確定后，鋼絲繩總受力=閘門重量。由公式（2）可得到泄洪閘鋼絲繩K值，如下式：

其中：T閘門重量=265 t

計算出K值后，再次利用（2）式即可求出每一份鋼絲繩所受的拉力。

4 鋼絲繩張力測量與調(diào)整

盤香式啟閉機區(qū)別于常規(guī)卷揚式啟閉機的最大特征是其各根鋼絲繩之間是相互獨立的，因此在其受力調(diào)整過程中可單獨對每根鋼絲繩進行調(diào)整[5]。泄洪閘閘門左臂右臂各有12根鋼絲繩，更換鋼絲繩后起降閘門運行一個完整行程，保證每根鋼絲繩受力充分。隨后將閘門懸停在高于上游側(cè)水平面1.5 m處，對各鋼絲繩初始張力進行測量，測量結(jié)果如表1所示。從表中數(shù)據(jù)可以看出，各鋼絲繩之間的張力偏差較大，其最大差值達-22.1%，可見各鋼絲繩之間的受力不均勻，因此需對其受力進行重新調(diào)整。

表1 泄洪閘鋼絲繩更換后初始數(shù)據(jù)

根據(jù)測得各鋼絲繩的張力偏差，對張力偏差超過±5%的鋼絲繩進行受力調(diào)整。圖1所示為鋼絲繩與吊頭連接處示意圖，當張力偏差為正時鋼絲繩過于繃緊，此時應擰松調(diào)節(jié)螺母；當張力偏差為負值時鋼絲繩過于松散，此時應擰緊調(diào)節(jié)螺母。當對鋼絲繩張力調(diào)節(jié)完畢后，起降閘門使其運行一個完整行程，之后再重新測量各鋼絲繩受力情況，多次測量調(diào)整直至鋼絲繩受力符合設(shè)計標準。表2為各鋼絲繩最終調(diào)節(jié)后測得的數(shù)據(jù)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以看出，各鋼絲繩張力偏差均在±5%范圍內(nèi)，符合安全標準。

圖1 吊頭連接處[5]

表2 泄洪閘鋼絲繩更換后調(diào)整數(shù)據(jù)

5 總結(jié)

（1）凌津灘水電廠泄洪閘采用盤香式啟閉機，各鋼絲繩之間相互獨立，每根鋼絲繩可單獨進行受力調(diào)整；

（2）本次鋼絲繩受力測量方法采用測力計測量法，該法直觀便捷，可直接測量出各鋼絲繩張力及張力偏差；

（3）泄洪閘鋼絲繩更換后各鋼絲繩之間受力偏差較大，最大可達-22.1%。鋼絲繩經(jīng)過調(diào)整后各鋼絲繩之間的張力偏差均小于±5%，符合安全要求。