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        鋰電池電動(dòng)啟閉方式在小型手動(dòng)閘門啟閉機(jī)改造中的應(yīng)用

        2023-11-21 03:07:14王建剛劉國(guó)鋒
        江蘇水利 2023年11期
        關(guān)鍵詞:江堤扳手啟閉機(jī)

        薛 曉,王建剛,劉國(guó)鋒

        (江蘇眾聯(lián)工程咨詢有限公司,江蘇 蘇州 215500)

        1 概 況

        福山水道南岸邊灘綜合整治工程I圍區(qū)位于江蘇省常熟市梅李鎮(zhèn),工程起點(diǎn)為長(zhǎng)江南岸耿涇塘下游常熟市種養(yǎng)基地,由西向東至海洋涇下游西港堤為終點(diǎn),涉及邊灘綜合整治岸線3 141 m。新建江堤與原有老江堤閉環(huán)形成I 圍區(qū),所圍區(qū)域面積計(jì)112 hm2,工程于2012年7月完工并投入運(yùn)行[1]。

        新江堤內(nèi)青坎全線建有寬2 m的順堤河(擋墻、底板均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)),與圍區(qū)南北向?qū)? m的中心河道(漿砌塊石擋墻、河底自然泥土)縱向連通。中心河兩端皆有涵洞控制,南端老江堤涵洞用于引排梅李鎮(zhèn)海城村部分農(nóng)田灌排用水,北端新江堤通江涵洞引排水功能區(qū)包括I 圍區(qū)全部及海城村部分區(qū)域。與涵洞配套的閘門因遠(yuǎn)離村鎮(zhèn)而采用人工啟閉方式,操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力,嘗試技術(shù)革新采用減速器配套使用鋰電池電動(dòng)扳手驅(qū)動(dòng)操作,效果良好。

        2 工程運(yùn)行情況

        2.1 運(yùn)行狀況

        圍區(qū)環(huán)繞新建順堤河及原老江堤內(nèi)側(cè)100 m內(nèi)種植大片水杉、女貞綠化防護(hù)林。2019 年啟動(dòng)“千畝綠洲”生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)建設(shè),圍區(qū)西南建有市民游覽休閑觀光設(shè)施并毗鄰大片經(jīng)濟(jì)作物田塊,整個(gè)區(qū)域作物基本不需要灌溉,排澇起主導(dǎo)作用,特別是每年梅雨季節(jié)和夏秋臺(tái)風(fēng)期間,更加突顯該圍區(qū)及時(shí)排澇的重要性。

        中心河北端橫穿新江堤的通江八一涵洞建于2012 年7 月,斷面尺寸為1.2 m×1.2 m,洞身全長(zhǎng)33.65 m;南端老江堤八一涵洞建于1999 年5 月,涵洞斷面尺寸為1.1 m×1.1 m,洞身全長(zhǎng)30 m。2 個(gè)穿堤涵洞共有4 道閘門(每個(gè)涵洞堤內(nèi)、堤外各有1 道閘門),均采用小型鋼質(zhì)閘門,手扳式閘門啟閉機(jī)采用手搖暗桿式,螺母由空心軸固定于閘門,閘門啟閉時(shí)直接用手柄推(轉(zhuǎn))動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn),從而帶動(dòng)閘門升降完成啟閉任務(wù)[2]。

        2.2 存在問題

        2個(gè)涵洞閘門日常啟閉一直委托所在地村委會(huì)指派專人操作,維修或改造工作則由水利部門負(fù)責(zé)。閘門開啟如遇水位差較大時(shí),受水壓影響致閘門與門槽間阻力增大,導(dǎo)致閘門啟閉時(shí)手柄需要較大推力,對(duì)操作人員體力要求較高。嘗試采用減速器配套使用鋰電池電動(dòng)扳手驅(qū)動(dòng)操作,以降低操作強(qiáng)度從而確保閘門及時(shí)啟閉。

        2 個(gè)穿堤涵洞年度引水功能主要集中在每年6 月初的水稻泡田期,排水功能則主要集中于汛期,尤其是趕上臺(tái)風(fēng)、暴雨、長(zhǎng)江水位高潮位頂托等要素疊加時(shí),長(zhǎng)江沿線排澇任務(wù)頗為艱巨,對(duì)閘門啟閉的及時(shí)性和易操作性要求較高。管理涵洞的人員要有較強(qiáng)的責(zé)任心和管理經(jīng)驗(yàn),故而一般年齡偏大,為減輕勞動(dòng)強(qiáng)度適應(yīng)汛期特殊時(shí)段值守涵洞的需要,迫切需要較為便利的閘門啟閉方法。

        3 技術(shù)改造措施

        3.1 改造過程

        2023 年初啟動(dòng)八一通江涵洞閘門啟閉機(jī)鋰電池電動(dòng)扳手改造項(xiàng)目,為降低啟閉機(jī)操作強(qiáng)度,擬采用加裝減速器以降低閘門啟閉阻力,選取老江堤八一涵洞內(nèi)側(cè)閘門啟閉機(jī)作為首個(gè)改造試點(diǎn)閘門,涵洞閘門啟閉機(jī)增設(shè)1 臺(tái)蝸輪減速器,減速器型號(hào)規(guī)格為WPX100。減速器用型鋼支架固定于涵洞閘門立柱上,減速器輸出軸與原手搖螺桿軸端對(duì)接,并用軸套連接[3]。

        上述改進(jìn)措施完成后,使用搖柄手搖減速器驅(qū)動(dòng)螺桿開啟閘門,操作強(qiáng)度大大降低,但啟閉時(shí)間亦相應(yīng)延長(zhǎng)。擬嘗試改為電力驅(qū)動(dòng),但偏僻的長(zhǎng)江圍區(qū)小型涵洞遠(yuǎn)離村鎮(zhèn)并無交流電供電設(shè)施,如新架設(shè)較長(zhǎng)距離的交流電線路則明顯不經(jīng)濟(jì),故參考鋰電池五金電動(dòng)工具原理,改為鋰電池電動(dòng)扳手以驅(qū)動(dòng)減速器操作。

        項(xiàng)目改造費(fèi)用:1 個(gè)鋰電池電動(dòng)扳手1 600 元,含2 個(gè)6A 鋰電池,4 臺(tái)啟閉機(jī)可共用1 個(gè)扳手。減速器每臺(tái)800元、型鋼加工及輔材200元、安裝人工費(fèi)2 個(gè)工日計(jì)600 元,即改造1 個(gè)閘門所需經(jīng)費(fèi)小計(jì)1 600元(不含電動(dòng)扳手)。

        3.2 實(shí)施結(jié)果

        用鋰電池電動(dòng)扳手驅(qū)動(dòng)減速器工作,推(轉(zhuǎn))動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)閘門升降,操作過程變得簡(jiǎn)易且設(shè)備運(yùn)行效果良好。因此,鋰電池電動(dòng)扳手可以作為一種較為便捷的涵洞手板式閘門啟閉機(jī)的啟閉工具。

        在老江堤八一涵洞內(nèi)側(cè)閘門啟閉機(jī)手扳改鋰電池電動(dòng)改造試點(diǎn)成功的基礎(chǔ)上,其余3 道閘門啟閉機(jī)的改造任務(wù)也如期完成(整個(gè)項(xiàng)目歷時(shí)2 個(gè)月)。

        啟閉機(jī)改造[4]示意圖如圖1所示。

        圖1 啟閉機(jī)手動(dòng)改電動(dòng)示意

        4 費(fèi)用分析

        梅李鎮(zhèn)自2019年起將總面積112 hm2圍區(qū)打造成為生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū),生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)包括環(huán)江堤綠化帶、核心農(nóng)業(yè)種植區(qū)及涵洞溝渠等基礎(chǔ)設(shè)施,其中尤為重要的是區(qū)域骨干水利設(shè)施順堤河和中心河,特別是中心河南北端的老、新八一涵洞,擔(dān)負(fù)著生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)及海城村部分基本農(nóng)田的灌溉與排澇重任,發(fā)揮一定的社會(huì)效益、生態(tài)效益及經(jīng)濟(jì)效益。

        4.1 項(xiàng)目改造總費(fèi)用

        2個(gè)新老八一通江涵洞共有4臺(tái)閘門啟閉機(jī),可以共用1把鋰電池電動(dòng)扳手。改造費(fèi)用為:4個(gè)閘門改裝費(fèi)用=4×800 元(減速器)+4×800 元(型鋼材料人工)=6 400 元,項(xiàng)目改造總費(fèi)用=1 600 元(1 把鋰電池電動(dòng)扳手)+6 400元(4臺(tái)減速器等)=8 000元。

        4.2 架設(shè)低壓線路費(fèi)用

        新江堤八一涵洞長(zhǎng)江側(cè)啟閉機(jī)至海城村現(xiàn)有供電電源處距離不小于1 km,僅計(jì)算架設(shè)低壓線路的電桿、金屬導(dǎo)線、人工費(fèi)用、機(jī)械費(fèi)用大約1 m需要220 元,則架設(shè)1 km 線路約需建設(shè)費(fèi)用為22 萬元。

        4.3 日常運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用

        使用改造后的鋰電池電動(dòng)扳手,省時(shí)省力,能輕松完成開啟4 扇閘門的緊急防汛任務(wù),較以往特殊防汛期間加強(qiáng)值班節(jié)省了人員成本。此外,鋰電池電動(dòng)扳手成本低廉且經(jīng)久耐用,平時(shí)可放至倉(cāng)庫(kù)保管與充電保養(yǎng),日常運(yùn)行維護(hù)成本極低。而架設(shè)低壓線路不僅一次性投資相對(duì)較大,且供電線路的日常巡查維護(hù)成本也較大,接通供電電源后還需添置4 臺(tái)小型電動(dòng)機(jī),其投資也較之共用1 把鋰電池電動(dòng)扳手的投入要大,其正常運(yùn)行維護(hù)成本則更大。

        改造后確保了閘門的即時(shí)啟閉,保障了圍區(qū)內(nèi)生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)的農(nóng)業(yè)種植與區(qū)域內(nèi)大片生態(tài)林、草地等的灌溉與排澇。改造總投入約減少22萬元,運(yùn)行維護(hù)費(fèi)上至少降低了供電線路的日常維護(hù)費(fèi)用,經(jīng)濟(jì)效益較為明顯。

        5 結(jié) 語

        長(zhǎng)江沿線小型無供電設(shè)施的通江涵洞在防汛期間,閘門啟閉采用減速器配套使用鋰電池電動(dòng)扳手驅(qū)動(dòng)操作,實(shí)現(xiàn)了即時(shí)啟閉,操作簡(jiǎn)單方便且安全可靠,其與架設(shè)低壓供電線路相比投資較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便利、穩(wěn)定可靠,且運(yùn)行維護(hù)成本低,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益,在無供電設(shè)施的簡(jiǎn)易螺旋啟閉閘門上具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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