水下启闭机钢丝绳防腐措施

2010-07-18么亚男

水利建设与管理 2010年1期

么亚男

（唐山市陡河水库管理处 063021）

1 基本情况

陡河水库位于唐山市东北15km的陡河上游，是一座综合利用的大型水利枢纽工程。水库总库容5.152亿m3，正常蓄水位34.0m。输水洞在拦河坝左端，为有压钢筋混凝土圆洞，全长640m。进水塔设两个宽1.75m、高3m的长方形进水洞口，底高程22.5m，由两扇平面定轮钢闸门和两台启闭机控制。闸门尺寸2.55m×3.2m（宽×高），每根钢丝绳长164m，拉杆、滑轮高1.5m，工作桥底高程41.0m，启闭机为两台2×20t固定式卷扬机，每扇工作闸门前均设有检修闸门。陡河水库水位在30.5～33.0m之间变动，闸门经常工作在水下8～10m，钢丝绳处在水下4～5m。由于钢丝绳长期处于水下，表面的油脂容易被水冲失或含水量超标，容易失去防腐作用，致使钢丝绳表面每年须浮敷较厚的油脂2次，每2年须更换一次钢丝绳。

2 改进后的启闭机钢丝绳防腐

2.1 钢丝绳防腐改进措施

检修闸门拉杆较长，钢丝绳经常在水上运行，1956年建成后，其钢丝绳仅在1986年更换过一次，钢丝绳防腐性能较好。为彻底解决工作闸门钢丝绳的腐蚀问题，延长钢丝绳的使用寿命，借鉴检修闸门的维护和使用情况，把工作闸门的两个拉杆各加长2节，拉杆由原来的0.5m加长到目前的11.0m，每根钢丝绳缩短84m，使动滑轮组及钢丝绳在正常蓄水位时在水面以上运行。为了防止钢丝绳腐蚀，在钢丝绳表面每年浮敷2次较薄的油脂，工作闸门拉杆加长后，钢丝绳平均每15年更换一次。拉杆部分每2年涂刷一次防锈漆。

2.2 钢丝绳防腐改进后闸门运行及维修情况

工作闸门拉杆加长后拉杆顶高程为：底高程22.5m+闸门高度3.2m+拉杆长度11.0m=36.7m。距工作桥底高程41m还有4.3m的距离，完全可以把闸门门体提升到输水洞以上，满足闸门全开、全闭的要求。经过5年的运行，闸门启闭自如。闸门维护检修时，在36m检修平台处设卡子，先把拉杆一节一节卸在36m平台上，接着把滑轮、门体提升至36m平台上，更换钢丝绳时，钢丝绳在42m工作桥和36m检修平台之间穿绕，有足够的工作面。

2.3 拉杆加长后启闭机的启闭力校核

输水洞工作闸门启闭机为两台2×20t固定式卷扬机，启闭机钢丝绳的滑轮组缠绕情况如下图所示。由于启门力大于闭门力和持住力，所以需对启闭机的启门力进行校核。

钢丝绳滑轮组缠绕示意图

闸门自重4.5t，新增加拉杆重0.8t，作用在闸门及滑轮组上的合力为

式中FQ——闸门启门力，tf；

nT——摩阻力安全系数，取nT=1.0；

Px——下吸力，取Px=0；

G——闸门自重，tf；

Gj——加重块重量，取Gj＝0；

Ws——作用在闸门上的水柱压力，取Ws＝0；

Tzd——滑动轴承的滚轮摩阻力，tf；Tzd＝f1P

Tzs——止水摩阻力，tf；Tzs＝f2Pzs

P，Pzs——作用在闸门和止水上的水压力，tf；

f1——滚动摩擦系数，取f1＝0.2；

f2——滑动摩阻系数，取f2＝1.1。

代入数据得

由于采用如上图所示的滑轮组对钢丝绳进行缠绕，启闭机的启门力为176.9/8=22.11tf，小于启闭机的额定启闭力40tf，表明拉杆加长后启闭机没有超载现象。

3 经济效益分析

拉杆加长前每年浮敷防腐油脂费用为2200元，每2年更换一次钢丝绳，每次更换新钢丝绳费用为15000元；拉杆加长后每年浮敷防腐油脂费用为500元，每15年更换一次钢丝绳，每次更换新钢丝绳费用为7000元，每2年刷一次防锈漆，每次刷防锈漆费用为500元，设基准折现率为8%。根据公式LCC（年度寿命周期成本）=IC（设置费）+SC（维持费）计算两种方案的寿命周期成本。

拉杆加长前年度设置费为

年度维持费SC为2200元，钢丝绳的年度寿命周期成本为7211.54+2200＝9411.54元

拉杆加长后年度设置费为

钢丝绳的年度寿命周期成本为257.81+731.53＝989.34元。

拉杆加长后钢丝绳的年度寿命周期成本节约9411.54－989.34＝8422.2元。

4 安全性分析

拉杆加长前钢丝绳检修的工作面在29m、36m、42m三个检修平台，其中29m平台工作面狭窄，透光度差，更换钢丝时，需要在三个工作面同时组织平行工作，长164m、重300kg的钢丝绳在13m高的滑轮组间穿绕，人工手动工作，劳动强度大，存在一定的安全隐患。拉杆加长后，钢丝绳缩短80m，更换钢丝绳的间隔时间大大加长了，钢丝绳的穿绕只在36m和42m两个检修平台之间进行，提高了工作的安全性。