水文吊箱电动绞车使用性能分析

曹 烨

（黄委会山东水文水资源局，山东 济南250100）

1 水文吊箱电动绞车性能分析

吊箱的电动绞车是吊箱的核心部件，是吊箱的最主要的组成部分，电动绞车性能的优劣决定了电动吊箱整体性能，关乎到吊箱的安全性能、稳定性能及吊箱的工作效率。

水文吊箱电动绞车不同于其它电动绞车，有它自身的特殊性，对绞车的性能有特殊的要求，主要有以下几点：

1.1 性能要稳定

电动绞车的性能直接影响吊箱的测验安全，影响测验人员的人身安全。把电动绞车的性能在设计时必须充分加以考虑。确保电动绞车的性能稳定，运转平稳。

1.2 重量要轻

电动绞车安装在吊箱内，其中重量越轻，吊箱升降越省电，这是有别于其它绞车的不同之处，这是吊箱专用电动绞车设计时重点考虑的要素之一。

1.3 效率要高，节能

由于吊箱工作在室外，并且处于随时移动的状况，电源供给是一个重要难题，所以节能、高效是吊箱专用电动绞车设计时考虑的重要要素之一。

1.4 控制要简单明了

吊箱的启动、停止、调速、正反向转化操作要简单，适应基层水文站普通职工的操作水平，操作做到简单明了。并且便于维修和维护。

1.5 绞车制动系统

绞车本身要设置电磁制动装置，绞车停止运转是要自动施加制动力，绞车得到停止指令的同时，电机立即停止转动。

2 水文吊箱电动绞车特性分析

2.1 吊箱供电方式分析

电瓶供电方式（自带电瓶）：

为了减少一次性投资，省去输电索，甩掉大辫子，提高吊箱的稳定性，山东水文水资源局于1998年率先尝试吊箱自带电瓶的供电方式（电瓶供电方式），在利津水文站试运行成功，开启水文吊箱电瓶供电的时代，已经逐渐替代了输电索供电方式。

采用电瓶为吊箱供电，该供电方式不但省去了输电索、配套变电设备，节约了资金，减少了钢塔的荷载，更重要的是避免了大跨度缆道因压降造成的升降可靠性差的问题，提高了吊箱运行的可靠性和安全性。但是电瓶在吊箱内，增加了吊箱的自重，这是该供电方式的唯一缺点。

2.2 电机结构、特性分析

2.2.1 普通直流电机

直流电机是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的机电设备。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。

2.2.2 直流电机结构

直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。

2.2.3 直流电机工作原理

直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。

感应电动势的方向按右手定则确定（磁感线指向手心，大拇指指向导体运动方向，其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向）。

导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。

2.2.4 直流电机的工作特性

他励（并励）直流电机效率：空载损耗是不随负载电流变化的，当负载电流较小时效率较低，输入的功率大部分消耗在空载损耗上；当负载电流增大时效率也增大，输入的功率大部分消耗在机械负载上；但当负载电流大到一定程度时铜损快速增大此时效率又开始变小。

2.3 绞车结构组成

绞车一般由动力部件（电机、汽油机、柴油机）、减速增力部件（即减速机，摆线针轮、蜗轮蜗杆等）、制动器（电磁式、手动）、输出机构（链轮、齿轮、皮带轮等）、输入机构（链轮、齿轮、皮带轮等）等组成。

作为吊箱绞车有其自身的要求，重点考虑重量轻、体积小、结构紧凑、效率高、节能等因素。

节能电动绞车设计符合以下原则：一是先进性原则（使用最新技术，增加技术含量，提高吊箱运行的自动化水平）；二是适宜性原则（不仅适宜于黄河的水文测验，还应适宜于中小河流及渠道的水沙测验）；三是稳定性和可靠性原则（绞车设计中使用成熟的技术，采用一体化设计，电源选型，驱动器配备、制动器选型均已性能优先考虑因素，提高绞车运行的整体性能和稳定性）；四是野外适应性原则（绞车系统能应适应野外作业的需要，具备一定防雨、防雾、防露、防风沙等特点，适应高温、低温的环境）；五是易操作性原则（应具备操作简单，易掌握，降低对使用人员的技术要求）；六是安全性原则（应增加必要的安全保护措施，做到绞车运行安全可靠）。

它的设计依据，绞车驱动满足了部颁标准SD121-84《水文缆道测验规范》的要求；绞车设计满足了部颁标准SL151-95《水文绞车》的要求。绞车设计应满足了国标《钢结构设计规范》的要求。命名参照部颁标准SL/T108-95《水文仪器型号命名方法》的要求。

电动绞车的设计具备了：正反转功能，输出轴转速具有可调功能；方向转换、速度调整要可靠简单；绞车的提升重量为550kg；绞车的输出力矩大于等于150Nm；绞车应配电磁制动器，制动力矩大于5Nm。吊箱的最大提升速度3.6m/min（电动）等基本要求。

3 结语

因此，只有很好的掌握了电动绞车的性能及设计要求，才能在具体使用中发挥其巨大的效能，更好地服务于水文测验。

［1］程进豪，等.山东黄河水文特性综合分析[M].郑州：黄河水利出版社,1999,4.

［2］陈松生，等.SL.443-2009中华人民共和国水利行业标准[S].北京：中国水利水电出版社,2009.3.