大型泵站闸门应急快关扳手的技术探讨

刘华进

大型泵站闸门应急快关扳手的技术探讨

刘华进

一、工程概况

高港枢纽泵站安装立式开敞式轴流泵9台，总装机容量18000kW，双向抽排，总抽排能力达300m3/s。

水泵采用ZLBQ3000/35-4型立式轴流泵，流道为X型流道，分上下两层，底层为进水流道，上层为出水流道。上下游均设置上道闸门和下道闸门，通过上下游闸门控制双向抽水。上道平面闸门为水泵快速闸门，其启闭机采用QPK-2×160卷扬式启闭机，制动器采用TZ2-300/200型短行程直流电磁铁瓦式制动器。

二、闸门应急快关技术要求

1.闸门快关工作原理

高港泵站水泵工作闸门的快关由电气控制卷扬式启闭机的制动器松闸，如图1所示，其制动器包括丝杠、定位销轴、副弹簧、主弹簧、框架、拉杆一、拉杆二、瓦块一、瓦块二、电磁铁、限位螺钉等部件。其各部件的连接关系是：瓦块一8，瓦块二9分别与拉杆一6、拉杆二7铰联，拉杆一6、拉杆二7下支点与底座铰联，上支点通过丝杠1、定位销轴2、框架5和电磁铁10连接。

当机构运转时，电磁铁线圈通电，电磁铁衔铁在电磁吸力的作用下，推动丝杠1左移，压缩主弹簧4，当主弹簧张力与电磁力相平衡时，在副弹簧3和电磁铁自动偏心的作用下，拉杆一6、拉杆二7同时被推开，制动器松闸，闸门在自重状态下实现快落。

2.闸门技术故障

当电气控制元件发生故障（如制动器线圈烧坏、雷击造成自动控制损坏），启闭机制动器电磁铁无法工作，制动器不能松闸，造成闸门无法关闭截流，从而出现水泵飞车现象。

三、技术措施

根据制动器工作原理，启闭式卷扬机闸门的关闭能采用手动操作。以外力克服主弹簧4的张力使主弹簧框架与定位销间距H增大3～4mm，能使制动器松闸，从面闸门实现快落关闭。

利用平底从动件凸轮机构原理，以定位销轴2为凸轮回转中心，以主弹簧框架5为平底从动件，以不产生刚性和柔性冲击的正弦加速运动规律，结合凸轮偏心增力机构的设计方法，设计凸轮增力定位扳手。

如图2所示卷扬式启闭机制动器快关扳手，由把手、片状凸轮部分组成，片状凸轮设有U型卡槽，卡槽与制动器的定位销轴相配，快关扳手以定位销轴为基准转动。片状凸轮面由渐开线曲面C和定位面B组成，定位面B为平面与主弹簧框架平面贴合，B面与C面相切，实现扳手转动灵活并可靠定位。采用对称结构，无需分辨方向。

转动扳手克服制动器主弹簧张力，至终点定位面B与制动器主弹簧框架平面贴合，主弹簧框架与定位销间距H增大3～4mm。起点到终点旋转角为45度，手动行程短，定位后人手离开扳手柄能保持松闸状态。

图1 短行程直流电磁铁瓦式制动器

图2 启闭机制动器快关扳手

图3 C面轮廓曲线

扳手渐开线曲面C面为推程部分。根据位移计算公式：s=h〔ψ/φ-sin （2πψ/φ）/2π〕，该方案中最大升程h=4，φ=45°算出各推程s（如下表），根据表中数据确定从动件位置并将各切点以平滑曲线连接。渐开线曲面的轮廓曲线如（图3）所示。

四、结语

本技术措施采用的手动扳手形式，具有动作迅速、安全可靠、操作力小、结构简单、重量轻等特点，实现了卷扬式启闭机闸门能手动操作关闭，确保了大型泵站机组的安全运行（注：本技术已获得实用新型专利，专利名称《一种卷扬式启闭机制动器及其快关扳手》，专利号：ZL201420372193.9）

（作者单位：江苏省泰州引江河管理处 225321）