白龟山水库固定卷扬式启闭机钢丝绳绳孔封闭装置的理论与实践

王继涛

（河南省白龟山水库管理局，河南　平顶山　467031）



白龟山水库固定卷扬式启闭机钢丝绳绳孔封闭装置的理论与实践

王继涛

（河南省白龟山水库管理局，河南平顶山467031）

摘要：本文介绍了一种水利工程中固定卷扬式启闭机钢丝绳绳孔的封闭装置，这种装置结构简单，安装、使用方便，能够将绳孔封闭而又不影响钢丝绳运动轨迹，同时和闸门控制系统联动，实现自动化控制，有效减轻操作人员劳动量和避免操作失误而产生的故障隐患。

关健词：白龟山水库；固定卷扬式启闭机；封闭装置

1　工程概述

白龟山水库是综合治理沙颍河的水利枢纽工程，水库总库容9.22亿m3，是一座以防洪为主，兼顾农业灌溉、工业和城市供水综合利用的大（Ⅱ）型年调节半平原水库。水库的泄洪闸由7孔带胸墙的开敞式出流闸孔组成，安装11m×10m弧形钢闸门7扇，控制下泄流量7 105m3/s。闸门采用双吊点固定卷扬式启闭机控制，每个吊点采用2根钢丝绳连接至卷筒。

2　问题的提出

2.1不可避免的孔洞

当启闭机采用固定卷扬式，闸门采用弧形闸门时，闸门开启时闸门向上运动，闸门的吊点即向上又向前移动，钢丝绳的运动分两个方向，一是随着吊点向上运动，一是随着钢丝绳的缠绕向卷筒中间运动。当吊点上升超过转轴的水平连线时，钢丝绳则随着吊点和卷筒的运动向后且继续向里运动。所以，闸门启闭过程中钢丝绳的运动形成了一个不规则的弧线，因此固定卷扬式启闭机的工作桥底部不能全部封闭，易自然形成一个孔洞。起升高度越大，留下的孔洞越大。

2.2孔洞带来的隐患

当启闭机采用固定卷扬式，钢丝绳自卷筒穿过工作桥连接闸门吊耳时，必然在工作桥底部留下钢丝绳启闭闸门运动轨迹的孔洞，工作桥底部无法完全封闭。飞鸟、老鼠等动物通过这个孔洞进入启闭室内部，对机电设备线路造成潜在的安全隐患，同时灰尘杂物的进入、踩踏的油污给工程管理中机电设备的维护增加了困难［1］。

2.3原有封孔装置的缺陷

原有封孔装置是依靠人工，当闸门全部关闭时，操作人员跳入机座内，拿木块封闭孔口，木块的形状刚好封闭孔口。当需要开启闸门时，操作人员应先启跳入机座内，拿开封闭孔口的木块，方可启闭闸门。这种操作方法，十分不便，特别有时操作人员忘记，没有拿掉木块，对闸门进行启闭时，就会使保护钢丝绳的护膜撕裂，使其失去保护作用，造成不必要的损坏。同时，木块使用以后，还会影响到整体工程环境的美观。

针对上述问题，白龟山水库闸门运行管理人员设计了一种用于固定卷扬式启闭机钢丝绳绳孔封闭装置，解决上述技术问题。

图1　封闭装置结构示意图

3　新型封闭装置的结构与工作原理

3.1新型封闭装置的结构

新型封闭装置的结构如图1所示，图中主要部件包括电动减速一休机、传动齿轮、轴承及轴承座、丝杠，螺母、封闭板、拨叉、防误操作开关、行程开关、主控制器和主令控制器等组成。在该装置中，电动减速一体机1提供开关绳孔封闭装置的动力，通过传动齿轮2、3带动丝杠5旋转。当丝杠5旋转时，可带动螺母8、9在水平方向做相对或相反方向的直线运动，在螺母8、9上固定有封闭绳孔的钢板6、7，封闭绳孔的钢板6、7随着螺母做水平的开或闭的运动。封闭板6、7上部固定有拨叉12、13，随着封闭板运动到设定位置时，推动行程开关和防误操作开关，可实现自动停机，防止操作人员在没有开启封孔装置的情况下进行启闭闸门所造成的损坏。

为使螺母在水平方向做相对或相反的运动，丝杠两端的螺纹应具有相反的旋向，即一端螺纹是左旋，另一端螺纹为右旋。同时，保证丝杠固定在两端的轴承上，当丝杠旋转时螺母就会沿丝杠做相对或相反的直线运动。同时，为增加丝杠的使用寿命，丝杠的螺纹车制成梯形［2］。

3.2新型封闭装置的工作原理

新型封闭装置的工作原理见图2。当需要开启封孔装置时，按下开启按钮ST1，接触器KM1线圈通电，接触器KM1主触头吸合，封孔装置电机接通电源，输出动力。同时，接触器的常闭开关KM1闭合，保持KM1线圈通电，保证封孔装置电机接通电源，持续输出动力。电机输出的动力，通过齿轮传动，带动丝杠顺时针转动，丝杠则带动螺母沿丝杠水平方向相背运动，并带动固定在螺母上的封闭板呈相反方向运动，使绳孔逐渐打开。当封闭板到达全开位置时，固定在封闭板上的拔叉触发行程开关SR14（SR15为备用行程开关）动作，KM1线圈断电，KM1主触头断开，使主电路断电，电机停转，自动控制绳孔开启到位。

当需要关闭封孔装置时，按下关闭按钮ST2，接触器KM2线圈通电，接触器KM2主触头吸合，封孔装置电机接通电源，电机反方向转动输出动力。同时，接触器KM2常开触头闭合，使KM2线圈保持通电，保证电机连续输出动力。通过传动齿轮传送动力，带动丝杠旋转。丝杠旋转带动螺母沿丝杠水平方向相对运动，并带动固定在螺母上的封闭板一起运动，使绳孔关闭。到达全关位置时，固定在封闭板上的拔叉触发行程开关SR16动作，使KM2线圈断电，KM2主触头断开，主电路断电，电机停转，自动控制绳孔关闭到位。

为防止行程开关SR14、SR16出现故障，不能自动控制到位停机，造成机件的损坏，在实际安装中，分别在SR14、SR16两端并联行程开关SR15和SR17做为备用控件。

4　新型封闭装置的技术改进

4.1封闭装置与闸门自动控制电路的联动

在实际运用中，要求在封闭装置没有打开或开度没有达到设定值时，启闭机不能提升闸门；当封闭装置关闭到设定开度或全关时启闭机不能再下落闸门。为实现这种功能，保证操作人员因忘记或疏忽，在未打开封闭装置时启闭闸门或在封闭装置关闭时，向下降落闸门而造成设备的损坏，为实现该控制功能，在闸门提升控制线路中串入防开误动开关SR18的常开触点，在降落控制线路中串入防关误动开关SR19的常闭开关。

当封闭装置在全关位置时，防开误动开关SR18的常开触点串在提升控制线路中，按下提升按钮ST3时控制线路不通，可以防止在未开启封孔装置下开启闸门，发生误操作。封闭装置在全关位置时，防关误动开关SR19在封闭板关闭时，由于拨叉推动SR19的撞头，使SR19常闭开关触头断开，这时下降控制电路断开，即使按下下降落按钮ST4，控制线路不通电，闸门不会下落，从而避免在封闭装置全关位置时向下降落闸门而引起的错误操作。

当闸门需要开启时，先按下封闭装置的开启按钮ST1，封闭板开启一定的开度，拨叉随封闭板离开防关误动开关SR19的撞头，防关误动开关SR19常触闭点闭合。这时闸门下降控制电路已经准备就绪，按下闸门关闭按钮ST4，闸门可以向下降落；当封闭板继续开启时，拨叉推动防开误动开关SR18撞头，使SR18常开触点闭合，这时闸门上升控制电路准备就绪，只要按下提升按钮ST3，就可提升闸门。封闭板继续开启，拨叉推动限位开关SR14撞头动作，使限位开关SR14常闭触点断开，KM1线圈断电，KM1主触点断开，封闭装置到位停机。

当闸门全关到位时，按下封闭装置的关闭按钮ST2，封闭板关闭，拨叉离开SR18的撞头，SR18常开触点断开，此时闸门提升控制线路处于断开状态，即使按下闸门提升按钮ST3，闸门也不能提升，从而保证闸门操作的安全。当封闭板继续关闭到一定开度时，拨叉推动防关误动开关SR19的撞头，使SR19常闭触点断开，闸门下降控制线路处于断开状态，即使按下闸门下降按钮ST4，闸门也不能关闸，从而防止误操作，保证闸门操作安全。封闭板继续关闭到全关位置，拨叉推动限位开关SR16撞头动作，SR16常闭触头断开，封闭装置到位停机。

4.2增设手动螺母

在传动齿轮侧丝杠一端开花键槽，使传动齿轮在丝杠上能左右移动，这样齿轮能与电机输出轴上的齿轮啮合或脱开。在丝杠的另一端设置一小螺母。通常齿轮啮合依靠电力驱动开闭封闭装置；当驱动电机发生故障时，可脱开齿轮，用手转动丝杠另一端的小螺母，人力开关封闭装置，保证绳孔的正常开关，不影响闸门的正常启闭。

4.3增加遥控操作方式

增加遥控发射和接收装置，可实现远距离操作。实现设备遥控、主令控制器、手动3种操作方式。遥控方式可实现远距离操作，一台或多台同时启闭。主令控制器方式可现地操作一台机启闭，手动操作方式作为一种出现故障时的临时启闭方式。多种操作方式保证封闭装置安全运行，确保启闭机能正常的启闭。

4.4涂刷油脂，加强润滑

在齿轮、丝杠上涂刷油脂，加强润滑，减少阻力和噪声。

图2　新型封闭装置的工作原理图

5　改造后的效果

工作桥绳孔改造后，消除了潜在的安全隐患，并使设备整体工程环境更加美观，操作运行更加灵活。另外，封孔装置和闸门启闭控制系统相结合，实现自动控制的联动，提高了自动化管理水平。

参考文献：

［1］朱跃安，徐建峰.一起大坝弧形闸门启闭机拒动电气故障分析［J］.小水电，2006（2）：66-67.

［2］黄坚华，何孝德.黄龙带水库溢洪闸门自动启闭控制系统的建设与运用［J］.中国西部科技，2008（14）：18-20.

中图分类号：TV664

文献标识码：A

文章编号：1003-5168（2016）01-0092-03

收稿日期：2015-12-21

作者简介：王继涛（1974-），男，本科，副主任，闸门运行技师，研究方向：水利自动化工程。

Bai Gui Mountain Reservoir Fixed Hoist Wire Rope Winding Type Rope Hole Sealing Device of the Theory and Practice

Wang Jitao
（Baigui Mountain Reservoir Administration in Henan Province，Pingdingshan Henan 467031）

Abstract:This paper introduced a kind of water conservancy project in fixed winding type hoist wire rope hole seal⁃ing device,the device has simple structure,installation,use convenient,which can will affect wire rope hole closed without movement,at the same time and the gate control system linkage to realize automation control,effectively re⁃duce the operator labor and avoid misoperation caused the problems.

Keywords:Baigui mountain reservoirs；fixed winding type hoist；sealing device