卷扬式启闭机绳孔封闭自动装置研制探讨

万　泉　陈宇潮　何云轩

卷扬式启闭机绳孔封闭自动装置研制探讨

万泉陈宇潮何云轩

水闸工程中卷扬式启闭机的应用较为广泛，考虑到机架下方钢丝绳出绳和运行形式的因素，需在机架和相连接的工作桥桥面相应部位预留孔洞，这类孔洞简称绳孔或观测孔。绳孔的作用是方便钢丝绳出绳，连接卷筒与闸门，确保闸门启闭过程中钢丝绳在卷筒上正常缠绕，同时在闸门启闭过程中方便操作者观察闸门的运行情况；而预留的较大规格的绳孔，对处于高空养护作业的操作人员形成了一定安全隐患。此外，由于绳孔的存在，使得启闭机房在门窗紧闭的情况下仍与外界相通，公路桥上扬起的的灰尘、杂质、雨水，甚至飞禽都有可能进入到启闭机房内，对机电设备运行安全和正常养护极为不利。因此，如何有效封堵绳孔，同时方便启闭机出绳，一直是水闸工程管理过程中需要解决的问题。

一、研制缘由

目前，水闸的绳孔或观测孔多是在启闭机座相应部位采用多块灰塑板进行封堵，开闸时人工将封堵的灰塑板挪开，关闸时再逐孔盖上，费时费力，开闸时如果忘记挪开，还有可能造成设备的损坏。特别是对像万福闸这样长期运行、孔数达65孔的江苏省第二大水闸，极为不便。近年来，万福闸管理部门不断改进，采用在绳孔处制作两块灰塑板或有机玻璃，在钢丝绳行走的相应直线部位预留矩形孔，矩形孔内固定平板橡皮或柔软毛刷，闸门开启过程中不必挪开封板，钢丝绳行走挤压橡皮或柔软毛刷，起到了省时省力的效果。但此装置也存在运行时常有钢丝绳上的灰尘或油污脱落，污染地面，不便于观察闸门运行状况；同时钢丝绳每年汛前保养时需要拆除该装置，也造成了不便。针对运行中存在这些不足，结合万福闸实际情况，技术人员进行了充分研究和多次实践，探索并创新出一套卷扬式启闭机绳孔封闭自动装置。该装置通过安装一系列电气元器件和机械机构，结合启闭机、闸门和封闭装置的联动，实现了绳孔封闭装置的自动动作，确保了启闭机的正常运行和安全操作，同时较大程度地提高了操作人员的工作效率，降低了高空养护作业的隐患。

二、绳孔封闭自动装置基本原理

1.电动推杆选型

要使封闭装置与启闭机、闸门进行联动，需要在启闭机电气回路中增设电气元器件组成控制回路来实现封闭装置的自动打开和关闭。研制过程中通过多次对比和实验，采用了目前使用较为广泛的直流电动推杆。电动推杆是一套集成装置，内置行程开关，通过改变直流电源正负极即可改变运行方向。

关于电动推杆的选型，首先结合启闭机的型号和具体参数，确定电动推杆的推拉行程；然后根据机架内空间，考虑可容纳电动推杆的最合理尺寸，通过电动推杆使用的具体情景，分析各型电动推杆的性能参数，来选择合适的推杆。最后确定电动推杆的具体工作电压，目前可选择的直流电压规格有12V、24V、36V、48V。根据万福闸启闭设备的具体情况，选择使用工作电压为12V的直流电动推杆，并在启闭机二次控制回路中，增设推杆电气控制装置。电气控制原理图见图1。

图1　

2.控制部分电气原理

图1中虚线框内的电路图是针对电动推杆控制的部分，现将其原理简述如下：

（1）闸门运行状态

接触器KM1常开、辅助触点闭合，或者接触器KM2常开、辅助触点闭合（分别对应闸门上升动作或者下降动作）→时间继电器KT1线圈通电开始计时，同时中间继电器KA4线圈得电动作，电动推杆开始缩回→推杆内置缩回限位动作，推杆停止运动→时间继电器KT1预设时间到，通电延时断开常闭触点KT1断开→中间继电器KA4线圈失电，电动推杆进线端失电。

（2）闸门停止运行状态

接触器KM1常闭辅助触点闭合且接触器KM2常闭辅助触点闭合（闸门处于静止状态）→时间继电器KT2线圈得电开始计时，同时中间继电器KA5线圈得电动作，电动推杆开始伸出→推杆内置伸出限位动作，推杆停止运动→时间继电器KT2预设时间到，通电延时断开常闭触点KT2断开→中间继电器KA5线圈失电，电动推杆进线端失电。

设置时间继电器KT1、KT2的主要目的是防止电动推杆内置限位失灵，导致内置直流电机过载损坏电机，时间继电器设置的时间比电动推杆正常伸缩到位所需的时间略长即可。

3.自动装置的机械结构

由于该封闭装置设计效果需要在开启或关闭闸门时绳孔封板能够自动打开，闸门停止或到达限位时封板自动封闭。在启闭机机座每个绳孔处分别采用两块厚度为10mm的有机玻璃板作为绳孔的封堵，同时将两块有机玻璃板的对接面切割成U形槽，在U型槽的两侧安装棕毛刷拼接，以使得闸门停留在任何位置时，钢丝绳不会对封板产生影响，且棕毛刷也可自动清洁钢丝绳上灰尘和油污。

下一步，在封板的两侧打孔攻丝，安装小滚轮，滚轮运行位置下方的启闭机座上铺设不锈钢轨道，在每一个机架下安设两套直流电动推杆，将直流电动推杆的一侧与固定机座固定，另一侧与封板连接，通过直流电动推杆的伸缩来实现有机玻璃板对观察孔的封闭和打开，从而实现联动。在原先的设计方案中，准备采用齿轮齿条传动方式来带动两块封板，通过固定齿轮将电动推杆的动力从一侧封板传递至对面封板，实现联动。但在实验过程中，发现由于封板两侧的小滚轮打孔攻丝时存在误差，精度不高，封板在运行时会有扭曲，导致齿轮齿条容易打滑。在原先方案不理想的基础上，技术人员通过进一步摸索和研究，考虑到机架下方空间有限，决定将两根电动推杆安装在同一侧，每一根推杆各控制一块封板。由于两块封板运行时是相对运动，故在控制时，给两根推杆提供正负相反的12V电源即可达到此要求。

三、结语

该套卷扬式启闭机绳孔封闭自动装置经过多次试验与实地运行，实现了在闸门运行时封板能自动打开，闸门在到达上下限位和停止时能自行封闭的研制目标，且使用可靠，故障率低，经济适用，适用于各种闸门形式的卷扬式启闭机，尤其适用于直升式弧形闸门、下卧式弧形闸门等出绳方向随起升高度不断发生变化的卷扬启闭机。对于运行频繁的多孔水闸的维修和养护，该装置可节省人力，保持启闭机房内清洁，从而保障水闸的安全运行■

（作者单位：江苏省江都水利工程管理处225200）（专栏编辑：周权）