双向绳鼓卷扬式启闭机异响故障检测及处理措施

周晓进

（湖北省引江济汉工程管理局，434100，荆州）

双向绳鼓卷扬式启闭机异响故障检测及处理措施

周晓进

（湖北省引江济汉工程管理局，434100，荆州）

某水利枢纽左岸节制闸弧形工作门固定卷扬式启闭机在低水位运行时钢丝绳反转运行承载瞬间有异常响声，且声响较大；钢丝绳呈松弛状态，且在起升和下降时存在一定程度的剐蹭等现象。通过全面检测和重点排查相结合的方法对双向绳鼓卷扬式启闭机进行故障检测，找出异响故障的直接原因，综合给出处理该项故障的措施及建议。

双向绳鼓卷扬式启闭机；异响故障检测；处理措施

一、工程及闸门系统概况

某水利枢纽左岸节制闸闸段总长184.0 m，兼通航功能。闸室兼通航孔为一孔，孔口净宽60.0 m，底槛高程26.17 m，采用平面有轨弧形双开工作闸门挡水，工作门由2扇弧形闸门组成，对称布置，弧门各自绕支铰在水平面内转动。单扇弧门面板外缘半径45 m，弧门外侧面板总弧长40 m，门高8.9 m，支铰中心距闸孔边墙5 m。闸门门叶整体采用箱形结构，利用门体内的部分空箱作为水舱，部分空箱作为设备舱，通过内置充排水系统调节舱内充水量，控制闸门对轨道的下压力，减小闸门启闭运行时的摩擦阻力。

闸门静水启闭，采用单根钢丝绳双向出绳的绳鼓卷扬式启闭机，双向卷筒使一根钢丝绳收而另一根钢丝绳放，钢丝绳通过8套转向滑轮的定位和导向，从而完成对平面弧门的启闭操作。启闭机每侧设1台，容量均为800kN，启闭机运行速度为1m/min，运行绳长47 m，闸门绕支铰由门库转至挡水位置约需50 min。

该固定卷扬式启闭机为新型产品，主要由起升机构、机架结构、电力拖动和控制设备以及必要的附属设备组成。该启闭机为单吊点，由卷扬系统组成。卷扬系统由一台YZR电动机通过带制动轮的联轴器与QJRSD400减速器的高速轴连接，减速器低速轴通过两级开式齿轮带动卷筒转动，使卷筒上的钢丝绳通过滑动垂直和水平导向滑轮实现弧形闸门的启闭。在电动机高速轴上，设置有两套电力液压块式制动器作为工作制动器。该制动器性能安全可靠，制动平稳、迅速、噪音低，同时制动弹簧布置在弹簧管内，并在一侧设有制动力矩标尺，制动力矩的调整方便直观。

机架主梁采用箱形断面梁，箱形断面能保证结构具有良好的强度和刚性，其余结构采用工字形截面梁。

二、故障描述与故障检测

1.故障描述

该水利枢纽左岸节制闸弧形工作门800 kN固定卷扬式启闭机存在的主要问题是：低水位运行时钢丝绳反转运行承载瞬间有异常响声，且声响较大；钢丝绳呈松弛状态，且在起升和下降时存在一定程度的剐蹭等。管理单位针对问题进行了多次实地勘查，召集制造厂家和现场安装单位进行现场讨论，双方在出现故障的原因上存在分歧。为工程安全考虑并符合工程竣工的要求，管理单位委托水利部水工金属结构质量检验测试中心对该套启闭机及闸门设备进行事故异响专项检测。

2.故障检测

（1）检测依据

根据启闭机型式和现场查勘的情况，启闭机异响故障检测的依据分别是《水利水电工程启闭机制造安装及验收规范》（SL 381—2007）、《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》（SL 101—2014）、设计图纸、产品使用安装说明书以及其他相关技术资料等。

（2）检测方法

检测人员在管理人员配合下首先对启闭机安装现场进行了查勘，分别在高水位和低水位时对闸门进行启闭操作，通过现场运行发现：在高水位时因水的浮力作用，未发现在钢丝绳反转承载瞬间的异常声响；在低水位运行时，存在钢丝绳反转瞬间较大的异常声响。根据这一现象，检测人员决定对该启闭机的制造与安装质量进行全面检测，并根据经验重点对几项容易引起异响的机械传动部分进行检测，即采取全面与重点相结合的检测思路，用排除法进行最终确认。

（3）检测成果

①管理单位组织对整套设备的传动部分进行拆解处理，特别是对有可能出现异响的部位进行重点检测，通过检测未见异常。重新组装后进行试验发现在钢丝绳受力瞬间钢丝绳在卷筒上出现滑动现象，且滑动和异响同时发生。

②经检测，节制闸固定卷扬式启闭机与卷筒连接的大小开式齿轮的齿间侧隙为左侧2.3 mm、右侧2.8 mm，均大于SL 381—2007标准规定的0.6~ 1.0 mm，且该小齿轮约有1/3的面积因碰撞磨损起脊；该启闭机与电机连接的大小齿轮齿间侧隙为0.8 mm。

③节制闸固定卷扬式启闭机的钢丝绳比较松弛，经检测不符合设备安装使用说明书中对钢索垂度2%的要求，导致钢丝绳在启闭机运行过程中存在与机架、混凝土楼板剐蹭以及从绳托上脱落的现象。

④该固定卷扬式启闭机钢丝绳与闸门连接端的钢丝绳绳卡数量与设计不符，试运行期间出现过绳卡滑动现象。

（4）故障分析

①该设备由设计院提供参数，由制造厂家进行设计，根据厂家提供的资料，该设备的卷筒属于摩擦型卷筒，其工作原理是依靠钢索与卷筒摩擦槽之间的摩擦来实现的，所以单边7个索夹必须按照设计要求紧固，这样钢索与卷筒之间才能不出现打滑现象，整个设备才能无冲击地运行。根据现场检测发现，故障运行时绳卡的数量及位置都发生了改变，属于非正常情况，改变了摩擦卷筒的工作原理，从而导致设备无法正常传递动力。异响出现后通过检测发现，钢丝绳在低水位运行时反转承载瞬间钢丝绳上出现打滑现象，该现象正是由于闸门端索夹未按照设计要求进行紧固所致。

②开式大小齿轮侧隙偏大超出标准规定是导致固定卷扬式启闭机异响故障的直接原因。通过现场检测发现，与卷筒连接的大小开式齿轮两侧间隙不同，且均严重超出标准要求值，导致大小齿轮接触部位有1/3的部位磨损严重，该磨损区域正是间隙不同的区域。为了验证这一结论，对另一节制闸同一部位大小开式齿轮侧隙进行检测，该大小齿轮两侧间隙相同，但也均严重超出标准规定范围，其结果是该机整个齿面均有磨损现象。

③钢丝绳松弛是导致固定卷扬式启闭机异响故障的因素之一。通过对两台不同的固定卷扬式启闭机进行检测，其中另一台启闭机钢丝绳已张紧，发现张紧的启闭机依然存在机械振动的现象，并伴有轻微声响，两台启闭机故障的共性是均存在大小开式齿轮侧隙较大的情况。

综上所述，与卷筒连接的大小开式齿轮侧隙较大是导致该双向绳鼓固定卷扬式启闭机产生异响振动故障的直接原因，钢丝绳松弛超过设计要求加剧了启闭机在反转承载瞬间的异响程度，闸门端索夹的数量与安装位置未达到设计要求的标准是造成钢丝绳与卷筒在反转承载瞬间产生滑动异位的主要原因。

三、处理措施与建议

①按照标准规定调整固定卷扬式启闭机两级开式齿轮的侧隙，使之处于标准范围值之内，是解决卷扬式启闭机异响故障的首要也是根本的思路。

②按照设计使用安装说明书进行安装、调整和更换索夹，是解决钢丝绳与卷筒在固定卷扬式启闭机在反转瞬间产生滑动和异位的根本途径。

③应按照设计要求张紧钢丝绳，不仅是解决固定卷扬式启闭机异响故障的需要，也是解决钢丝绳与绳槽和混凝土等摩擦的需要。

开式齿轮侧隙偏大是制造的因素所致，钢丝绳松弛、索夹安装数量及位置的差错是安装方的原因。目前在管理单位的协调和各方努力下，已安排相关方按照检测结论和建议进行了调整，达到了预期效果。

[1]周文龙.齿轮传动机械振动的原因和消除[J].华东电力，1989（11）.

[2]于金伟.机械传动齿轮噪声产生原因及控制[J].农业机械，2009（3）.

[3]李凯岭，等.渐开线齿轮不同形式齿廓偏差对齿轮噪声的影响[J].机械工程报，2008（3）.

责任编辑 张瑜洪

Detection of abnormal sound fault for two-way rope drum hoist and treatment measures

Zhou Xiaojin

Abnormal sound faults were often found in fixed hoist of arcuate sliding door of a regulating lock located on the left bank of a dam when the wire rope is reversely operated at lower water level and the sound tended to be loud.When the wire rope appears in a relaxed state and scratches may occur during lifting and falling.The causes that directly lead to abnormal sound have been found thanks to comprehensive testing together with special inspection of two-way rope drum.Specific measures for dealing with this kind of default are introduced.

two-way rope drum hoist;abnormal sound fault detection;treatment measure

TV664.1

：B

：1000-1123（2017）10-0028-02

2017-03-27

周晓进，副局长，高级工程师。