自制启闭机钢丝绳清洗设备在水闸工程维修养护中的应用

孔令清

在水闸的日常维护中，钢丝绳的清洗是一项既辛苦又存在较大安全隐患的工作，是水闸工程维修养护中承担安全风险最大的工作内容，对钢丝绳清洗进行革新改造势在必行。

传统的钢丝绳清洗方法有两种：第一种是将钢丝绳从设备上拆下来，放在柴油里用塑料刷子人工将污渍清洗干净后，再将钢丝绳重新安装到设备上，再人工用毛刷子涂抹调和油对钢丝绳进行保护；第二种是利用安装在设备上（通过葫芦）的吊篮，将工人和清洗用具（毛刷、油桶、柴油等）置于吊篮内，通过人工调节葫芦，逐段对钢丝绳进行清洗和涂油保护。前者不但费时费力，也不环保，而且在安装过程中容易造成钢丝绳二次污染；后者不仅费时费力，还存在严重的安全隐患。

对此，经过近三年的不断探索和改进，笔者自制了一套钢丝绳清洗设备，较好地解决了钢丝绳清洗中遇到的困境和难点，在高效环保的基础上，更好地解决了钢丝绳清洗中的安全隐患。目前，该套钢丝绳清洗设备已获得国家知识产权局四项实用新型专利授权，另外两项发明专利已通过国家知识产权局受理，进入发明专利申请公布及实质审查阶段。下面就钢丝绳清洗设备的结构组成、原理、清洗效果以及清洗过程中存在的问题作简要介绍。

一、结构组成

钢丝绳清洗设备结构主要有清洗设备系统、控制设备系统、行程运行三个系统组成。

1.清洗设备系统

由毛刷、电机、传动齿轮、油箱（分柴油和调和机油）、集污盒、卡环等部件组成，通过设备框架将上述部件按设计图纸进行安装，制造出钢丝绳清洗设备系统。其主要构件：毛刷（自主设计委托加工，已获得国家知识产权局实用新型专利授权），采用PA尼龙棒材料制作，在尼龙棒外部按设计齿高、齿形角、齿数，通过机床加工形成外部结构；在尼龙棒内部按设计内径通过机床加工形成圆弧，在圆弧面上按梅花形状布孔植尼龙丝（0.4～0.8），通过铰链安装，制造成毛刷构件。卡环（自主设计委托加工，已获得国家知识产权局实用新型专利授权），用高强度钢构件按设计尺寸要求加工成圆卡环，在圆卡环上安装滚动轴承及销轴，再用钢板（设计尺寸要求）与圆卡环焊接，制造成卡环构件。

2.控制设备系统

由漏电保护装置、电源开关、倒顺开关（正转、反转）、行程开关（上行、下行）、变频器、光电传感器、无线遥控装置、限位保护装置、故障报警装置等部件组成，通过设备箱盒将上述部件按设计图纸进行安装，制造出控制设备系统。主要控制单元包括第一变频器、第二变频器、有线、无线发射装置、有线、无线接收装置，通过上述对控制单元的控制，实现钢丝绳清洗设备的合理整合。

3.行程运行系统

由电机、减速机、钢丝绳、定滑轮、固定支架、旋转挑臂等部件安装组成。主要设备通过市场购买后组装，经调试满足设计要求即可。

二、工作原理

将毛刷（粗毛）安装到钢丝绳上，打开电源，开启倒顺开关（正转或反转），电机通过传动齿轮驱动毛刷围绕钢丝绳旋转，同时打开柴油箱阀门注入柴油；开启行程开关带动钢丝绳清洗设备沿钢丝绳上下行走，通过变频器对毛刷旋转速度及钢丝绳清洗设备上下行走速度进行调节，往复数次，直至将钢丝绳清洗干净。然后关闭油箱柴油阀门，关闭电源，清理集污盒，更换毛刷（细毛），打开电源，开启倒顺开关（正转或反转），启动电机驱动毛刷围绕钢丝绳旋转，同时打开调和油箱阀门注入调和机油；开启行程开关带动钢丝绳清洗设备沿钢丝绳上下行走，通过变频器对毛刷旋转速度及钢丝绳清洗设备上下行走速度进行调节，往复2～3次，即能将调和机油均匀地涂抹到钢丝绳上。开停机流程见图1。

三、清洗效果

该套设备经过两年多在窑河闸闸门钢丝绳清洗中的应用，在解决了初期研制过程中一系列问题之后，性能得到了较大提升。该装置与传统的钢丝绳清洗方法相比，不仅极大地提高了工作效率，降低了经费支出，而且清洗效果干净，调和油涂抹均匀，更重要的是解决了钢丝绳清洗过程中长期存在的环境污染和安全隐患问题。

四、效益分析

窑河闸共有5孔闸门，双吊顶布置，两种规格钢丝绳（分别为φ15.5mm及φ19.5mm），钢丝绳总长度为570m。按传统的钢丝绳清洗方法，每次养护需要2个人10个工作日才能完成，需要柴油50L，调和机油5L，还要给工人提供防护服，随着人工工资的逐步提高，支出经费还会进一步增加；使用钢丝绳清洗设备以后，人工只需要1人，4个工作日即可完成，需要柴油20L，机油2L。通过对比，无论是从时间上、使用材料上、还是经费支出上，钢丝绳清洗设备都具备了传统钢丝绳清洗无法比拟的优势。

图1 开停机流程图

五、主要问题和展望

设备存在的主要问题包括：（1）吊头及启闭机滚轮上的钢丝绳部分受闸门吊头和启闭机底座影响，不能直接清洗、抹调和机油，需要通过调节闸门高度或人工操作来完成；（2）油箱闸阀在清洗、抹调和机油的过程中，出油流量未能实现自动控制，力争在下一步智能改造中得到解决。

钢丝绳的清洗养护是水闸运行管理中的一项重要工作，每年都要进行1～2次，不同型号的钢丝绳需要定制不同内径的清洗毛刷，下一步准备定制多种内径的清洗毛刷进行试验，期待得到更好的改进。另外，钢丝绳的日常养护在机场、码头、工厂、高层建筑等众多领域也存在大量需求，制造出符合众多领域的钢丝绳清洗设备还需要进行一定的技术改造，希望通过该设备的运用和推广，能够激发更多工程管理人员和科技工作者的兴趣和创造力，为提升钢丝绳的养护水平作出更大贡献