水利工程启闭机闸门飞车形成现象分析与解决对策

摘  要：在水利工程中，启闭机的作用是控制各类大型闸门的开关从而控制水流和水量。在启闭机运行过程中不可避免地会出现各类问题。飞车现象是我们想尽力避免的一种主要问题，控制启闭机来控制闸门的开关是在水利工程中较为关键的一点，要想使工作达到我们的预期，就要使启闭机以良好的状态运行且能達到一定的工作效率，这就要避免飞车现象，使启闭机正常运行。

关键词：启闭机;飞车现象;水利工程

中图分类号：TV664     文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）16-0160-03

Abstract：In water conservancy project，the function of the hoist is to control the switch of various large gates to control the flow of flow and water flow. Inevitably，various problems may occur during the operation of the hoist. The engine runaway phenomenon is a problem that we mainly want to try our best to avoid. The switch that controls the hoist to control the gate is a key point in the hydraulic engineering. To achieve the purpose of the work，it is necessary to make the hoist run in good condition and achieve a certain work efficiency，which is to avoid the engine runaway phenomenon and make the hoist function normally.

Keywords：hoist;engine runaway phenomenon;water conservancy project

0  引  言

水利工程中，启闭机闸门是在水利控制过程中利用的有效设备和机器，启闭机的正常运行和发挥正常作用是在工程中重要的环节。启闭机的常见故障是飞车现象，飞车现象作为在电机中常见的故障，在其他机械设备中得到了很好的预防和处理应用，本文主要是针对启闭机的飞车现象提出了合适的解决方案和预防方案和措施，在具体的生产应用过程中，这些措施和方案要依据实际情况和地方的施工特色决定，但依旧具有一定的通用性和实用性。启闭机的飞车现象无疑在施工过程中是很大的隐患，如果不能恰当地预防和解决，就会造成很大的损失和不必要的伤害。飞车现象的危害巨大，所以本文就此问题提出恰当的方案。

1  启闭机工作原理及构造特点

启闭机的主要作用是在各种类型的水利工程当中进行设备的控制，通过对铸铁闸门或者是钢制闸门的升降控制来达到启动闸门或者是关闭闸门的效果。

启闭机的分类有很多种，常见的启闭机有液压类型和卷扬类型两种。而启闭机在运行的时候，主要呈现出三个特点：

首先，启闭机的主要构造包含了电机、机架、启闭机以及防护罩等，在以三级减速进行控制的情况下，设备中的螺旋付传动，该种情况下的启闭机在输出转矩方面变大。而如果启闭机本身的钢架不够平整，其噪音及振动会变大。

其次，启闭机需要以户外类型的电机作为工作电机，确定防护等级大于IP55。利用十进制原理进行计数，保障控制形成的误差在0.5%左右。启闭机通过蜗杆位移来触动开关，从而对转矩进行保护。

最后，启闭机具备操作简单、维护便利且可以远程操控的特点。

启闭机中，电机的控制和运行是启闭机在工作中重要的部分，而电机最容易出现的问题就是飞车现象。

下面介绍卷扬式启闭机的工作原理。

卷扬类型的启闭机主要是由卷扬装置、机架以及传动装置等多种部件构成，在电动机的驱动下以三级减速器以及齿轮来达成减速的效果。在卷筒旋转的情况下，设备当中的钢丝绳能够完成对卷筒的收放控制，并调节闸门的升降。在卷扬类型的启闭机中装置了闸门的开度仪器，该仪器能够控制闸门的极限位置，并能够实现预测到闸门的升降位置。为了避免启闭机在运行的时候出现超负荷的情况，卷筒的位置将装置载荷器，一旦负载超过预期，载荷器将会发出警报，并自动切断电源，强制启闭机停止工作[1]。

2  卷扬式启闭机的特点

卷扬式启闭机具备以下几个方面的优点：首先，其能够利用减速箱和减速轮的双重配合来实现机械设备的监督，而减速的程序比较多，且销量也比较高。其次，启闭机能够通过滑轮组的配合而让启门力变大，该种情况能够让启闭机与尺寸加大的闸门进行配合。最后，在钢丝绳的作用下，通过单层缠绕或者是多层缠绕的方式来调整启闭机的摆动，在闸门具备加大行程的情况下，钢丝绳将会受到影响而进行摆动，从而改变转向滑轮的方向。整体来看，卷扬式启闭机具备较为明显的灵活性，且启闭机本身的启闭速度快，能够快速处理闸门事故。

从缺点的角度来看，卷扬类型的启闭机也有明显的缺点：其钢丝绳所承受的抗力相对较小，用于开启闸门还具备一定的效果，但在关闭闸门方面并不具备作用。且由于该类型的启闭机不具备自锁效果，不管是利用手动还是自动，都需要以制动装置来进行闸门的关闭，否则闸门无法实现关闭，可能会出现因为闸门自身的重量而出现坠落的情况。当然，钢丝绳和滑轮组的长期工作环境是水环境，很容易受到氧化而生锈，具备维护方面的困难，一旦钢丝绳出现松弛，滑轮组会出现卡槽情况。

启闭机的构造和工作应用决定了电机是主要的动力部位，所以在工作的时候我们要避免电机出现重大的问题，例如飞车问题。

3  飞车现象

总的来说，电机飞车现象就是转速失控，超过了电机的最大转速但是仍然不停止运行和工作。这样的危害就是电机过电流，导致电机内部的结构受损，可能还会出现其他的对于电机运行和结构的危害。正是由于飞车现象的危害，我们应尽力防止飞车现象的发生。

飞车现象的形成条件和现象有以下几点：

（1）传感器的位置会出现信号反相的情况，如果电枢线被接反，也会对系统的反馈造成影响，促使原本的负反馈转化为正反馈。

（2）给出的速度指令错误。

（3）传感器没有发出反馈信号，或者是出现了接线断开的情况。

（4）CNC控制系统或者是控制板出现故障以及电源故障，会造成逻辑混乱。[2]

飞车现象形成的原因大概为以上几点，在电气角度出发，这是原因中的一部分，在启闭机工作中，这样的问题也可能出现。

启闭机在水利工程中的应用也决定了控制启闭机的电气系统功能的多样性。在工作中，启闭机出现飞车现象的可能较小，但是也会由于控制系统出错或者是在人为工作中的纰漏导致飞车现象的出现。在出现问题的原因中，第一条是因为传感器反相或者是电枢线接反，这属于人为的错误发生。虽然启闭机可以实现控制的自动化，但是依旧有些工作的人工操作无法被代替，所以在人工工作的前提下，工作的条件无法满足启闭机的最佳工作条件，就很容易出现飞车现象，造成启闭机设备的损失或者产生损失更为严重的后果。第二条是指令不正确，在启闭机工作的过程中，参数的改变和调整需要照常的计算和分析，不同的情况需要计算不同的参数得出适应此工作条件的参数和指令。一方面是程序出错，另一方面是可能会出现录入数据和参数出现错误的现象。这都是造成飞车现象的重要原因。第三点和第四点都是由于人工出现的错误，导致启闭机电机的混乱，电机的运行和工作出现不可改变的参数和数据残缺，导致了电机的转速无法控制在合理的范围之内，从而导致了电机的飞车现象。

启闭机闸门飞车事故的危害很大，会对水闸的机电设备造成难以预料的严重损坏，甚至会危及运行人员人身安全。主要的危害有以下几种：

（1）闸门门体急剧下降，摩擦力增大，闸门止水（尤其是侧止水）损坏严重。

（2）在巨大的惯性作用下放光卷筒上预留的钢丝绳后，钢丝绳反方向上升，迅速折断，折断的钢丝绳若抽打到人身上会导致人员伤亡。

（3）闸门快速下坠至底槛，造成门体变形，门槽、埋件及底槛等部位损坏。

（4）由于启闭机高速运转使电动机转速超过设计转速，对电动机机械部分和电气部分都会有影响，机械部分主要是造成轴承异常磨损，电气部分会使电动机发热量过大，烧毁电机线圈，降低电动机使用寿命[3]。

4  飞车现象的解决对策

飞车现象的解决对策分为预防措施和飞车现象出现后的处置措施。

在预防飞车现象的方面，我们要依靠人工对设备的检查和数据以及参数的矫正来避免飞车現象出现的人工原因，这是一个重要的部分，能预防飞车现象的措施之一也是多次反复的检测和调整数据，这样能避免在特定的工作条件工作时不符合工作条件的现象和失误，在设置某些不固定参数和安全系数时，可以尽量提高这些参数使设备提高容错率，使设备的精度和工作条件能适应大多数情况。

在设备本身的参数和机械方面，我们可以通过提高机械抱闸的灵敏度来预防飞车现象。这是设备本身所做出的改变，一旦抱闸出现失灵的情况，需要紧急落门，避免出现飞车事故。在启闭机的运营过程中，这是一个比较重要的环节。包括液压启闭机和卷扬式启闭机在内的启闭机的很多问题，包括飞车问题，都是由于管理不善出现的。

在启闭机运营的管理系统中，人工的成分占不少的比例，所以设备的工作和运行过程及结果与人工工作的好坏离不开，管理方面问题导致的飞车现象的损失是可以通过加强管理的方式来避免的，这就是其中的方法之一。在启闭机所在的部门可以设置比较完善的管理制度，让人工的工作效率和工作效果都得以提升，这就是预防的方法之一。另外，可以对设备进行定期的、比较完全的检修并安排设备的间歇工作，启闭机在连续工作一定的时间后会出现疲劳，也就是工作的效率和工作的强度逐渐降低，因此可以通过间接运作来保证启闭机的运行功率。

如果在预防工作完善的提起下依然出现了飞车现象，则可以通过以下的方法进行防护。

为了避免出现飞车事故，需要针对启闭机的闸门开展有效的防护措施，作为技术人员，需要根据工程建设的情况来总结施工经验：

（1）在出现紧急状况的时候，需要立刻切断电源，确保施工人员的安全，以逆时针的方向来控制制动器，确保启闭机处于紧急制动的状态，控制闸门的下滑。或者是利用木棍对制动轮进行控制，以人力制造出摩擦力，减缓闸门下滑[3]。该种方法只能被运用到万福闸工程当中，如果是其他类型的启闭机采用该种方式可能会造成一定的安全隐患，且该种方法对技术人员的应变能力具有较高的要求。

（2）卷扬类型的启闭机在工作时主要是两种状态，一种是电机状态，另一种则是制动状态。处于电机状态的启闭机闸门上升的情况下，其输出的力矩和电动机本身的旋转方向具有一致性，且电动机的转速比同步转速要低。而闸门下降的时候，则跟上述情况相反。为此，如果出现飞车事故，可以按住启闭机的下降按钮，让电动机接通回路，此时制动器会松动电闸，让电动机进入到制动状态，而电闸也会在该种情况下减缓下降速度，飞车事故能够在该种情况下避免。

非常事故在工程当中时有发生，在消除事故过程中，需要面对以下难点问题：

（1）如果出现飞车事故，卷筒位置会出现异常响动，此时操作人员会因为事故发生而变得慌乱，等到其有所反应，已经来不及制止事故的发生。

（2）万福闸和机房的距离比较远，操作人员处于远程操作状态时如果发生飞车事故，操作人员无法在第一时间发现事故。

（3）在上述两种措施的保障下，利用电动机对飞车事故进行控制是控制事故发生的正确思路。但难点在于该怎样处理装置以及分辨是否出现飞车事故。技术人员经过多次研究试验，整理操作经验，最终研制出可以感应速度的传感器，该传感器被安放在转速表装置附近，能够对闸门的速度进行控制，一旦闸门的下降速度超出预期，传感器会发出警报，而闸门的下降也将通过正确的制动方式被控制，操作人员可以有效化解飞车事故的发生。

5  结  论

对于启闭机在水利工程中的正常运行，预防启闭机产生飞车现象是必要的过程和程序之一，但是如果预防工作无法提供全面的防卫，我们可以通过以上介绍的几种方法来及时解决问题，避免出现更大的损失。

参考文献：

[1] 新河县德迈水利机械厂.卷扬式启闭机工作原理以及优缺点是什么 [EB/OL].https：//wenku.baidu.com/view/191f8ca577a20029bd64783e0912a21615797f44.html，2019-04-18.

[2] 肖强，万泉，俞薇，等.卷扬式启闭机闸门飞车处置措施探讨 [J].江苏水利，2019（2）：59-62.

[3] 江苏省江都水利工程管理处反事故应急预案汇编 [G].江苏省江都水利工程管理处，2016.

作者简介：钟香平（1962.07-），男，汉族，广东潮州人，技术员，研究方向：水利机电设备管理。