双吊点卷扬式启闭机钢丝绳测力张拉安装法研究与应用

陆美凝， 夏 炎， 周和平

(1.江苏省洪泽湖水利工程管理处， 江苏 淮安 223100； 2.江苏省淮沭新河管理处， 江苏 淮安 223001)

1 双吊点受力偏差的危害

双吊点卷扬式启闭机钢丝绳安装不当，可能导致两侧钢丝绳受力偏差较大。偏差过大，会造成工程、设备损伤，甚至破坏[1]。对启闭机来说，受力较大一侧的钢丝绳、绳鼓、齿轮副、轴承、支架等组件受力都偏大，相对于另一侧设备组件，更容易疲劳、磨损，甚至受伤、破坏。对闸门来说，受力较大一侧的闸门吊座、纵梁受力偏大，导致整个梁板结构应力转移，局部应力增大，危害结构安全。若是弧形闸门，双吊点受力不等还对支臂产生扭矩[2]，扭矩传给支座，支座部位应力转移，转动部位偏心磨损加剧；支座又将扭力传递给基础，基础混凝土局部出现拉力，易导致混凝土开裂。如若安装了超荷载(达到额定荷载的110%)报警和自动切断电气主回路装置，还将影响工程运行[3]。工程运行实践中，启闭机两侧钢丝绳不同步现象导致的启闭机损伤、弧形闸门支铰座基础混凝土开裂、设备超载拒动等情况也屡屡发生。

卷扬式启闭机双吊点不同步危害很大，但钢丝绳安装时双吊点同步却不易实现。因此，针对卷扬式启闭机双吊点同步要求，开展钢丝绳安装方法研究很有必要。

2 双吊点受力偏差模拟演算

钢丝绳受拉时将伸长，伸长量计算式为

(1)

式中：ΔL为钢丝绳伸长量，m；F为钢丝绳内力，N；L为钢丝绳长，m；E为钢丝绳弹性模量，Pa；A为钢丝绳截面面积，m2。

假定闸底板水平，门槽铅直，闸门、启闭机制造精度符合要求，则引起双吊点受力偏差的主要原因是钢丝绳松紧不一(图1)。

图1 双吊点不同步示意图

现举例计算启闭机双吊点不同步引起的两侧钢丝绳张力偏差值。某平板闸门宽10.0 m，高6.2 m，吊点距5.6 m，自重G=200 kN(将摩阻力概化为重力)，侧滚轮与轨道间设计间隙均为10 mm，两根钢丝绳计算长度(取钢丝绳由启闭机绳鼓至闸门吊耳的间距)为13.5 m，偏差为20 mm，钢丝绳直径34 mm。设一侧钢丝绳牵引力为F1，另一侧钢丝绳牵引力为F2。分两种情况分析计算。

第一种情况，启闭机转动，左侧钢丝绳延伸2 cm，右侧钢丝绳即将受力。采用式(1)计算钢丝绳内部张力。已知L=13.5 m，A=433.13×10-6m2,钢丝绳弹性模量取为E=100 GPa，计算得：F1=64 kN，F2=0，因F1<100 kN，闸门未启动。

第二种情况，启闭机继续转动，当F1+F1=200 kN时，闸门启动，那么，两侧钢丝绳受力F1、F2两者关系式为

(2)

由式(2)计算得F1=132 kN，F2=68 kN，左侧钢丝绳伸长41 mm，受力超设计32%;右侧钢丝绳伸长21 mm，受力为设计张力的68%，左侧钢丝绳受力是右侧钢丝绳受力的1.94倍。可见，启闭机双吊点同步性看似不大的偏差，能造成钢丝绳受力较大的偏差。

3 双吊点不易同步的原因

启闭机钢丝绳安装的最后一道工序，一般是将钢丝绳固定到启闭机上。但保证双吊点同步却不易做到。主要是钢丝绳自重较大，牵引不方便，松紧度难以控制。

有一种经验安装方法，是先将两侧钢丝绳全部固定到绳鼓上，观察钢丝绳松紧状况，将较紧的一侧钢丝绳的固定螺栓适度松开，接着点动启闭机，当两侧钢丝绳松紧一致时，将松开的螺栓紧固，完成钢丝绳松紧度调整。这种方法听起来比较奇巧，但实际操作时却难以控制。一是“螺栓适度松开”难以控制，需要技巧，同时易造成钢丝绳磨损，镀锌钢丝绳锌层损伤；二是“点动启闭机”难以控制，启门速度较慢的易控制，启门速度较快的难以控制，行程控制不准，也就难以保证“钢丝绳松紧一致”；三是“钢丝绳松紧一致”难以掌握，多通过观察、敲击等手段认定，比较粗放，精度较低。

所以，启闭机钢丝绳安装，需要有合适的钢丝绳牵引方式以及相对精确的张力测量方案。本文中介绍的是采用测力张拉装置及其安装方法。

4 钢丝绳测力张拉安装方法

钢丝绳测力张拉装置包括龙门架、一号葫芦、二号葫芦、一号弹簧秤和二号弹簧秤，龙门架的横梁上安装一号葫芦和二号葫芦，一号葫芦下方连接一号弹簧秤，二号葫芦下方连接二号弹簧秤，整体构成测力张拉装置(如图2)。

图2 钢丝绳测力张拉装置结构

表1 启闭机钢丝绳张力测量记录

测力张拉装置安装方法如下：

(1)将测力张拉装置安放在启闭机一侧绳鼓处，一号弹簧秤下端连接钢丝绳A点，二号弹簧秤下端连接钢丝绳B点，调整龙门架和葫芦位置，使葫芦对钢丝绳垂直向上张拉；使用一号葫芦张紧绳鼓下部钢丝绳，记下一号弹簧秤读数a，再使用二号葫芦张紧绳鼓上钢丝绳，记下二号弹簧秤读数b，锚固钢丝绳。

(2)一侧钢丝绳安装完毕后，将测力张拉装置移至启闭机另一侧绳鼓处，一号弹簧秤下端连接钢丝绳，同步骤(1)与A点位置一致的高度，二号弹簧秤连接钢丝绳，同步骤(1)与B点位置一致的高度，调整龙门架和葫芦位置，使葫芦对钢丝绳垂直向上张拉；使用一号葫芦张紧绳鼓下部钢丝绳，一号弹簧秤的读数同步骤(1)的a，使用二号葫芦张紧绳鼓上钢丝绳，使二号弹簧秤的读数同步骤(1)的b，锚固钢丝绳。

如此测力张拉，因起始赋予两侧钢丝绳相同拉力，此时钢丝绳双吊点必然同步，运行时，只要门槽铅直，闸门、启闭机制造精度符合要求，整个闸门启闭过程两侧钢丝绳受力将均衡。

安装过程中必须A、B两点同时张拉，否则难以保证两侧钢丝绳受力相等。因启闭机绳鼓上一般有2～4圈安全钢丝绳，如果仅张拉A点，钢丝绳内产生张力，也就产生了对绳鼓的压力，钢丝绳与绳鼓间产生摩阻力，致使钢丝绳难以滑动，难以张紧钢丝绳；如果仅张拉B点，难以张紧绳鼓上的钢丝绳。

5 应用效果

弧形闸门的双吊点卷扬式启闭机，近年更换了全部启闭机。试运行时发现启闭机两侧荷重仪读数普遍偏差较大，认为荷重仪精度不够，遂退出使用。投入运行后，发现开闸时大部分闸孔总是一侧首先升起，另一侧延后升起，意识到启闭机双吊点不同步，但未采取措施。同时，部分闸孔开启时支铰发出较大声响，认为支铰润滑不够，遂对支铰注油润滑，消除了声响。

在支铰注油时，发现大部分支铰座基础混凝土发生了裂缝，部分裂缝较宽。经分析，裂缝源自闸门支臂扭矩，扭矩源自闸门双吊点不同步，闸门支铰发出较大响声，也与转动部位偏磨有关。

采用测力张拉方法对启闭机钢丝绳进行了调整，并采用钢丝绳张力测试仪测量了钢丝绳内部张力(表1)。可以看出，启闭机钢丝绳同步性情况，2、4、5、7号较好，1、3号一般， 6号较差，需进一步调整。

卷扬式启闭机双吊点钢丝绳受力偏差的允许值，未见明确规定，但启闭机安装时追求双吊点同步是必要的[4]。钢丝绳测力张拉方法，不失为一种简便易行、精度可靠的保证启闭机双吊点同步的安装方法，值得推广应用。