李二顺， 马真真， 李聪聪

(河南省白龟山水库管理局， 河南 平顶山　467001)

弧形闸门启闭机钢丝绳养护及绳孔封闭技术探讨

李二顺， 马真真， 李聪聪

(河南省白龟山水库管理局， 河南 平顶山467001)

【摘要】用钢丝绳型式弧形闸门启闭机启闭闸门，钢丝绳在启闭室底板平面上的运动轨迹呈曲线形，需要在底板上预留一定规格的绳孔，以便于闸门启闭时钢丝绳的通过，而预留的绳孔对操作人员形成了安全隐患。通过采用轨迹导向装置、绳孔自动封闭装置和钢丝绳自动养护装置，不但克服了上述问题，同时提高了工作效率，可供类似工程借鉴。

【关键词】卷扬式启闭机； 轨迹导向； 绳孔封闭； 自动养护

1引言

在水利水电工程中，用来操控闸门、拦污栅等设备的起重机械称为启闭机。启闭机有液压传动和机械传动两种动力传递形式。其中，液压形式虽传动平稳，但结构复杂，采用双吊点时需要两个液压缸内油压相同，闸门开度大时，活塞杆会很长，此外液压元件密封容易产生泄露。而机械传动有螺杆式、卷扬式等型式，螺杆式传递效率低，容易磨损，一般用在小型水利工程中；卷扬式采用钢丝绳型式弧形闸门启闭机，多为双吊点形式，一般用在大型水利工程中。

弧形闸门启闭时，钢丝绳在启闭室底板下的运动轨迹呈三维图形，而在启闭室底板平面上的运动轨迹呈曲线形，需要在底板上预留一定规格的绳孔，以便于闸门启闭时钢丝绳的通过，预留的绳孔对操作人员形成了安全隐患。另一方面，弧形闸门吊点与启闭机室底板的高度空间很大，一般在10m以上，造成钢丝绳养护难度大，同时高空作业对养护操作人员构成重大安全隐患。

2钢丝绳养护及绳孔封闭的技术现状

现阶段钢丝绳主要由人工进行定期养护。弧形闸门启闭机室钢丝绳孔自动封闭装置(专利号98210358.1)、水闸工程启闭机绳孔封闭装置(专利号200820221238.7)、水闸工程弧形闸门启闭机绳孔自动封闭装置(专利号201220229241.X)，都是采用扇形盖板与轨迹孔结合、钢丝绳通过导向块带动的方式实现绳孔的封闭，是一种有益的探索尝试。该种技术不足之处是绳孔要实现封闭，就必须知道钢丝绳在启闭机室底板的平面运动轨迹，根据运动轨迹加工制作封闭装置，另一方面钢丝绳通过导向块带动的方式，存在着对钢丝绳不同程度的磨损。

3钢丝绳轨迹导向装置

要解决上述问题，就必须能够有改变和约束钢丝绳运动轨迹的装置，来实现钢丝绳在启闭室底板平面上的运动轨迹由曲线形变为直线形，绳孔由不规则形变为线形，在底板上预留绳孔规格由大变小。同时在闸门启闭时，实现对钢丝绳的自动养护。钢丝绳轨迹导向装置，就是基于弧形闸门启闭机启闭的该种特点而提出的。要满足上述条件，必须从轨迹导向装置的分布位置、结构构造和轴线关系等方面，采取针对性的技术措施。

3.1轨迹导向装置分布位置

为改变和约束钢丝绳运动轨迹，轨迹导向装置设置在启闭室底板下与弧形闸门吊点间的闸墩间(见图1)。其最下端PL点与吊点的间距为设计启闭高度，应设置在闸门弧形轨迹线与卷扬机卷筒切线的交点上。其最上端PH点，应设置在卷扬机卷筒切线的正下方。其他的应处在PL点与PH点之间，均匀分布。轨迹导向装置安装在支撑架上，支撑架由设在闸墩中的埋件固定。

图1　新型弧形闸门启闭机结构示意图

3.2轨迹导向装置结构构造

为实现钢丝绳的受力方向在轨迹导向装置处可以发生改变，同时防止钢丝绳在运转中滑脱，弧形闸门启闭机的轨迹导向装置，采用双半圆形绳槽滑轮组合结构。

轨迹导向装置由两个滑轮并联而成，滑轮槽型应为半圆形，两个滑轮并联、经组合框组合、嵌固销钉嵌固而成(见下页图2、图3)。绳槽直径应是钢丝绳公称直径的1.08～1.10倍。

3.3轨迹导向装置轴线关系

为使钢丝绳受力合理，减少对钢丝绳的摩擦，要对轨迹导向装置的轴线方向及其相关关系进行综合优化。

图2　PH点轨迹导向装置

图3　PL点轨迹导向装置

轨迹导向装置在最下端PL点轴线(垂直于滑轮连接板方向)应处于纵向方向(即垂直于水流方向)，在最上端PL点轴线(垂直于滑轮连接板方向)应处于横向方向(即平行于水流方向)，其他点的轴线方向从下部的纵向方向逐渐过渡到上部的横向方向。

4绳孔自动封闭装置

弧形闸门启闭机采用轨迹导向装置后，钢丝绳在启闭室底板平面上的运动轨迹由曲线形变为直线形，在底板上预留绳孔规格由大变小，绳孔由不规则形变为线形，为在启闭室底板上设置绳孔封闭装置提供了基础条件。

4.1绳孔封闭装置设计

弧形闸门启闭机绳孔封闭装置见图4，设置在启闭室底板上。

绳孔封闭装置包括正反转变频电机、减速器、封闭单元；封闭单元的装配轴线方向与卷扬机卷筒轴线方向平行；正反转变频电机与减速器齿轮连接，减速器的齿轴杆上设置有带环齿牙的齿牙环，齿牙环数量与封闭单元的封闭条板数量相等；齿牙环的环齿牙只占齿牙环圆周的一部分，齿牙环的环齿牙呈阶梯状装配在减速器的齿轴杆上；绳孔自动封闭装置由两套封闭单元连接而成，封闭单元由回位弹簧和带板齿牙的封闭条板组成，封闭条板的板齿牙数与齿牙环的环齿牙数相等，并与钢丝绳绳孔大小相匹配；回位弹簧一端在封闭条板的弹簧穴内，另一端在封闭单元框内套筒中，板齿牙位于封闭条板面下，并与减速器齿轮轴的环齿牙相齿合；齿牙环的环齿牙带动封闭条板压缩回位弹簧，使封闭条板开启，钢丝绳通过该点后，回位弹簧使封闭条板回位闭合，从而实现开启封闭。

图4　绳孔自动封闭结构示意图

4.2绳孔封闭自动化设计

为实现绳孔封闭的自动化，采取了激光位移传感器对钢丝绳在启闭室底板平面上线形轨迹点进行检测，实时采集轨迹信息，通过微机PLC、显示器、键盘、SD卡存储器通过数据线连接的方式，来达到自动控制的目的。其原理见图5。

图5　绳孔自动封闭组成示意图

5钢丝绳自动养护装置

弧形闸门吊点与启闭机室底板的高度空间很大，钢丝绳养护难度大，高空作业对养护操作人员构成重大安全隐患。采用轨迹导向装置后，很容易实现对弧形闸门启闭机的钢丝绳的养护。

5.1钢丝绳养护装置设计

钢丝绳养护装置见图6，设置在轨迹导向装置上。

钢丝绳养护装置包括储油仓、蓄油仓、涂油器；储油仓和蓄油仓由透油孔相连、蓄油仓和涂油器由泌油孔相接；蓄油仓由棉麻纤维填充、涂油器由棉纤维组成、棉纤维的长度与过绳孔空间相匹配，绳孔与钢丝绳的规格相适应；钢丝绳由涂油器对其进行养护。

图6　钢丝绳自动养护装置结构示意图

5.2钢丝绳养护装置分布位置

为实现对闸墩间的全部钢丝绳的养护，就必须考虑养护装置的分布和布置问题，其分布位置应与轨迹导向装置相结合。

钢丝绳自动养护装置设置在轨迹导向装置上，位于弧形闸门的吊点与卷扬机卷筒之间、其间距应不大于闸门设计启闭高度。

5.3钢丝绳养护自动化设计

为实现钢丝绳养护的自动化，采取了温度传感器实时采集温度信息。把润滑材料的温度信息传递至微机PLC处理，键盘操作，显示器显示信息，温度控制器控制，由电加热器对润滑材料加热，来达到精确控温、自动养护的目的。其原理见图7。

图7　钢丝绳自动养护装置结构示意图

6结语

采用轨迹导向装置的弧形闸门启闭机，是实现钢丝绳绳孔自动封闭装置和钢丝绳自动养护装置的前提和关键。

通过轨迹导向装置，钢丝绳在启闭室底板平面上的运动轨迹由曲线形变为直线形，绳孔由不规则形变为线形，在底板上预留绳孔规格由大变小，使绳孔自动封闭装置由复杂变为简单，实现绳孔的自动开合，减少对操作人员的安全隐患。在启闭机运行过程中，钢丝绳自动养护装置实现了对钢丝绳的精确控温、自动养护，提高了工作效率，降低了高空养护作业的安全隐患。

中图分类号：TV664

文献标志码：A

文章编号：1005-4774(2015)02-0068-04

Discussion on Radial Gate Hoist Steel Rope Maintenance and Rope
Hole Sealing Technique

LI Er-shun, MA Zhen-zhen, LI Cong-cong

(HenanBaiguishanReservoirAuthority,Pingdingshan467001,China)

Abstract：Steel rope radial gate hoist is used for turning on or turning off gate. The trajectory of steel rope on hoist room floor plane is curvilinear, rope holes in certain specification should be reserved on the floor, thereby steel rope can pass during gate opening and closing. But the reserved rope hole forms safety hidden danger for operators. The above problems can be solved on one hand, meanwhile, working efficiency can be improved on the other hand by adopting trajectory guidance device, rope hole automatic sealing device and steel rope automatic maintenance device, and the paper can provide reference for similar projects.

Keywords：winch hoist; trajectory guidance; rope hole sealing; automatic maintenance