离合单卷筒启闭机在上下扉门上的应用

丁 军

（江苏省水利勘测设计研究院有限公司 江苏扬州 225127）

离合单卷筒启闭机在上下扉门上的应用

丁 军

（江苏省水利勘测设计研究院有限公司 江苏扬州 225127）

为了通航或降低排架高度减少土建投资的需要，在水闸设计中，闸门采用了上、下扉结构形式，启闭机采用卷扬式启闭机，布置形式有双机独立启闭和单机联动启闭。双机独立启闭，采用两台平门卷扬式启闭机，工程运行管理方便，但造价高、外形尺寸大。单机联动启闭，采用弧门启闭机布置形式，单边单根钢丝绳，利用转向轮结构，串联起两扇闸门，实现联动。该形式启闭机体积笨重，占地面积大，钢丝绳易磨损，运行管理不便。本文设计采用的离合单卷筒启闭机，结合了上面两种启闭机的优点，采用离合单卷筒、平门卷扬机、上下联动布置形式。该启闭机体积小，重量轻，运行可靠，经济实用。本文针对该启闭机的传动机构和布置形式等特点进行了论述。

上下扉 启闭机 离合单卷筒 联动

1 前言

在我国水利工程中，上、下扉闸门形式由于其自身的特点经常被使用，他是平板门在工程布置上的延伸和发展。其主要优点是汛期时，可只开启下扉闸门行洪，有通航要求时，可以开启上下扉通航，挡洪高度较大时，采用上下扉闸门可以降低排架高度，改善建筑物抗震性能，节省投资。

上下扉闸门常用的启闭机布置形式有单独启闭、联动启闭启闭等。90年代初新建工程盐河北套闸、盐河南套闸均采用单独启闭形式。50年代老旧工程万福闸、武定门闸均采用联动启闭形式。单独启闭布置形式，上、下扉闸门启闭相对独立、互不干扰，操作灵活，启闭速度快，效率高。但投资大，启闭机在工作桥上所占空间大。联动启闭布置形式，上、下扉闸门通过转向滑轮和钢丝绳串联在一起，用一台启闭机实现对上、下扉的依次启闭。设计时，为了保证启闭下扉闸门时上扉闸门不动，需要下扉闸门的重量大于上扉闸门，并按照下扉闸门上的动滑轮组的倍率进行联动计算。启门时，下扉闸门先启闭到位后有限位挡块限位，此时单根钢丝绳拉力增加，启闭上扉闸门。闭门时先关下扉后关上扉。这种联动布置形式用一台启闭机启闭两扇闸门，但须采用弧门卷扬式启闭机、钢丝绳串联布置形式，布置空间也较大，启门速度慢，钢丝绳要经过转向滑轮、动滑轮组等传动机构，钢丝绳易磨损，工作桥面布置凌乱。

我们结合上述启闭机布置形式，并对前两种启闭方式进行了优化组合，提出了采用离合单卷筒、平门卷扬机、上下联动布置形式。根据工程实际，在布置形式上采用联动启闭，在传动方式上采用单卷筒无大小齿轮传动的闭式传动，在机架形式上采用整体机架形式。经过不断的优化设计，在我省老闸加固、新做工程中得到了广泛运用。

2 启闭机设计技术原理

我省采用上下扉门的大多数水闸，在平常年份水位远达不到设计要求，运行时往往上扉门不需要开启或开启次数少。因此，如采用双机独立启闭上下扉门就显得不经济，而采用单台弧门机启闭，体积大，操作便利性、可靠性均不理想。针对我省该型水闸工程的运行工况，我们研制设计了一种新型的上下扉门固定卷扬式启闭机，

以QP系列平门卷扬式启闭机为基础，在启闭机卷筒末端增设一个次卷筒装置，主次卷筒之间装有离合器，在主次卷筒正下方装有一电动推杆，通过电动推杆推动离合器接合或分离，实现主卷筒独立转动或主次卷筒联动。主卷筒垂直启闭下扉门，次卷筒通过导向滑轮启闭上扉门，主次卷筒装在同一根轴上，并共用一套驱动装置。

3 启闭机设计主要技术问题处理

我们在设计研究该新型启闭机时，就启闭机的荷载设计、启闭速度、启闭扬程、离合器选用、结构设计、电气控制和安全保护装置等进行了研究，编制了技术先进、设计新颖、措施全面、切实可行的技术方案。并对关键技术问题进行了认真对待和处理。

（1）大扭矩主次卷筒离合技术处理。主次卷筒通过离合器的接合或分离实现主次卷筒的联动或主卷筒独立传动。离合器采用牙嵌式，齿采用梯形齿，在配备闸门传感器后，可基本避免主次卷筒因闸门高度显示误差出现无法接合的情况，确保主次卷筒顺利接合。

（2）左右主次卷筒同步技术处理。如何保证上扉门两吊点的同步是直接关系到该启闭设备安全运行的重要问题，在保证启闭机安装精度的同时，在次卷筒设置限位挡块，并配备止动装置，这样不仅可以在上扉门停运时实现对次卷筒的制动。同时，通过安装调试，使得限位挡块处在搁置状态时，左右次卷筒上的离合器齿口处于同样的位置状态。此外，离合器采用11对梯形齿，该型式的离合器可以适应在上下扉门预设联动位置存在一定误差的情况下，仍能实现离合器的接合。

（3）电气控制及安全保护技术处理。为了确保整机运行安全可靠，加装了多组位置保护，采用模块式的组合程序，实现现地控或远程控制，操作简单安全。重点是通过电气控制和安全保护系统，保证离合器必须在分合可靠、工作到位后方可进入下一个运行程序。同时，在上扉门一旦开启后，离合器不会因误操作分离而导致坠门事故的发生。

4 启闭机设计主要技术创新和特点

4.1 主要技术创新点

在常规QP系列平门启闭机基础上进行技术创新改造，将主次两套卷扬装置通过离合机构集成到一套驱动装置上，并研发配套控制系统,来实现下扉门单独启闭和上下扉门的联动启闭。成功解决了不同运行工况下（下扉门单独启闭、上下扉门同时启闭）的切换离合方式，左右两个次卷筒离合时的同步技术和安全保护装置等重要技术问题。

4.2 主要技术特点

（1）整体机架，闭式传动。启闭机采用整体机架形式，采用上、下扉门联动启闭，摒弃保养维护困难的大小开式齿轮形式，采用大速比减速机的闭式传动方式。整体结构尺寸比两台单独启闭的机架大大减小，设备布置整体较协调。

（2）高效节能，启闭灵活。正常行洪或引水情况下，只要开启下扉闸门，在大流量行洪的情况下，采用单卷筒形式，在电气控制上按程序操作，实现一台启闭机开启上下扉两扇闸门，启闭灵活，高效节能。

（3）保养简单，外观协调。该启闭机采用无大小齿轮的闭式传动，无油污污染，采用了工业化生产的大速比启闭机一级传动，整体质量提高，基本无需保养和维护，管理方便快捷。

（4）自动化程度高、管理可靠。离合单卷筒启闭机实现了单台驱动系统开启上下扉两扇闸门。在电动自动控制方面，自动化程度更高，通过开度仪和行程开关实现闸门自动开启控制，通过加设荷重传感器，实现闸门超载保护控制，控制程序上，通过设定自动控制软件。实现闸门开启、锁定、脱锁等系列联动，减少人为操作误差，自动化程度大大提高，管理更加可靠。

5 结语

离合单卷筒卷扬式启闭机，利用一套动力机构实现下扉门独立启闭和上下扉门联动二种方式。优化了启闭机构、节省工程造价、降低了管理成本和保证运行安全可靠的目标，在目前较成熟的QP系列卷扬式启闭机基础上，研制开发出一种新型上下扉闸门固定卷扬式启闭机，从而为我省上下扉闸门控制运行提供新颖、先进、经济、可靠的启闭方式。可在类似水闸工程中广泛应用，具有广阔的推广应用价值。

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.07.031

TV664

B

1672-2469(2014)07-0096-02

丁军（1967年—），男，高级工程师。