固定式卷扬启闭机故障检测及规范操作

□刘清宽 李浩雨（河南省白沙水库管理局）

固定式卷扬启闭机故障检测及规范操作

□刘清宽 李浩雨（河南省白沙水库管理局）

河南省白沙水库输水洞检修闸门是固定卷扬式启闭机，由于启闭机起升高度为46 m，采用大倍率滑轮组和多层卷绕附设排绳装置，在卷绕到的三四层时钢丝绳出现咬绳、背股、滑落现象，产生很大的震动和响声，通过全面的检测和重点排查相结合的方法对卷扬式启闭机进行了故障检测分析，找出了异响故障的多种原因，采取相应措施，对该启闭机设备进行了更新改造。

固定式卷扬启闭机；故障检测；改造措施；现代变频技术；PLC控制

1 工程及闸门概况

河南省白沙水库位于淮河流域沙颍河水系的颍河上游，坝址座落于河南省禹州市、登封市交界处白沙村，1951年兴建，1953年建成运行，1965年扩建加固，1987年进行输水洞加固，2003年进行水库除险加固。白沙水库共有25扇闸门，22台启闭机，闸门型式有平板钢闸门、弧形钢闸门，启闭机有卷扬式、螺杆式、液压式、门式四种形式。

白沙水库输水洞原工作闸门有上下两层、四扇（每扇为1.75 m×1.75 m）油压平面钢闸门，闸室位于水下，为隐蔽工程，空间十分窄小，净空又过低，导致拉杆及门叶不出门槽，多次发生闸门自动滑落。因此1987年在输水洞进口原油压闸门60 m处增建竖井钢闸门，作为工作闸门。输水洞出口液压弧形钢工作闸门建成后，原有工作闸门改为检修闸门。

白沙水库输水洞进口检修门是一台QP40T卷扬式启门机，由河南省水利勘测设计院于1987年设计。启闭机的起升高度比较大，为46 m。由于空间位置不够，为使启闭机构布置紧凑减轻机器重量，采用了大倍率滑轮组和多层卷绕附设排绳装置。本启闭机的排绳器是通过固定在卷筒轴端的齿轮、链轮传给，进出钢丝绳由两个小滚轮夹着导向，小滚轮安装在滑动架上，滑动架套装在两根光杠上，在滑架的中间装有一个带圆轴的月牙板，月牙部分骑在丝杆的螺旋槽内，而月牙板又可在滑架的圆柱孔内转动，这样当链轮驱动丝杠旋转时，月牙板则带动滑架沿光杠左右螺纹槽在螺杆两头互相衔接平滑过渡，成为一条封闭螺旋槽体，这样月牙板沿一条螺纹槽滑动到终点时自然转动一定角度进入相反的另一条螺纹槽线，从而实现反向排绳。

2 故障检测排查

根据启闭机形式和现场查勘的情况，启闭机异响故障检测的依据分别是中华人民共和国《水利水电制造安装及验收规范》（SL381-2007）、《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》（SL101-2014）和设计图纸，设备使用安装说明以及其它相关技术资料等。

经现场观查与测量，排绳器的直线运行速度与钢丝绳缠绕速度基本相同，但在各层的拐点处排绳器的运行轨迹与钢丝绳的缠绕轨迹出现偏差，即钢丝绳在拐点处的轨迹需要时间较长而排绳器无法模拟出该状态的轨迹，从而使得每到该拐点时钢丝绳缠绕慢，而排绳器运行速度快，导致排绳器运行逐渐超前，到第五层时出现入绳角度过大，造成排绳混乱的问题。同时左右卷筒存在制造误差，左卷筒固定端出绳台阶较高，造成该处出绳高于右卷筒，当钢丝绳在此拐点出现跳绳现象，以致后面的排绳规律与右卷筒不一致。

该启闭机自投入运行后发现钢丝绳存在咬绳、背股、脱落产生振动等现象，对启闭机和闸门产生了很大的影响，调整发现钢丝绳在一二层进出卷筒过程中入绳偏角过小，三四层进出卷筒的角度基本合适，调整时若不能确保一二层的钢丝绳进出卷筒偏角，则三四五层的入绳角度就出现较大偏差，排绳混乱，若保证三四层进出卷筒的偏角在左右两端方向上都≤3.50°，就会出现一层二层入绳角度过小出卷筒过程中会相互挤压、剪切，这将极大地加大钢丝绳的磨损而减低寿命，产生的振动对启闭机及闸门造成影响，同时由于两卷筒制造时存在误差，使得钢丝绳固定端出绳规律不一致造成两卷筒缠绕不同步。

3 故障分析及处理

由于多层缠绕对轨迹要求较为严格，而双螺旋丝杠采用固定的转速输入无法满足钢丝绳排列轨迹的要求，因而采用老的驱动方式将无法满足钢丝绳排列整齐的要求，这也是20世纪90年代后大杨程启闭机取消排绳器而采用德国发明的“来邦斯”折线卷筒的主要原因。

但对于该机若采用“来邦斯”折线卷筒，则会使得该启闭机报废，重新制造新的启闭机，同时对门孔及闸室结构进行大范围的改动，费用较大。为此提出电控排绳器的方案，采用现代科技:变频、PLC及反馈等手段使得排绳器的运行轨迹与钢丝绳排列轨迹基本相同，从而保证卷筒排绳整齐。该方案的优点是成本较低，启闭机改动较小。

首先，通过信号采集装置检测启闭机停止、起升或下降状态以及起升或下降的速度，将采集到的信号传递传入控制柜PLC。然后，控制柜PLC根据采集到的信号，控制动力装置的停止、正转或反转状态以及正转或反转的速度，进而通过动力装置带动排绳器的停止、正转或反转状态以及正转或反转的速度，使排绳器的螺母运行轨迹与卷筒缠绕入绳或出绳轨迹保持同步，保证钢丝绳缠绕入绳或出绳卷筒偏角在合理的范围内，使得卷筒钢丝绳排列整齐，延长钢丝绳使用寿命。还应对本电气设备进行周期性的各项检查及保养，消除隐患，确保其性能正常。

4 规范操作运用

在启闭机调试或PLC故障情况下可采用手动控制，启闭机设有下列电气保护装置：短路保护、过流保护、失压保护、缺相保护、限位保护、过载保护、和断开总电源的紧急开关以及联锁保护。

排绳机构控制箱面板上的黄色EL1灯燃亮并且红色EL3灯熄灭的情况下，可在排绳机构控制箱面板上进行输水洞检修闸门启闭机的相关操作。

4.1 启门

需要启门时，按下排绳机构控制箱面板上的启门按钮（BS2），则启闭机启门，此时触摸屏里显示启门运行中且闪烁。当启门到上限时触摸屏里显示到上限且闪烁，并自动停止启门。

4.2 闭门

需要闭门时，按下排绳机构控制箱面板上的闭门按钮（BS3），则启闭机闭门，此时触摸屏里显示闭门运行中且闪烁。当闭门到下限时触摸屏里显示到下限且闪烁，并自动停止闭门。

4.3 停止

在启门或闭门运行中需要停止时，按下排绳机构控制箱面板上的停止按钮（BS1），则启闭机停止启门或闭门，此时触摸屏里显示启门停、闭门停。

4.4 变频复位

在排绳机构运行中当排绳机构控制箱面板上红色EL3灯燃亮时，在排除变频故障后按下排绳机构控制箱面板上触摸屏里的变频复位按钮，则对变频器复位操作，变频复位成功后红色EL3灯应熄灭。

4.5 钢丝绳排绳角度调整

在启门或闭门运行中若发现钢丝绳排绳角度偏差较大时，则应立刻进行排绳机构钢丝绳排绳角度调整。其调整方法如下：

在排绳机构控制箱面板上按下闭门按钮（BS3）使启闭机运行至下限位，到下限位时启闭机会自动停止闭门，之后排绳机构会继续运行，自动调整钢丝绳排绳角度，直到调整到合适角度后排绳机构才会停止运行。

5 结语

水库闸门机电工作是保证水库安全度汛的重要保障。通过对白沙水库输水洞工作闸门和检修闸门固定式卷扬启闭机的运行、检测、故障处理以及规范操作，使白沙水库大坝的防洪安全性得到了很大提高。水库工程运行管理时刻牢记“安全第一，预防为主”的方针，克服麻痹思想和侥幸心理，严格按照机电操作规程和固定式卷扬启闭机操作规范使用，把做好水库闸门机电工作做为水库安全度汛、保障下游人民群众生命财产安全的主要目标。

TV664

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1673-8853（2017）11-0076-02

刘清宽（1964.7-），男，工程师，长期从事水利水电工程管理工作。

2017-9-13

编辑：刘长垠