启闭机在水工闸门上的使用性能论述

朱晓奔

摘 要：各种类型的启闭机在水工闸门上得到广泛应用 ，鉴于水利行业的重要性，启闭机必须安全可靠运行，要求使用方便、维护保养简单。通过对各类启闭机使用性能的实际论述，积累的经验为管理者提供参考。

关键词：启闭机 技术比较 优缺点 管理经验

1.工程概况

常州市长江堤防工程管理处，是常州市水利局直管事业单位，管理处的主要职能：管理常州市境内长江主江堤近19公里，两个流域性中型水利枢纽：魏村水利枢纽和澡港水利枢纽，以及两个中型水闸：小河水闸和孟城水闸，小型水闸、泵站、套闸、涵洞多座。这些水利工程较好地发挥着防洪、排涝、抗旱、航运、水环境保护等多种功能。这些水利工程无一例外需要启闭机控制闸门或阀门运行，启闭设备多数采用液压启闭机，其中液压启闭机69台套、固定卷扬式启闭机6台，螺杆启闭机5台。本人从事水利工作20多年，专技管理闸门运行，对启闭机的操作和使用性能了然于心，下面就本单位使用的启闭机作简要论述，经验分享。

2.启闭机概述

（1）螺杆启闭机最原始，主要由起重螺杆、承重螺母、传动机架等组成，利用螺旋传动原理，把螺母的旋转运动变成螺杆的轴向直线运动，同时把螺母的转矩变成启闭闸门的启闭力，即借承重螺母的正反旋转，带动螺杆作升降运动，启闭闸门，从而通断水流。这种老式启闭机主要有如下特点：①由于螺杆是刚性，它不但能提供启门力，而且能施加闭门力，并能阻滞闸门振动；②螺杆和螺母有自锁作用，可使闸门停留在任何位置，而不会自行滑落；③单吊点，手动操作方便；④定期涂防锈润滑油脂，维护保养简单，使用寿命长，适用轻型阀门的控制。在本单位江堤工程涵洞上多有使用。以前由于江堤无动力电源，采用手动螺杆启闭机，在去年完成的江堤提升工程中，统一采用手电两用螺杆启闭机，并由露天改为室内安置，启闭机全套设备运行工况环境得到了明显改善。设有上下限位行程开关，实现电动操作行程自动保护控制。

（2）固定卷扬式启闭机是水工闸门应用较多的老式启闭设备，本单位陈巷套闸、孟城水闸、剩银河水闸使用此类启闭机。此类设备主要特点有：①结构简单，运行可靠、维修方便；②钢丝绳为闸门与启闭机的连接件，只能提供启门力，闭门靠闸门自重；③采用浮动轴将两侧传动装置刚性连接，强迫两个卷筒同步转动，因此闸门开启同步平稳性好；④主要缺点：设备占地面积较大，钢丝绳易磨损，变速箱常见漏油，开式传动齿轮失效为常见故障。管理上主要是做好钢丝绳和传动齿轮的养护，必须经常调整钢丝绳松紧度，一年两次用柴油将钢丝绳清洗干净后涂抹合适油脂保养，定期给传动齿轮清洁后加注齿轮油。参照标准，钢丝绳受损一定程度或使用到期（正常的5年以上）必须更新。管理上主要加强钢丝绳水下部分锈蚀程度的检查，整体出现多根断丝或到使用年限就必须更换。我们遇到过齿轮磨损、齿面点蚀、齿面胶合等齿轮传动失效形式，处理的办法即更换齿轮。卷扬式启闭机广泛用于中小闸门的启闭。

（3）液压启闭机在本单位水工闸门上使用最多，国内从上世纪70年代开始在水利行业使用。它是根据液体静压原理，利用液压，传递动力，启闭闸门，也就是说，液压油泵将高压油通过油管输送至油缸，油缸活塞杆的升缩执行闸门的启闭。液压在密闭容器中才能传递，因此液压设备对密封要求很高，密封圈坏了，相应的液压元件就执行不了动作。而且液压装置对液压油油质的要求很高，因为液压系统75%的故障（比如阀芯卡阻、阀芯锈蚀等）都是因液压油油质不达标引起的，所以必须定期滤油，每年对液压油进行检验，不达标须及时更换液压油，本单位使用46号抗磨液压油。中大型闸门采用液压启闭机居多是根据它的特点来定的。

由于本单位较早使用液压启闭机，因此本人也见证了液压启闭机的发展与提高的历程。简单回顾一下，启闭机的主要部件是执行元件--油缸，刚开始由于制造设备简陋只能加工柱塞油缸，柱塞不镀铬，表面经过抛光处理后就直接使用，裸露在外或受雨淋就容易生锈，会影响密封性能；后来有了专用制造设备可以制造活塞油缸，活塞杆表面采用镀铬工艺，目的防腐蚀和耐磨损。镀铬杆的寿命与本身的加工、电镀质量水平，使用的工况环境密切相关，有的使用10年以上不坏，有的3年不到镀铬层就会起泡、剥落、表面出现腐蚀性锈斑、麻点、凹坑，密封性能被破坏就必须维修，这种现象在山峡船闸工程油缸上出现过，处理的办法是将镀铬杆换成陶瓷杆。在我们魏村水利枢纽工程运行中碰到过类似现象，还有更严重的，我处澡港水利枢纽2001年建成，其中泵站油缸活塞杆浸泡在河水中的部分，在不到2年的时间，镀铬层消失杆面变黑而且凹凸不平，活塞杆水上部分没有这种现象，说明水质有问题。事实上澡港水利枢纽地处常州化工区，当地水质污染严重。后取水样检测发现澡港河水呈强酸性，活塞杆被酸性物质腐蚀。碰到这种情况，我就想起15年前在德国力士乐常州分公司参观时见到的陶瓷活塞杆，感觉真是神奇，主要在于其具备的性能，非常耐腐蚀而且号称永不磨损，产品寿命30年以上。所谓的陶瓷杆，就是在加工好的碳钢杆表面高温喷涂约0.4mm厚金属陶瓷，然后按要求对陶瓷层表面磨加工。由于当时国内没有陶瓷活塞杆制造商，进口产品价格昂贵，因此维修工作久拖未决。直到2007年武进液压启闭机（水利行业液压启闭机技术原水利部部版标准的制订者）有限公司与河海大学合作研制开发出陶瓷活塞杆，此项目的改造才有了转机。2007年陶瓷活塞杆更换使用后，这一严重影响安全运行的隐患才得以消除。在陶瓷活塞杆油缸使用过程中，我们定期观察，还是被那污染的河水浸泡，几个月下来活塞杆表面未发现腐蚀现象，直至今日依然完好无损，时间与事实说明陶瓷活塞杆的技术指标与性能皆达到设计使用要求，在这样的工况下，其耐腐蚀的优越性能明显体现出来。可以说，喷涂金属陶瓷技术的攻克将大大提升油缸制造质量和使用寿命。而且陶瓷活塞杆表面经过特殊行程标记处理，可以实现精确的行程检测和数字化控制，再配备专用传感器，能较好地解决油缸同步（双吊点同步精度可达±1㎜）问题。去年，魏村水利枢纽泵站也逐步将老化的活塞杆更换成陶瓷活塞杆。在建的澡港水利枢纽泵站扩容工程为实现自动化控制，统一采用内带行程刻度的陶瓷杆油缸。

3.技术说明

螺杆启闭机、固定式卷扬机技术含量不高，其性能主要取决于制造质量。由于液压传动有其突出的优点，所以重点谈一下液压启闭机。液压启闭机对制造质量要求更高，同时设计上更要注重细节的把握。根据闸门的重量和运动阻力选择油缸内经和液压（MPa），根据闸门的启闭速度（m/min）要求选用流量（L/min）和液压合适的油泵，根据闸门的起升高度（m）选择油缸长度（mm）。油箱采用封闭式，防止灰尘和雨水进入，侧面开进人孔，孔盖密封，油箱最低油位高于吸油口50㎝，防止油泵吸空。液压系统可采用滑阀结构或插装阀结构，滑阀结构出故障易查找。油泵的吸油口和油管的总回油口必须装过滤器，养护上只需每年更换滤芯。油管接头采用锥型接头可有效防止油管漏油，拐弯连接处采用高压软管连接可缓冲液压冲击引起的振动。油缸需设置排气装置，当油缸动作中出现爬行、抖动现象时，可采用排出油缸内的部分油氣混和物的办法来处理。轴用密封圈不得太紧，活塞杆上要有油膜保持，进出避免干摩擦，这样可避免油缸运行抖动。由于液压启闭机技术含量较高，管理者包括有些专家对其使用上的认同度不如卷扬式启闭机，但只要有一定的技术水平，按要求管理，其故障率也不高。魏村水利枢纽船闸、节制闸的液压启闭机正常运行10年才更换液压油，而且10年没滤过液压油，液压系统没出过一次故障。说明液压启闭机的使用还是可靠的。

4.结语

无论是螺杆启闭机、固定式卷扬机，还是液压启闭机，各有优缺点，根据闸门的大小、运行工况和要求选型更合适，管理者只有懂得它们的技术指标、使用性能，并且不断实践，掌握正确的维护保养方法，才能在实际运用中合理操作，轻松驾驭，发挥启闭机在水利工程中应有的作用。

参考文献：

[1]陈启松.液压传动与控制手册.上海科学技术出版社，2006.

[2]王韵京.闸门运行工.黄河水利出版社，1996.endprint