凌津滩水电厂泄洪闸钢丝绳张力测量与调整

吴轶嵩

（1.湖南五凌电力工程有限公司，湖南 长沙 410004；2.湖南省水电智慧化工程技术研究中心，湖南 长沙 410004）

1 引言

启闭机常用于各大型水利枢纽，主要用于控制闸门的升降从而达到开闭的目的。常见的启闭机有液压启闭机、卷扬启闭机、螺杆式启闭机等[1]。启闭机提升闸门的重量由钢丝绳主要承担。研究表明当启闭机钢丝绳受力不均时，可能出现钢丝绳抖动、直径变小、断丝等现象，若不及时解决其受力不均的问题，可能会导致钢丝绳出现断裂，引发安全生产事故。为了解决启闭机的安全生产隐患，需对其进行定期检查与更换[2-3]。

2 工程概况

凌津滩水电厂泄洪闸2×2 000 kN盘香式启闭机是电力工业部中南勘测设计研究院设计，由夹江水工机械厂和洛阳矿山机械厂两家单位生产。该启闭机设置于坝顶67.00 m高程平台上，闸门动水启闭，额定启闭力为2×2 000 kN，扬程27.00 m，每扇闸门左右各有12根型号为6T×31SW+IWR-40-1770-甲镀-右交的钢丝绳，每根长39.2 m，钢丝绳单根可承受拉力为20.75 t，闸门总重280 t，钢丝绳两端分别固定于闸门吊头和启闭机卷筒。

2020年5月～6月，电厂开展了泄洪闸工作门钢丝绳检查，检查发现钢丝绳表面锈蚀严重、表层钢丝镀锌层腐蚀脱落、钢丝绳存在断丝断股、直径变小等缺陷，严重影响泄洪设备安全运行。为了保障设备安全，对泄洪闸工作门钢丝绳进行更换并进行受力测试与调整，根据《煤矿安全规程》规定，各钢丝绳张力与平均张力偏差不得超过±10%，为进一步提高安全系数，减小安全隐患，现凌津滩水电厂要求各钢丝绳张力与平均张力偏差不得超过±5%。

3 测量方法

目前钢丝绳张力测量的主要方法有：测力计测量法、振波计时法、标记法、自动液压张力平衡装置测定法等[4]。其中测力计测量法简单便捷，可直接测量出各钢丝绳所受张力及张力差，故本次钢丝绳张力测量采用测力计测量法。

本次钢丝绳张力测量所采用的仪器为长沙金码测控科技股份有限公司研发的JMM-268索力动测仪。钢丝绳的受力情况和钢丝绳的自振频率、钢丝绳的长度、材料密度以及张力关系如下：

根据张力弦振动公式：

其中：F—弦的自振频率；

L—弦的长度；

Ρ—弦的材料密度；

δ—弦的拉力。

由上式可知，明确了钢丝绳的材料长度以及振动频率相同，钢丝绳的受力就相等。由此而得，钢丝绳受力T与其震动频率F有如下关系：

其中：K—比例系数；

F—振动频率；

T—钢丝绳拉力，kN。

当闸门开度确定后，钢丝绳总受力=闸门重量。由公式（2）可得到泄洪闸钢丝绳K值，如下式：

其中：T闸门重量=265 t

计算出K值后，再次利用（2）式即可求出每一份钢丝绳所受的拉力。

4 钢丝绳张力测量与调整

盘香式启闭机区别于常规卷扬式启闭机的最大特征是其各根钢丝绳之间是相互独立的，因此在其受力调整过程中可单独对每根钢丝绳进行调整[5]。泄洪闸闸门左臂右臂各有12根钢丝绳，更换钢丝绳后起降闸门运行一个完整行程，保证每根钢丝绳受力充分。随后将闸门悬停在高于上游侧水平面1.5 m处，对各钢丝绳初始张力进行测量，测量结果如表1所示。从表中数据可以看出，各钢丝绳之间的张力偏差较大，其最大差值达-22.1%，可见各钢丝绳之间的受力不均匀，因此需对其受力进行重新调整。

表1 泄洪闸钢丝绳更换后初始数据

根据测得各钢丝绳的张力偏差，对张力偏差超过±5%的钢丝绳进行受力调整。图1所示为钢丝绳与吊头连接处示意图，当张力偏差为正时钢丝绳过于绷紧，此时应拧松调节螺母；当张力偏差为负值时钢丝绳过于松散，此时应拧紧调节螺母。当对钢丝绳张力调节完毕后，起降闸门使其运行一个完整行程，之后再重新测量各钢丝绳受力情况，多次测量调整直至钢丝绳受力符合设计标准。表2为各钢丝绳最终调节后测得的数据，根据表中数据可以看出，各钢丝绳张力偏差均在±5%范围内，符合安全标准。

图1 吊头连接处[5]

表2 泄洪闸钢丝绳更换后调整数据

5 总结

（1）凌津滩水电厂泄洪闸采用盘香式启闭机，各钢丝绳之间相互独立，每根钢丝绳可单独进行受力调整；

（2）本次钢丝绳受力测量方法采用测力计测量法，该法直观便捷，可直接测量出各钢丝绳张力及张力偏差；

（3）泄洪闸钢丝绳更换后各钢丝绳之间受力偏差较大，最大可达-22.1%。钢丝绳经过调整后各钢丝绳之间的张力偏差均小于±5%，符合安全要求。