水库闸坝启闭机组的安装与维护技术

2023-08-03 05:10:13陈国兴云浮市防汛抢险技术和物资保障中心
珠江水运 2023年11期
关键词:启闭机螺杆闸门

陈国兴 云浮市防汛抢险技术和物资保障中心

启闭机是用于水工闸门启闭的机械,也是水利工程中重要的辅助设备,关系到水利工程可靠运行、安全行洪、检修安全[1]。启闭机的安装和维护是保证水工闸门正常启闭和闸坝安全运行的基础,因此本文对水库闸坝启闭机组的安装与维护技术进行了阐述。

1.水库闸坝启闭机组的安装

1.1 概述

按照机构位置是否移动,启闭机分为固定式启闭机和移动式启闭机两大类。按照机构原理的差异,启闭机分为卷扬式启闭机、螺杆式启闭机、液压启闭机。固定式启闭机是指布置为“一机一门”的启闭机,如固定卷扬式启闭机。移动式启闭机是指布置为“一机多门”且能通过轨道移动的启闭机,如门式启闭机、桥式启闭机、台车式启闭机。

1.2 启闭机安装程序及安装要点

安装准备→设置安装基准点→机座及预埋件安装、部件检查或试验→启闭机安装→启闭机调试→启闭机空载试验→启闭机带载试验→清理、补漆与面漆涂装。

安装准备包括安装方案的编制、安装人员的配置、安装工具的准备等内容。检查现场安装条件及基础质量。然后根据启闭机安装图纸测放安装基准,包括纵横控制线和高程控制点。接着安装机座、埋件及浇灌机座下的二次混凝土,这段时间内可以同时拆洗、检查和组装机械部件,检查和试验电气部件。根据各类型启闭机安装要求进行安装。启闭机调试分为机械部分的调试、电气部分的调试和机电联调。调试之后先进行空载试验,即不与闸门连接的机电设备试运行。空载试验合格,才能与闸门连接,并进行无水和设计水头下的带载试验。最后,对设备机架、外壳进行补漆和涂装面漆。

1.3 固定卷扬式启闭机的安装

固定卷扬式启闭机受闸门起重容量和行程的限制小,所以应用范围极广,主要用于靠自重关闭的平面闸门或弧形闸门,如泄水系统的工作闸门、水电站机组进口事故闸门等。卷扬式启闭机安装时,最好先于闸门安装,这样可以利用安装好的启闭机作为吊装闸门的设施。安装前,筹划场地,根据启闭机长、宽尺寸及配置数量预估场地面积,为了足够周转,在此基础上放大2~4倍。设备到货后,按照《水利水电工程启闭机制造安装及验收规范》(SL/T 381-2021)第8.3节要求进行检查和验收。例如对减速器、传动齿轮要进行清洗检查,测量齿顶、齿测间隙及齿面啮合接触面积等。减速器加注润滑油后,转动部件应转动灵活,无卡阻、异常撞击,且油封、结合面无渗漏油现象。吊装时,先吊机架,调平定位后再吊减速器、卷筒、电动机、滑轮装置等。吊装定位后,要求启闭机纵、横中心线与起吊中心线对正,偏差不超过±3.0mm,平台基础水平度偏差不超过0.5mm/1000mm,高程偏差不超过±5.0mm。机械部分安装完,安装电气设备,测试内部接线有无松动,再与现场电源连接,以便对电气设备进行调试。接着安装钢丝绳。为避免钢丝绳污染闸门,应在与闸门接触部分的钢丝绳外面缠上塑料薄膜。将钢丝绳一端固定在卷筒上,启动卷扬机使钢丝绳整齐地缠绕在卷筒绳槽上,再使卷筒反向旋转放出钢丝绳。绳头绑上绳套,将放出的钢丝绳穿过滑轮组,引导到井口平台上,与启闭机吊座连接并固定,完成钢丝绳穿绕。试运转时,电气设备各项指标均符合要求后,应向控制程序输入模拟信号,验证各项功能均达到设计要求,再进行联调。空载条件下全行程往返试验数次,检查和调整机械、电气部分的功能。随后带载试验,先在无水和静水条件下全行程各往返2次,再在动水条件下全行程往返2次,所有试验指标均达到设计要求可通过验收。

1.4 螺杆式启闭机的安装

螺杆式启闭机多用于小型平面闸门或弧形闸门的升降。与卷扬式启闭机主要靠闸门自重关闸不同,螺杆式启闭机能利用螺杆加压,当关门阻力大于闸门自重时也能关闸。启闭力一般不超过750k N,行程一般不超过7m。启闭力小于100kN时可采用手摇操作,启闭力≥300k N时采用电动操作或电动、手摇两用操作。根据《水利水电工程启闭机制造安装及验收规范》(SL/T 381-2021)第7.4节要求,机座纵、横中心线要与闸门实际起吊中心线对齐,偏差不得超过±1.0 mm;基础板上平面水平度偏差不得超过0.5mm/1000mm,机座底板应与基础板表面紧密接触,两者局部间隙不得超过0.2mm,总接触面积不得小于机座底板面积的80%;机座底面高程偏差不应超过±5mm;螺杆与闸门连接前,螺杆垂直度不得大于0.2mm/1000mm。安装后进行调试,先手盘,应无卡阻,进退自如;再电动试验,在全行程内启闭,无异响、发热和漏油,至上下行程极限时行程开关应立即动作。双螺杆驱动的启闭机,两台电动机应分别通电,观察电机旋向一致后才能接入负载。空载及带载试验方法参见本文1.3节。

1.5 液压启闭机的安装

液压启闭机按作用方向分单向和双向两种形式。单向作用启闭机主要用于事故闸门,开闸靠液压作用,发生事故时靠闸门自重关闸。双向作用启闭机开闸和关闸都通过液压作用。液压启闭机对安装条件要求较高,要求现场清洁,并有防雨、防潮设施。场地面积按油缸长度平方的1.5~3倍估计。启闭机安装分为机架部分安装、泵站总成安装、液压缸总成安装、液压管路安装、试运转和启闭机试验[2]。安装前按照《水利水电工程启闭机制造安装及验收规范》(SL/T 381-2021)第10.4.1条要求对各部件进行检查。机架部分安装方法可参看本文1.3节,安装后机架纵、横向中心线与起吊中心线的偏差不超过2.0mm,高程偏差不超过±5.0mm。泵站总成通常以整体方式运输和进场,安装前要检查进出油口的临时密封装置是否完好,油箱内是否清洁,电磁阀是否正常。泵站在现场就位时,应按设计要求调校水平和高程。液压油要经过精细过滤器过滤后再注入油箱。注油后,点动按钮启动电机,确定旋向正确。第一次启动液压泵,应打开全部溢流阀,让液压泵在无压条件下运行0.5h以上。无异常后再逐步关闭溢流阀,使管路全部充油。接下来按设计要求或SL/T 381-2021第10.3.5条规定进行耐压试验。液压缸总成吊装时,先要把活塞杆与缸套固定起来,以防吊装过程中活塞杆伸出,可能需要制作专用工具辅助。液压管路是需要根据现场情况配制的,下料后要在现场进行预装,经确认没有问题后再通过焊接固定。管路全部焊接完毕,与泵站一起进行耐压试验。液压管路采用不锈钢管材,耐压试验后要进行酸洗,酸液一般采用浓度20%的硫酸溶液。酸洗后要进行中和,碱液采用3%~5%的碳酸钠溶液。中和后,用清水清洗,再通入干燥的压缩空气吹干。然后使用与系统同牌号的液压油冲洗管路,管路连接成闭环,在启闭机工作压力范围内循环冲洗72h。空载联调时,通过控制溢流阀开度,让液压泵分别在1/4、1/2、3/4和1倍的工作压力下运行,每个压力点运行时间不少于15min。若无异常,且温升不超过25K,旋紧溢流阀,使液压泵在1.1倍工作压力下排油。若无振动和异常噪声,接下来调试液压缸,先打开排气塞,低速向液压缸充油,重复3次,排尽系统和液压缸中的空气。再与闸门连接,无水状态下使闸门全行程升降2次,闸门运行平稳,闸门开度显示正常,系统压力值及行程符合设计要求,再将闸门升至最高点,在48h内闸门下滑量不超过200mm,则无水联调合格。有水状态下全行程快速升降3次,各项指标均达到设计要求,则通过有水联调试验。

2.水库闸坝启闭机组的维护

2.1 固定卷扬式启闭机的维护

启闭机运行过程中零部件会发生疲劳、磨损和损伤,长期运行下来不可避免地出现性能下降、效率降低、安全隐患增加等问题,因此必须加强养护,以减少磨损、延长使用寿命和消除安全隐患。启闭机的维护包括日常巡检、运行检查、定期检查、安全检测、日常保养、汛前养护等多种形式[3]。日常巡检应每日检查1次,检查内容包括机械部件磨损情况、减速箱油液有无渗出、钢丝绳有无损伤等。运行检查主要是检查启闭机各项运行参数是否正常,例如制动器制动可靠性、主令开关指示是否正确、运行电流是否正常、闸门开度仪显示是否准确等。定期检查主要是指汛前、汛后的检查,汛前要检查启闭机是否有能力度汛,汛后要检查启闭机度汛后存在的故障隐患和潜在问题。安全检测主要是根据安全检测周期对设备重大安全隐患和威胁安全运行的缺陷进行检测。日常保养主要是清洁和对局部异常、问题的处理。汛前要对设备进行全面清洁、保养和局部维修。养护时,要对机架、罩壳、柜外进行清洁;检查轴承润滑情况,必要时要清洗和换油/油脂;检查减速箱油位、油质,清洁箱体,处理渗漏,补漆;清理开式齿轮油垢,重新涂刷油脂,修补损伤齿面或更换齿面;对卷筒磨损绳槽修复;对制动器除垢、清洁,调整制动间隙,更换磨损超标的制动轮、闸瓦、制动带;对钢丝绳除垢、除锈,重新涂抹油脂,检查钢丝绳压板,使用力矩扳手紧固压板螺栓;清洁电动机及电气设备,检查接线端子,检测绝缘电阻;清洁开度仪,检查示值误差及调校;对限位开关清洁、检查、调试。以钢丝绳养护为例,水上钢丝绳和水下钢丝绳的养护方法基本相同,但使用的油脂不同,后者对耐水性有更高要求,可使用复合铝基油脂,前者使用钙基油脂就足够了。涂抹油脂前,使用竹木刮刀清理油垢,使用铜丝刷除锈,再使用煤油清洗,用干燥的棉质布条擦干。

2.2 螺杆式启闭机的维护

螺杆式启闭机的维护与卷扬式启闭机的维护有许多类似之处,例如检查、清洁保养、润滑等,但因两者机构原理不同,在维护的细节方面还是有些不同。螺杆式启闭机操作前要仔细检查设备上的紧固螺栓,有松动时要拧紧。启闭机螺杆和螺母是关键部件,要经常检查它们的运行及磨损情况,并做好清洁工作。螺杆清污、除锈可使用钢丝刷、毛刷等工具,使用专用清污器也是好方法,与手工除垢结合可提高清污效率。清污、除锈后在螺杆表面涂刷机油,闲置不用的时候要用油纸包裹密封。还要经常检查闸门开度指示器指针是否准确、限位开关是否正常,若此二者任一出现问题都会导致闸门升降失控,导致螺杆弯曲。发现螺杆弯曲必须立即停机,拆出螺杆进行矫正,使用千斤顶、重物、加热等方式矫正。螺母磨损超标,必须更换。

2.3 液压启闭机的维护

液压启闭机系统精密、构造复杂,一旦发生故障,对启闭机安全运行影响较大。为了及时发现故障隐患,应加强检查和维护保养。日常检查对象包括液压元件、液压油和电气控制设备。需要经常检查液压元件的密封性,连接处松动、渗油应做好标记并及时处理。若为密封圈老化、失效,应予更换。若因渗漏,液压油量减少,应及时补充。液压油要定期抽样化验,当液压油性能劣化、品质明显下降时应更换。经常检查电气控制设备清洁程度、接线端子有无松动、仪表显示是否正常。非汛期启闭机启用频率较低,应定期启闭闸门,尤其在汛前应操作启闭机以最大开度开闸,以检验系统是否正常[4]。在每年的汛前及汛后都应将系统中的全部液压油过滤处理一次,定期清洗滤油器滤芯。启闭机长期运行后,油液中的污垢会集聚在油路变径、弯曲等部位及沉积到油箱底部,这些问题不能通过定期过滤或换油完全消除,应在换油时对系统内部进行全面清洗。阀组要经常维护,发现问题及时处理。电气控制系统要定期测试,如检测防雷接地性能。

3.结语

启闭机组的正确安装和良好维护是保障其平稳、可靠运行的基础,因此应制定科学合理安装方案,按照设计与规范要求进行正确安装,以保证安装质量。在启闭机组运行维护期间要加强检查和维护保养工作,及时发现和消除故障隐患,以确保启闭机组安全度汛,充分发挥其作用。

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