水文吊箱電動絞車使用性能分析

曹 燁

（黃委會山東水文水資源局，山東 濟(jì)南250100）

1 水文吊箱電動絞車性能分析

吊箱的電動絞車是吊箱的核心部件，是吊箱的最主要的組成部分，電動絞車性能的優(yōu)劣決定了電動吊箱整體性能，關(guān)乎到吊箱的安全性能、穩(wěn)定性能及吊箱的工作效率。

水文吊箱電動絞車不同于其它電動絞車，有它自身的特殊性，對絞車的性能有特殊的要求，主要有以下幾點(diǎn)：

1.1 性能要穩(wěn)定

電動絞車的性能直接影響吊箱的測驗(yàn)安全，影響測驗(yàn)人員的人身安全。把電動絞車的性能在設(shè)計(jì)時必須充分加以考慮。確保電動絞車的性能穩(wěn)定，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

1.2 重量要輕

電動絞車安裝在吊箱內(nèi)，其中重量越輕，吊箱升降越省電，這是有別于其它絞車的不同之處，這是吊箱專用電動絞車設(shè)計(jì)時重點(diǎn)考慮的要素之一。

1.3 效率要高，節(jié)能

由于吊箱工作在室外，并且處于隨時移動的狀況，電源供給是一個重要難題，所以節(jié)能、高效是吊箱專用電動絞車設(shè)計(jì)時考慮的重要要素之一。

1.4 控制要簡單明了

吊箱的啟動、停止、調(diào)速、正反向轉(zhuǎn)化操作要簡單，適應(yīng)基層水文站普通職工的操作水平，操作做到簡單明了。并且便于維修和維護(hù)。

1.5 絞車制動系統(tǒng)

絞車本身要設(shè)置電磁制動裝置，絞車停止運(yùn)轉(zhuǎn)是要自動施加制動力，絞車得到停止指令的同時，電機(jī)立即停止轉(zhuǎn)動。

2 水文吊箱電動絞車特性分析

2.1 吊箱供電方式分析

電瓶供電方式（自帶電瓶）：

為了減少一次性投資，省去輸電索，甩掉大辮子，提高吊箱的穩(wěn)定性，山東水文水資源局于1998年率先嘗試吊箱自帶電瓶的供電方式（電瓶供電方式），在利津水文站試運(yùn)行成功，開啟水文吊箱電瓶供電的時代，已經(jīng)逐漸替代了輸電索供電方式。

采用電瓶為吊箱供電，該供電方式不但省去了輸電索、配套變電設(shè)備，節(jié)約了資金，減少了鋼塔的荷載，更重要的是避免了大跨度纜道因壓降造成的升降可靠性差的問題，提高了吊箱運(yùn)行的可靠性和安全性。但是電瓶在吊箱內(nèi)，增加了吊箱的自重，這是該供電方式的唯一缺點(diǎn)。

2.2 電機(jī)結(jié)構(gòu)、特性分析

2.2.1 普通直流電機(jī)

直流電機(jī)是指能將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能（直流電動機(jī)）或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能（直流發(fā)電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。它是能實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的機(jī)電設(shè)備。當(dāng)它作電動機(jī)運(yùn)行時是直流電動機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時是直流發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

2.2.2 直流電機(jī)結(jié)構(gòu)

直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機(jī)運(yùn)行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，由機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。

2.2.3 直流電機(jī)工作原理

直流發(fā)電機(jī)的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿莸脑怼?/p>

感應(yīng)電動勢的方向按右手定則確定（磁感線指向手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動方向，其他四指的指向就是導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢的方向）。

導(dǎo)體受力的方向用左手定則確定。這一對電磁力形成了作用于電樞一個力矩，這個力矩在旋轉(zhuǎn)電機(jī)里稱為電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的方向是逆時針方向，企圖使電樞逆時針方向轉(zhuǎn)動。如果此電磁轉(zhuǎn)矩能夠克服電樞上的阻轉(zhuǎn)矩（例如由摩擦引起的阻轉(zhuǎn)矩以及其它負(fù)載轉(zhuǎn)矩），電樞就能按逆時針方向旋轉(zhuǎn)起來。

2.2.4 直流電機(jī)的工作特性

他勵（并勵）直流電機(jī)效率：空載損耗是不隨負(fù)載電流變化的，當(dāng)負(fù)載電流較小時效率較低，輸入的功率大部分消耗在空載損耗上；當(dāng)負(fù)載電流增大時效率也增大，輸入的功率大部分消耗在機(jī)械負(fù)載上；但當(dāng)負(fù)載電流大到一定程度時銅損快速增大此時效率又開始變小。

2.3 絞車結(jié)構(gòu)組成

絞車一般由動力部件（電機(jī)、汽油機(jī)、柴油機(jī)）、減速增力部件（即減速機(jī)，擺線針輪、蝸輪蝸桿等）、制動器（電磁式、手動）、輸出機(jī)構(gòu)（鏈輪、齒輪、皮帶輪等）、輸入機(jī)構(gòu)（鏈輪、齒輪、皮帶輪等）等組成。

作為吊箱絞車有其自身的要求，重點(diǎn)考慮重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、節(jié)能等因素。

節(jié)能電動絞車設(shè)計(jì)符合以下原則：一是先進(jìn)性原則（使用最新技術(shù)，增加技術(shù)含量，提高吊箱運(yùn)行的自動化水平）；二是適宜性原則（不僅適宜于黃河的水文測驗(yàn)，還應(yīng)適宜于中小河流及渠道的水沙測驗(yàn)）；三是穩(wěn)定性和可靠性原則（絞車設(shè)計(jì)中使用成熟的技術(shù)，采用一體化設(shè)計(jì)，電源選型，驅(qū)動器配備、制動器選型均已性能優(yōu)先考慮因素，提高絞車運(yùn)行的整體性能和穩(wěn)定性）；四是野外適應(yīng)性原則（絞車系統(tǒng)能應(yīng)適應(yīng)野外作業(yè)的需要，具備一定防雨、防霧、防露、防風(fēng)沙等特點(diǎn)，適應(yīng)高溫、低溫的環(huán)境）；五是易操作性原則（應(yīng)具備操作簡單，易掌握，降低對使用人員的技術(shù)要求）；六是安全性原則（應(yīng)增加必要的安全保護(hù)措施，做到絞車運(yùn)行安全可靠）。

它的設(shè)計(jì)依據(jù)，絞車驅(qū)動滿足了部頒標(biāo)準(zhǔn)SD121-84《水文纜道測驗(yàn)規(guī)范》的要求；絞車設(shè)計(jì)滿足了部頒標(biāo)準(zhǔn)SL151-95《水文絞車》的要求。絞車設(shè)計(jì)應(yīng)滿足了國標(biāo)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。命名參照部頒標(biāo)準(zhǔn)SL/T108-95《水文儀器型號命名方法》的要求。

電動絞車的設(shè)計(jì)具備了：正反轉(zhuǎn)功能，輸出軸轉(zhuǎn)速具有可調(diào)功能；方向轉(zhuǎn)換、速度調(diào)整要可靠簡單；絞車的提升重量為550kg；絞車的輸出力矩大于等于150Nm；絞車應(yīng)配電磁制動器，制動力矩大于5Nm。吊箱的最大提升速度3.6m/min（電動）等基本要求。

3 結(jié)語

因此，只有很好的掌握了電動絞車的性能及設(shè)計(jì)要求，才能在具體使用中發(fā)揮其巨大的效能，更好地服務(wù)于水文測驗(yàn)。

［1］程進(jìn)豪，等.山東黃河水文特性綜合分析[M].鄭州：黃河水利出版社,1999,4.

［2］陳松生，等.SL.443-2009中華人民共和國水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國水利水電出版社,2009.3.