雙支點頂式螺桿啟閉機在水利工程中的應用

李金可

（黃驊市五一機械有限公司，河北 黃驊 061100）

1 工程概況

山東沾化市徒駭河綜合治理工程是沾化市 “林水會戰”的重大工程，工程總投資1.9億元，主要是對徒駭河沾化城區段進行河道護砌和清淤治理，河面由原來60m拓寬到200m，防汛能力大大增強，森林公園位于沿河兩側，防洪閘橋與景觀河相輔相成，閘孔為3m×4m(寬×高)的方形孔口，閘門上游側與徒駭河相通，下游側農業灌溉渠道相通。橋閘節水設備由5套SPGZ3×4雙向止水鑄鐵閘門和5套2×250kN雙支點螺桿啟閉機構成，為了不影響整體景觀效果，采用螺桿不外露的頂式啟閉機，同時設備頂部的鋼結構箱式橋梁可作為人行便橋。設備在滿足強度、剛度、穩定性和工作特性的前提下，還要結合現場環境，在景觀設計上滿足景觀亮點的要求。

2 設備構成及工作原理

如圖1所示雙支點頂式螺桿啟閉機主要由機頭、螺桿、吊座、閘門、橫梁、吊桿、同步軸、螺桿護管等組成，機頭與螺桿聯接，機頭與螺桿為兩套左右對稱布置，兩套機頭通過傳動軸實現機械同步，機頭下方的閘墩中設置埋管，螺桿在埋管中作往復運動，螺桿上方聯接橫梁，橫梁中部對稱布置兩根連桿，連桿通過吊座與橫梁和閘門連接，兩套機頭驅動螺桿，螺桿在埋管中上下運動，螺桿頂部的橫梁也隨之上下運動，通過連桿帶動閘門上下運動，實現閘門的啟閉功能。5孔閘門關閉時，其上端5根橫梁連成人行便橋，滿足了景觀要求。

圖1 雙支點頂式螺桿啟閉機

本結構設置的橫梁在閘門閉門中起到了施加閉門力的作用，故提高了閘門運行的平穩性，使得啟閉效果更理想。

3 設備主要部件材料的選取及制作

3.1 機頭

機頭螺桿材料選用40Cr，加工后進行調質和磨齒處理，高頻淬火硬度達HRC45-55，使其具有良好的耐磨性和承受重負荷的能力；機頭蝸輪材料選用ZCuSnP1，錫磷青銅鑄造采用離心澆鑄的方式，使其具有良好的耐磨性和抗疲勞性；機頭螺桿材料選用45Cr，利用專用旋風銑床加工制作，設備加工效率高，加工精度有保證；機頭裝配要求，應保證蝸桿與蝸輪中心嚙合點偏移量不大于±1mm，裝配后作磨合試驗，達到驗收規范要求。

3.2 橫梁

橫梁材料選用Q345B，焊接要求外觀光滑平整，焊后作無損檢測，以保證焊縫的強度要求。橫梁表面的平面度為±0.5mm，鉆孔時要求橫梁吊點中心與拉桿法蘭連接孔中心在一條直線上，其誤差不大于±1mm。防腐要求表面噴砂除銹，其清潔度達Sa2.5，涂環氧富鋅底漆，環氧云鐵中間漆，氯化橡膠面漆并保證漆膜厚度，使設備達到設計壽命。

3.3 同步軸

同步軸材料選用45Cr，在保證強度的基礎上，要求兩端階梯軸的同軸度控制在0.1mm范圍內。

4 現場功能調試及驗收

產品到達工地現場檢查、開箱驗收，按照相關圖紙文件進行組裝，緊固件安裝牢固，螺桿的垂直度和橫梁的平行度合格后，啟閉機注入足量潤滑油，滿足油位要求，其油封和結合面處應沒有漏油現象，連接螺栓應緊固不得松動。電氣設備接電前，檢查全部接線符合圖樣要求，檢測線路的絕緣電阻大于0.5MΩ。

4.1 空載試驗

啟閉機不連接閘門，在整個行程中往返3次，電機運行正常沒有異常的發熱現象，運行到上下極限位置時，行程限位開關能發出信號并切斷電源，使啟閉機停止運轉。試驗過程中，所有機械部件運轉時不得有異常聲響。

4.2 載荷試驗

啟閉機通過吊桿將閘門連接好作運行試驗，動水啟閉兩次，各傳動零件運轉平穩，沒有異常聲響、發熱和漏油的現象，荷載控制裝置和高度指示裝置的傳感器信號發送和接收靈敏、準確。在閘門升降的過程中整個鋼結構橋梁平穩起落，設備控制采用現地和遠程兩種控制形式?，F地可通過“升、降、停按鈕進行手動操作，也還可通過PLC進行自動操作；遠方通過計算機集中控制系統，對閘門進行遠程自動控制。啟閉橋兩側有警示標志，當閘門起升放水時，現地警示燈發出警示信號，聲光報警裝置啟動，禁止兩岸人員通行，避免意外事故的發生。

5 結語

雙支點頂式螺桿啟閉機的應用，彌補了普通螺桿式啟閉機在水利工程中單調、缺乏空間視覺感的不足，展現了整體布局的合理性，同時增加了設備運行的穩定性。為設備在建筑物中的布置滿足協調性提供了工程實例。

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［2］DL/T5039—1995，水利水電工程啟閉機設計規范［S］.

［3］GB3881—83，起重機設計規范［S］.

［4］胡宗武.顧迪民.起重機設計計算［M］.北京：北京科技出版社，1988.

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