淺析水閘卷揚式啟閉機鋼絲繩的常見的故障及養護

王亞超

摘 要：鋼絲繩是卷揚式啟閉機唯一重要的連接件，其故障處理及養護工作對閘門的安全啟閉有著較大的影響。本文通過介紹閘門啟閉機鋼絲繩的常見故障，針對鋼絲繩的養護及更換工作進行探討，提出一些有效的處理措施，延長啟閉機鋼絲繩的使用壽命，最大限度發揮其經濟效益和社會效益。？

關鍵詞：閘門；卷揚式啟閉機；鋼絲繩；養護措施

隨著我國社會經濟建設步伐的加快，政府加大了對水利基礎設施建設的投資力度，大型水閘工程數量日益增加。卷揚啟閉機因為具有構造簡單、維護檢查方便等特點，廣泛應用于水閘啟閉。鋼絲繩是卷揚式啟閉機傳力構件，其受力情況比較復雜，在運作過程中需要承受拉伸力、彎曲力和擠壓力，這就要求鋼絲繩具備承載力大、沖擊力強、強度高和彈性好等特性。然而水閘實際運作過程中，鋼絲繩由于受到溫度變化、操作不當及承重大等因素的影響，容易出現鋼絲老化、銹蝕和斷絲等現象，嚴重影響到閘門啟閉機的正常啟閉。水利技術人員應通過分析閘門啟閉機鋼絲繩常見故障產生的原因，采取必要的措施進行合理的養護，從而確保水閘的安全運行。

一、鋼絲繩失效原因分析

實際使用中，啟閉機鋼絲繩的受力情況很復雜，主要承受以下三種力：一是閘門自重、配重、水柱壓力和磨擦阻力所相起的拉伸力，二是鋼絲繩穿繞過卷筒、滑輪所引起的彎曲力，三是鋼絲繩與卷筒、滑輪接觸時所受的擠壓力等。

1、銹蝕

啟閉機鋼絲繩長期處于暴露的大氣或水中，往往由于電化學腐蝕使其表面剝離，產生黑皮麻坑，形成溝紋，在水質污染嚴重的干濕交替部位尤為嚴重。實踐證明：由于腐蝕引起的強度和韌性損失大大超過了正常磨損和疲勞的影響。含有酸性和堿性的水流和氣流，不僅會沖刷掉鋼絲繩表面和內部的油脂，造成繩芯腐爛、鋼絲繩銹蝕，而且還會使股與股及鋼絲繩間磨損擠壓，鋼絲強度和韌性損失加劇。

2、磨損

啟閉機鋼絲繩使用時與卷筒等其它物體接觸并有相對運動，產生摩擦，鋼絲繩的表面也不斷磨損。鋼絲繩最常見的磨損方式一般有外部磨損和內部磨損兩種情況。

2.1 外部磨損

鋼絲繩在使用過程中其外周與滑輪槽、卷筒壁、鉤頭等物體表面接觸而引起的磨損屬于外部磨損。外部磨損使外周表面的細鋼絲被磨平，繩徑變細。鋼絲繩的破斷載荷隨著承受載荷截面積減小，也相應降低。實際使用中，外部磨損造成的單周磨損較全周磨損更為惡劣，因此應盡可能使單周磨損的鋼絲改為全周均勻磨損。

2.2 內部磨損

鋼絲繩經過卷筒或滑輪時，所承受的全部負荷壓在其一側，此時鋼絲繩鋼絲的曲率半徑不可能完全相同。彎曲時，鋼絲繩內部各根細鋼絲就會相互產生作用力并產生滑移，股與股之間接觸應力增大使相鄰股間的鋼絲產生局部壓痕。當反復循環彎曲拉伸時，壓痕逐漸加大為深凹，并產生集中壓力而被折斷。細鋼絲表面的壓力與鋼絲繩所承受的拉力成正比，在拉力相同情況下，受壓面積不同單位面積承受的壓力也不同。

3.疲勞

卷筒和滑輪的直徑對鋼絲繩的使用壽命有直接影響，因為卷筒或滑輪的直徑太小，鋼絲繩在卷筒和滑輪處的彎曲度就會很大，在起重機工作過程中，鋼絲繩會反復受到這種大幅度的彎曲拉伸作用，損壞也就很快。無數次的彎曲容易使鋼絲產生疲勞，韌性下降，最終導致斷絲。彎曲疲勞斷絲通常出現在彎曲程度最嚴重一側的外層鋼絲上，當彎曲疲勞斷絲的出現意味著鋼絲繩已到了使用后期。

二、鋼絲繩的檢查

啟閉機鋼絲繩根據所處的工作環境和部位分為水上和水下兩部分，由于工作條件的不同，檢查的要求也不相同。

水上鋼絲繩一般要求每月應進行一次常規性檢查；汛期應加密檢查次數。主要檢查鋼絲繩表面有無失油，有無銹蝕、扭結、斷絲、磨損和外傷，卷筒上的鋼絲繩有無爬繩和偏槽，壓板螺絲有無松動，雞心壓鐵是否移位等。每年的汛前檢查和汛后檢查應在常規性檢查的基礎上，對鋼絲繩進行全面的量化的檢查。當遭受暴風雨、地震等自然災害時應立即檢查，并增加檢查內容。發現問題及時上報處理，并做好記錄，記錄時要詳細。檢查時對銹蝕或磨損嚴重部位，應測量鋼絲繩直徑；發現斷絲部位則仔細檢查斷裂情況和斷絲根數。記錄資料，要注意整理歸檔，以備以后使用。水下鋼絲繩的檢查受條件限制，應根據運行工況區別對待，一般每三年進行一次，主要檢查防護措施是否失效，是否造成油脂流失而銹蝕；繩套有無變形和裂紋；澆注的鋅塊有無粉化和松動。實際檢查過程中，應重點檢查水下交替變化部位和繩套以上15cm范圍的鋼絲繩。

通過檢查，發現的問題根據《起重機鋼絲繩、保養、維修、安裝、檢驗和報廢使用規范》（GB/T5972--2009/ISO4309；2004），確定相應的處理意見并及時進行處理。

三、鋼絲繩的養護

啟閉機鋼絲繩一般采取潤滑養護方法。根據行業特點和工作環境的不同，水上鋼絲繩一般每年進行一次，采用能形成堅韌的油膜、耐潮濕、能有效減小磨損的石墨鈣基或石墨烴基潤滑脂；水下鋼絲繩一般三年保養一次，采用抗水性強，由鈣皂與礦物性油混合而成鈣基潤滑脂。？養護時，先清除鋼絲繩上的污物，工具的表面硬度應比鋼絲繩硬度低，以免損傷鋼絲繩。實際操作時，可采用鉛絲順著繩股方向繞3～4圈，或用鋼絲刷沿繩股的方向來回拖動，將鋼絲繩表面及繩股間的油污清除。再用柴油或煤油浸泡后擰干的毛巾或紗布擦洗繩股，反復2～3次直至鋼絲表面無油污，露出金屬本色為止。待清洗劑揮發后，再涂抹的防護油脂。涂抹時，最好將油脂加熱至80℃，厚度以4～6mm為宜，過多易在運行過程中掉落，少則達不到防護效果。當表面油料干硬或泥污較多時，可將鋼絲繩拆卸后放在80℃左右的熱柴油中浸泡1～2小時后再用干凈的柴油清洗干凈，然后盤放在已加熱到80～100℃的油脂中浸泡至飽和狀態。這樣除銹和除污都較徹底，同時繩芯中滲滿油脂，確保形成良好的潤滑條件，尤其當繩持力時，繩芯含油會自然外浸。

水下鋼絲繩除進行上述的養護外，還需用包裹法進行特殊的防護。在油脂上好后，用寬約12cm的塑料布從繩套吊點層層向上纏繞，每圈疊壓條寬的一半，裹至正常水位的1.0m以上，用細鐵絲扎緊帶頭。外部敷設采用管徑等于或略小于鋼絲繩直徑的開口橡膠管，膠管開口背離迎水面，以20cm的間距用鐵絲扎牢。

四、結束語

卷揚式啟閉機鋼絲繩是啟閉機和閘門之間相連接的唯一關鍵構件，鋼絲繩的安全性甚至影響到水閘工程的整體質量。因此，鋼絲繩的維護和保養工作室非常有必要的，技術人員通過分析鋼絲繩故障產生的原因，針對性采取一些必要的措施進行維護并定期對設備進行保養，以確保延長鋼絲繩的使用壽命，從而發揮卷揚式啟閉機的經濟效益和社會效益。

參考文獻

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