卷揚式啟閉機繩孔封閉自動裝置研制探討

萬　泉　陳宇潮　何云軒

卷揚式啟閉機繩孔封閉自動裝置研制探討

萬泉陳宇潮何云軒

水閘工程中卷揚式啟閉機的應用較為廣泛，考慮到機架下方鋼絲繩出繩和運行形式的因素，需在機架和相連接的工作橋橋面相應部位預留孔洞，這類孔洞簡稱繩孔或觀測孔。繩孔的作用是方便鋼絲繩出繩，連接卷筒與閘門，確保閘門啟閉過程中鋼絲繩在卷筒上正常纏繞，同時在閘門啟閉過程中方便操作者觀察閘門的運行情況；而預留的較大規格的繩孔，對處于高空養護作業的操作人員形成了一定安全隱患。此外，由于繩孔的存在，使得啟閉機房在門窗緊閉的情況下仍與外界相通，公路橋上揚起的的灰塵、雜質、雨水，甚至飛禽都有可能進入到啟閉機房內，對機電設備運行安全和正常養護極為不利。因此，如何有效封堵繩孔，同時方便啟閉機出繩，一直是水閘工程管理過程中需要解決的問題。

一、研制緣由

目前，水閘的繩孔或觀測孔多是在啟閉機座相應部位采用多塊灰塑板進行封堵，開閘時人工將封堵的灰塑板挪開，關閘時再逐孔蓋上，費時費力，開閘時如果忘記挪開，還有可能造成設備的損壞。特別是對像萬福閘這樣長期運行、孔數達65孔的江蘇省第二大水閘，極為不便。近年來，萬福閘管理部門不斷改進，采用在繩孔處制作兩塊灰塑板或有機玻璃，在鋼絲繩行走的相應直線部位預留矩形孔，矩形孔內固定平板橡皮或柔軟毛刷，閘門開啟過程中不必挪開封板，鋼絲繩行走擠壓橡皮或柔軟毛刷，起到了省時省力的效果。但此裝置也存在運行時常有鋼絲繩上的灰塵或油污脫落，污染地面，不便于觀察閘門運行狀況；同時鋼絲繩每年汛前保養時需要拆除該裝置，也造成了不便。針對運行中存在這些不足，結合萬福閘實際情況，技術人員進行了充分研究和多次實踐，探索并創新出一套卷揚式啟閉機繩孔封閉自動裝置。該裝置通過安裝一系列電氣元器件和機械機構，結合啟閉機、閘門和封閉裝置的聯動，實現了繩孔封閉裝置的自動動作，確保了啟閉機的正常運行和安全操作，同時較大程度地提高了操作人員的工作效率，降低了高空養護作業的隱患。

二、繩孔封閉自動裝置基本原理

1.電動推桿選型

要使封閉裝置與啟閉機、閘門進行聯動，需要在啟閉機電氣回路中增設電氣元器件組成控制回路來實現封閉裝置的自動打開和關閉。研制過程中通過多次對比和實驗，采用了目前使用較為廣泛的直流電動推桿。電動推桿是一套集成裝置，內置行程開關，通過改變直流電源正負極即可改變運行方向。

關于電動推桿的選型，首先結合啟閉機的型號和具體參數，確定電動推桿的推拉行程；然后根據機架內空間，考慮可容納電動推桿的最合理尺寸，通過電動推桿使用的具體情景，分析各型電動推桿的性能參數，來選擇合適的推桿。最后確定電動推桿的具體工作電壓，目前可選擇的直流電壓規格有12V、24V、36V、48V。根據萬福閘啟閉設備的具體情況，選擇使用工作電壓為12V的直流電動推桿，并在啟閉機二次控制回路中，增設推桿電氣控制裝置。電氣控制原理圖見圖1。

圖1　

2.控制部分電氣原理

圖1中虛線框內的電路圖是針對電動推桿控制的部分，現將其原理簡述如下：

（1）閘門運行狀態

接觸器KM1常開、輔助觸點閉合，或者接觸器KM2常開、輔助觸點閉合（分別對應閘門上升動作或者下降動作）→時間繼電器KT1線圈通電開始計時，同時中間繼電器KA4線圈得電動作，電動推桿開始縮回→推桿內置縮回限位動作，推桿停止運動→時間繼電器KT1預設時間到，通電延時斷開常閉觸點KT1斷開→中間繼電器KA4線圈失電，電動推桿進線端失電。

（2）閘門停止運行狀態

接觸器KM1常閉輔助觸點閉合且接觸器KM2常閉輔助觸點閉合（閘門處于靜止狀態）→時間繼電器KT2線圈得電開始計時，同時中間繼電器KA5線圈得電動作，電動推桿開始伸出→推桿內置伸出限位動作，推桿停止運動→時間繼電器KT2預設時間到，通電延時斷開常閉觸點KT2斷開→中間繼電器KA5線圈失電，電動推桿進線端失電。

設置時間繼電器KT1、KT2的主要目的是防止電動推桿內置限位失靈，導致內置直流電機過載損壞電機，時間繼電器設置的時間比電動推桿正常伸縮到位所需的時間略長即可。

3.自動裝置的機械結構

由于該封閉裝置設計效果需要在開啟或關閉閘門時繩孔封板能夠自動打開，閘門停止或到達限位時封板自動封閉。在啟閉機機座每個繩孔處分別采用兩塊厚度為10mm的有機玻璃板作為繩孔的封堵，同時將兩塊有機玻璃板的對接面切割成U形槽，在U型槽的兩側安裝棕毛刷拼接，以使得閘門停留在任何位置時，鋼絲繩不會對封板產生影響，且棕毛刷也可自動清潔鋼絲繩上灰塵和油污。

下一步，在封板的兩側打孔攻絲，安裝小滾輪，滾輪運行位置下方的啟閉機座上鋪設不銹鋼軌道，在每一個機架下安設兩套直流電動推桿，將直流電動推桿的一側與固定機座固定，另一側與封板連接，通過直流電動推桿的伸縮來實現有機玻璃板對觀察孔的封閉和打開，從而實現聯動。在原先的設計方案中，準備采用齒輪齒條傳動方式來帶動兩塊封板，通過固定齒輪將電動推桿的動力從一側封板傳遞至對面封板，實現聯動。但在實驗過程中，發現由于封板兩側的小滾輪打孔攻絲時存在誤差，精度不高，封板在運行時會有扭曲，導致齒輪齒條容易打滑。在原先方案不理想的基礎上，技術人員通過進一步摸索和研究，考慮到機架下方空間有限，決定將兩根電動推桿安裝在同一側，每一根推桿各控制一塊封板。由于兩塊封板運行時是相對運動，故在控制時，給兩根推桿提供正負相反的12V電源即可達到此要求。

三、結語

該套卷揚式啟閉機繩孔封閉自動裝置經過多次試驗與實地運行，實現了在閘門運行時封板能自動打開，閘門在到達上下限位和停止時能自行封閉的研制目標，且使用可靠，故障率低，經濟適用，適用于各種閘門形式的卷揚式啟閉機，尤其適用于直升式弧形閘門、下臥式弧形閘門等出繩方向隨起升高度不斷發生變化的卷揚啟閉機。對于運行頻繁的多孔水閘的維修和養護，該裝置可節省人力，保持啟閉機房內清潔，從而保障水閘的安全運行■

（作者單位：江蘇省江都水利工程管理處225200）（專欄編輯：周權）