自制啟閉機鋼絲繩清洗設備在水閘工程維修養護中的應用

孔令清

在水閘的日常維護中，鋼絲繩的清洗是一項既辛苦又存在較大安全隱患的工作，是水閘工程維修養護中承擔安全風險最大的工作內容，對鋼絲繩清洗進行革新改造勢在必行。

傳統的鋼絲繩清洗方法有兩種：第一種是將鋼絲繩從設備上拆下來，放在柴油里用塑料刷子人工將污漬清洗干凈后，再將鋼絲繩重新安裝到設備上，再人工用毛刷子涂抹調和油對鋼絲繩進行保護；第二種是利用安裝在設備上（通過葫蘆）的吊籃，將工人和清洗用具（毛刷、油桶、柴油等）置于吊籃內，通過人工調節葫蘆，逐段對鋼絲繩進行清洗和涂油保護。前者不但費時費力，也不環保，而且在安裝過程中容易造成鋼絲繩二次污染；后者不僅費時費力，還存在嚴重的安全隱患。

對此，經過近三年的不斷探索和改進，筆者自制了一套鋼絲繩清洗設備，較好地解決了鋼絲繩清洗中遇到的困境和難點，在高效環保的基礎上，更好地解決了鋼絲繩清洗中的安全隱患。目前，該套鋼絲繩清洗設備已獲得國家知識產權局四項實用新型專利授權，另外兩項發明專利已通過國家知識產權局受理，進入發明專利申請公布及實質審查階段。下面就鋼絲繩清洗設備的結構組成、原理、清洗效果以及清洗過程中存在的問題作簡要介紹。

一、結構組成

鋼絲繩清洗設備結構主要有清洗設備系統、控制設備系統、行程運行三個系統組成。

1.清洗設備系統

由毛刷、電機、傳動齒輪、油箱（分柴油和調和機油）、集污盒、卡環等部件組成，通過設備框架將上述部件按設計圖紙進行安裝，制造出鋼絲繩清洗設備系統。其主要構件：毛刷（自主設計委托加工，已獲得國家知識產權局實用新型專利授權），采用PA尼龍棒材料制作，在尼龍棒外部按設計齒高、齒形角、齒數，通過機床加工形成外部結構；在尼龍棒內部按設計內徑通過機床加工形成圓弧，在圓弧面上按梅花形狀布孔植尼龍絲（0.4～0.8），通過鉸鏈安裝，制造成毛刷構件。卡環（自主設計委托加工，已獲得國家知識產權局實用新型專利授權），用高強度鋼構件按設計尺寸要求加工成圓卡環，在圓卡環上安裝滾動軸承及銷軸，再用鋼板（設計尺寸要求）與圓卡環焊接，制造成卡環構件。

2.控制設備系統

由漏電保護裝置、電源開關、倒順開關（正轉、反轉）、行程開關（上行、下行）、變頻器、光電傳感器、無線遙控裝置、限位保護裝置、故障報警裝置等部件組成，通過設備箱盒將上述部件按設計圖紙進行安裝，制造出控制設備系統。主要控制單元包括第一變頻器、第二變頻器、有線、無線發射裝置、有線、無線接收裝置，通過上述對控制單元的控制，實現鋼絲繩清洗設備的合理整合。

3.行程運行系統

由電機、減速機、鋼絲繩、定滑輪、固定支架、旋轉挑臂等部件安裝組成。主要設備通過市場購買后組裝，經調試滿足設計要求即可。

二、工作原理

將毛刷（粗毛）安裝到鋼絲繩上，打開電源，開啟倒順開關（正轉或反轉），電機通過傳動齒輪驅動毛刷圍繞鋼絲繩旋轉，同時打開柴油箱閥門注入柴油；開啟行程開關帶動鋼絲繩清洗設備沿鋼絲繩上下行走，通過變頻器對毛刷旋轉速度及鋼絲繩清洗設備上下行走速度進行調節，往復數次，直至將鋼絲繩清洗干凈。然后關閉油箱柴油閥門，關閉電源，清理集污盒，更換毛刷（細毛），打開電源，開啟倒順開關（正轉或反轉），啟動電機驅動毛刷圍繞鋼絲繩旋轉，同時打開調和油箱閥門注入調和機油；開啟行程開關帶動鋼絲繩清洗設備沿鋼絲繩上下行走，通過變頻器對毛刷旋轉速度及鋼絲繩清洗設備上下行走速度進行調節，往復2～3次，即能將調和機油均勻地涂抹到鋼絲繩上。開停機流程見圖1。

三、清洗效果

該套設備經過兩年多在窯河閘閘門鋼絲繩清洗中的應用，在解決了初期研制過程中一系列問題之后，性能得到了較大提升。該裝置與傳統的鋼絲繩清洗方法相比，不僅極大地提高了工作效率，降低了經費支出，而且清洗效果干凈，調和油涂抹均勻，更重要的是解決了鋼絲繩清洗過程中長期存在的環境污染和安全隱患問題。

四、效益分析

窯河閘共有5孔閘門，雙吊頂布置，兩種規格鋼絲繩（分別為φ15.5mm及φ19.5mm），鋼絲繩總長度為570m。按傳統的鋼絲繩清洗方法，每次養護需要2個人10個工作日才能完成，需要柴油50L，調和機油5L，還要給工人提供防護服，隨著人工工資的逐步提高，支出經費還會進一步增加；使用鋼絲繩清洗設備以后，人工只需要1人，4個工作日即可完成，需要柴油20L，機油2L。通過對比，無論是從時間上、使用材料上、還是經費支出上，鋼絲繩清洗設備都具備了傳統鋼絲繩清洗無法比擬的優勢。

圖1 開停機流程圖

五、主要問題和展望

設備存在的主要問題包括：（1）吊頭及啟閉機滾輪上的鋼絲繩部分受閘門吊頭和啟閉機底座影響，不能直接清洗、抹調和機油，需要通過調節閘門高度或人工操作來完成；（2）油箱閘閥在清洗、抹調和機油的過程中，出油流量未能實現自動控制，力爭在下一步智能改造中得到解決。

鋼絲繩的清洗養護是水閘運行管理中的一項重要工作，每年都要進行1～2次，不同型號的鋼絲繩需要定制不同內徑的清洗毛刷，下一步準備定制多種內徑的清洗毛刷進行試驗，期待得到更好的改進。另外，鋼絲繩的日常養護在機場、碼頭、工廠、高層建筑等眾多領域也存在大量需求，制造出符合眾多領域的鋼絲繩清洗設備還需要進行一定的技術改造，希望通過該設備的運用和推廣，能夠激發更多工程管理人員和科技工作者的興趣和創造力，為提升鋼絲繩的養護水平作出更大貢獻