水利工程啟閉機閘門飛車形成現象分析與解決對策

摘 ?要：在水利工程中，啟閉機的作用是控制各類大型閘門的開關從而控制水流和水量。在啟閉機運行過程中不可避免地會出現各類問題。飛車現象是我們想盡力避免的一種主要問題，控制啟閉機來控制閘門的開關是在水利工程中較為關鍵的一點，要想使工作達到我們的預期，就要使啟閉機以良好的狀態運行且能達到一定的工作效率，這就要避免飛車現象，使啟閉機正常運行。

關鍵詞：啟閉機;飛車現象;水利工程

中圖分類號：TV664 ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）16-0160-03

Abstract：In water conservancy project，the function of the hoist is to control the switch of various large gates to control the flow of flow and water flow. Inevitably，various problems may occur during the operation of the hoist. The engine runaway phenomenon is a problem that we mainly want to try our best to avoid. The switch that controls the hoist to control the gate is a key point in the hydraulic engineering. To achieve the purpose of the work，it is necessary to make the hoist run in good condition and achieve a certain work efficiency，which is to avoid the engine runaway phenomenon and make the hoist function normally.

Keywords：hoist;engine runaway phenomenon;water conservancy project

0 ?引 ?言

水利工程中，啟閉機閘門是在水利控制過程中利用的有效設備和機器，啟閉機的正常運行和發揮正常作用是在工程中重要的環節。啟閉機的常見故障是飛車現象，飛車現象作為在電機中常見的故障，在其他機械設備中得到了很好的預防和處理應用，本文主要是針對啟閉機的飛車現象提出了合適的解決方案和預防方案和措施，在具體的生產應用過程中，這些措施和方案要依據實際情況和地方的施工特色決定，但依舊具有一定的通用性和實用性。啟閉機的飛車現象無疑在施工過程中是很大的隱患，如果不能恰當地預防和解決，就會造成很大的損失和不必要的傷害。飛車現象的危害巨大，所以本文就此問題提出恰當的方案。

1 ?啟閉機工作原理及構造特點

啟閉機的主要作用是在各種類型的水利工程當中進行設備的控制，通過對鑄鐵閘門或者是鋼制閘門的升降控制來達到啟動閘門或者是關閉閘門的效果。

啟閉機的分類有很多種，常見的啟閉機有液壓類型和卷揚類型兩種。而啟閉機在運行的時候，主要呈現出三個特點：

首先，啟閉機的主要構造包含了電機、機架、啟閉機以及防護罩等，在以三級減速進行控制的情況下，設備中的螺旋付傳動，該種情況下的啟閉機在輸出轉矩方面變大。而如果啟閉機本身的鋼架不夠平整，其噪音及振動會變大。

其次，啟閉機需要以戶外類型的電機作為工作電機，確定防護等級大于IP55。利用十進制原理進行計數，保障控制形成的誤差在0.5%左右。啟閉機通過蝸桿位移來觸動開關，從而對轉矩進行保護。

最后，啟閉機具備操作簡單、維護便利且可以遠程操控的特點。

啟閉機中，電機的控制和運行是啟閉機在工作中重要的部分，而電機最容易出現的問題就是飛車現象。

下面介紹卷揚式啟閉機的工作原理。

卷揚類型的啟閉機主要是由卷揚裝置、機架以及傳動裝置等多種部件構成，在電動機的驅動下以三級減速器以及齒輪來達成減速的效果。在卷筒旋轉的情況下，設備當中的鋼絲繩能夠完成對卷筒的收放控制，并調節閘門的升降。在卷揚類型的啟閉機中裝置了閘門的開度儀器，該儀器能夠控制閘門的極限位置，并能夠實現預測到閘門的升降位置。為了避免啟閉機在運行的時候出現超負荷的情況，卷筒的位置將裝置載荷器，一旦負載超過預期，載荷器將會發出警報，并自動切斷電源，強制啟閉機停止工作[1]。

2 ?卷揚式啟閉機的特點

卷揚式啟閉機具備以下幾個方面的優點：首先，其能夠利用減速箱和減速輪的雙重配合來實現機械設備的監督，而減速的程序比較多，且銷量也比較高。其次，啟閉機能夠通過滑輪組的配合而讓啟門力變大，該種情況能夠讓啟閉機與尺寸加大的閘門進行配合。最后，在鋼絲繩的作用下，通過單層纏繞或者是多層纏繞的方式來調整啟閉機的擺動，在閘門具備加大行程的情況下，鋼絲繩將會受到影響而進行擺動，從而改變轉向滑輪的方向。整體來看，卷揚式啟閉機具備較為明顯的靈活性，且啟閉機本身的啟閉速度快，能夠快速處理閘門事故。

從缺點的角度來看，卷揚類型的啟閉機也有明顯的缺點：其鋼絲繩所承受的抗力相對較小，用于開啟閘門還具備一定的效果，但在關閉閘門方面并不具備作用。且由于該類型的啟閉機不具備自鎖效果，不管是利用手動還是自動，都需要以制動裝置來進行閘門的關閉，否則閘門無法實現關閉，可能會出現因為閘門自身的重量而出現墜落的情況。當然，鋼絲繩和滑輪組的長期工作環境是水環境，很容易受到氧化而生銹，具備維護方面的困難，一旦鋼絲繩出現松弛，滑輪組會出現卡槽情況。

啟閉機的構造和工作應用決定了電機是主要的動力部位，所以在工作的時候我們要避免電機出現重大的問題，例如飛車問題。

3 ?飛車現象

總的來說，電機飛車現象就是轉速失控，超過了電機的最大轉速但是仍然不停止運行和工作。這樣的危害就是電機過電流，導致電機內部的結構受損，可能還會出現其他的對于電機運行和結構的危害。正是由于飛車現象的危害，我們應盡力防止飛車現象的發生。

飛車現象的形成條件和現象有以下幾點：

（1）傳感器的位置會出現信號反相的情況，如果電樞線被接反，也會對系統的反饋造成影響，促使原本的負反饋轉化為正反饋。

（2）給出的速度指令錯誤。

（3）傳感器沒有發出反饋信號，或者是出現了接線斷開的情況。

（4）CNC控制系統或者是控制板出現故障以及電源故障，會造成邏輯混亂。[2]

飛車現象形成的原因大概為以上幾點，在電氣角度出發，這是原因中的一部分，在啟閉機工作中，這樣的問題也可能出現。

啟閉機在水利工程中的應用也決定了控制啟閉機的電氣系統功能的多樣性。在工作中，啟閉機出現飛車現象的可能較小，但是也會由于控制系統出錯或者是在人為工作中的紕漏導致飛車現象的出現。在出現問題的原因中，第一條是因為傳感器反相或者是電樞線接反，這屬于人為的錯誤發生。雖然啟閉機可以實現控制的自動化，但是依舊有些工作的人工操作無法被代替，所以在人工工作的前提下，工作的條件無法滿足啟閉機的最佳工作條件，就很容易出現飛車現象，造成啟閉機設備的損失或者產生損失更為嚴重的后果。第二條是指令不正確，在啟閉機工作的過程中，參數的改變和調整需要照常的計算和分析，不同的情況需要計算不同的參數得出適應此工作條件的參數和指令。一方面是程序出錯，另一方面是可能會出現錄入數據和參數出現錯誤的現象。這都是造成飛車現象的重要原因。第三點和第四點都是由于人工出現的錯誤，導致啟閉機電機的混亂，電機的運行和工作出現不可改變的參數和數據殘缺，導致了電機的轉速無法控制在合理的范圍之內，從而導致了電機的飛車現象。

啟閉機閘門飛車事故的危害很大，會對水閘的機電設備造成難以預料的嚴重損壞，甚至會危及運行人員人身安全。主要的危害有以下幾種：

（1）閘門門體急劇下降，摩擦力增大，閘門止水（尤其是側止水）損壞嚴重。

（2）在巨大的慣性作用下放光卷筒上預留的鋼絲繩后，鋼絲繩反方向上升，迅速折斷，折斷的鋼絲繩若抽打到人身上會導致人員傷亡。

（3）閘門快速下墜至底檻，造成門體變形，門槽、埋件及底檻等部位損壞。

（4）由于啟閉機高速運轉使電動機轉速超過設計轉速，對電動機機械部分和電氣部分都會有影響，機械部分主要是造成軸承異常磨損，電氣部分會使電動機發熱量過大，燒毀電機線圈，降低電動機使用壽命[3]。

4 ?飛車現象的解決對策

飛車現象的解決對策分為預防措施和飛車現象出現后的處置措施。

在預防飛車現象的方面，我們要依靠人工對設備的檢查和數據以及參數的矯正來避免飛車現象出現的人工原因，這是一個重要的部分，能預防飛車現象的措施之一也是多次反復的檢測和調整數據，這樣能避免在特定的工作條件工作時不符合工作條件的現象和失誤，在設置某些不固定參數和安全系數時，可以盡量提高這些參數使設備提高容錯率，使設備的精度和工作條件能適應大多數情況。

在設備本身的參數和機械方面，我們可以通過提高機械抱閘的靈敏度來預防飛車現象。這是設備本身所做出的改變，一旦抱閘出現失靈的情況，需要緊急落門，避免出現飛車事故。在啟閉機的運營過程中，這是一個比較重要的環節。包括液壓啟閉機和卷揚式啟閉機在內的啟閉機的很多問題，包括飛車問題，都是由于管理不善出現的。

在啟閉機運營的管理系統中，人工的成分占不少的比例，所以設備的工作和運行過程及結果與人工工作的好壞離不開，管理方面問題導致的飛車現象的損失是可以通過加強管理的方式來避免的，這就是其中的方法之一。在啟閉機所在的部門可以設置比較完善的管理制度，讓人工的工作效率和工作效果都得以提升，這就是預防的方法之一。另外，可以對設備進行定期的、比較完全的檢修并安排設備的間歇工作，啟閉機在連續工作一定的時間后會出現疲勞，也就是工作的效率和工作的強度逐漸降低，因此可以通過間接運作來保證啟閉機的運行功率。

如果在預防工作完善的提起下依然出現了飛車現象，則可以通過以下的方法進行防護。

為了避免出現飛車事故，需要針對啟閉機的閘門開展有效的防護措施，作為技術人員，需要根據工程建設的情況來總結施工經驗：

（1）在出現緊急狀況的時候，需要立刻切斷電源，確保施工人員的安全，以逆時針的方向來控制制動器，確保啟閉機處于緊急制動的狀態，控制閘門的下滑。或者是利用木棍對制動輪進行控制，以人力制造出摩擦力，減緩閘門下滑[3]。該種方法只能被運用到萬福閘工程當中，如果是其他類型的啟閉機采用該種方式可能會造成一定的安全隱患，且該種方法對技術人員的應變能力具有較高的要求。

（2）卷揚類型的啟閉機在工作時主要是兩種狀態，一種是電機狀態，另一種則是制動狀態。處于電機狀態的啟閉機閘門上升的情況下，其輸出的力矩和電動機本身的旋轉方向具有一致性，且電動機的轉速比同步轉速要低。而閘門下降的時候，則跟上述情況相反。為此，如果出現飛車事故，可以按住啟閉機的下降按鈕，讓電動機接通回路，此時制動器會松動電閘，讓電動機進入到制動狀態，而電閘也會在該種情況下減緩下降速度，飛車事故能夠在該種情況下避免。

非常事故在工程當中時有發生，在消除事故過程中，需要面對以下難點問題：

（1）如果出現飛車事故，卷筒位置會出現異常響動，此時操作人員會因為事故發生而變得慌亂，等到其有所反應，已經來不及制止事故的發生。

（2）萬福閘和機房的距離比較遠，操作人員處于遠程操作狀態時如果發生飛車事故，操作人員無法在第一時間發現事故。

（3）在上述兩種措施的保障下，利用電動機對飛車事故進行控制是控制事故發生的正確思路。但難點在于該怎樣處理裝置以及分辨是否出現飛車事故。技術人員經過多次研究試驗，整理操作經驗，最終研制出可以感應速度的傳感器，該傳感器被安放在轉速表裝置附近，能夠對閘門的速度進行控制，一旦閘門的下降速度超出預期，傳感器會發出警報，而閘門的下降也將通過正確的制動方式被控制，操作人員可以有效化解飛車事故的發生。

5 ?結 ?論

對于啟閉機在水利工程中的正常運行，預防啟閉機產生飛車現象是必要的過程和程序之一，但是如果預防工作無法提供全面的防衛，我們可以通過以上介紹的幾種方法來及時解決問題，避免出現更大的損失。

參考文獻：

[1] 新河縣德邁水利機械廠.卷揚式啟閉機工作原理以及優缺點是什么 [EB/OL].https：//wenku.baidu.com/view/191f8ca577a20029bd64783e0912a21615797f44.html，2019-04-18.

[2] 肖強，萬泉，俞薇，等.卷揚式啟閉機閘門飛車處置措施探討 [J].江蘇水利，2019（2）：59-62.

[3] 江蘇省江都水利工程管理處反事故應急預案匯編 [G].江蘇省江都水利工程管理處，2016.

作者簡介：鐘香平（1962.07-），男，漢族，廣東潮州人，技術員，研究方向：水利機電設備管理。