一種自動鎖錠裝置在水利金屬結構中的運用

曹蘭蘭，李鵬飛

（山東省水利勘測設計院，山東濟南 250013）

0 引言

為避免啟閉機因長期受力而發(fā)生故障，通常在閘門門槽兩側設置鎖錠裝置?，F(xiàn)實際運行的許多工程中，鎖錠裝置多為型鋼切割加工而成的傳統(tǒng)鎖錠梁結構，結構簡單，需要操作人員手動拉動鎖錠梁鎖錠閘門。對于小型且人工操作運行無安全風險的閘門，此種鎖錠裝置操作簡單、維護方便、成本低廉，但對于中、大型閘門，且人工操作運行存在安全隱患的閘門，宜設置閘門自動鎖錠裝置?，F(xiàn)有國內外水利水電工程中采用的自動機械鎖錠裝置主要有翻板式、連桿式、斜撐式或走輪式等結構，具有結構簡單、操作方便等優(yōu)點，但實際運用中需要在閘門施工時提前安裝預埋件，工程量大且不適用于已運行使用的閘門。對于已運行使用的閘門，基于現(xiàn)有運行工況，通過簡單的改造，彌補現(xiàn)有操作運行中的安全漏洞，確保運行管理人員的安全，使工程運行管理更加人性化，工程的效益、安全得到最大的發(fā)揮變得尤為重要。

1 鎖錠裝置在水利金屬結構中的應用

鎖錠裝置是支撐閘門使其固定在全開或者某一開度位置的一種裝置，當閘門投入鎖錠梁或鎖錠裝置時，減少啟閉機所受的載荷。在工程實際應用中，閘門的鎖錠型式多種多樣，常見的鎖錠裝置主要分為簡支梁式鎖錠裝置和懸臂式鎖錠裝置。簡支梁式鎖錠裝置可分為簡單人力鎖錠梁、帶行走簡支式鎖錠裝置；懸臂式鎖錠裝置可分為翻板式懸臂鎖錠裝置、杠桿式鎖錠器、走輪式鎖錠、直角形翻轉鎖錠、推移式鎖錠、自動鎖錠裝置[1]。

以上多種鎖錠型式中，應用最為廣泛的是簡單人力鎖錠梁，這種鎖錠方式一般使用工字鋼加工而成[1]。人工鎖錠方式操作簡單、不易出錯，但人工鎖錠的方式需要至少兩人現(xiàn)場操作。人工鎖錠實際操作有很多不確定性，在應對突發(fā)險情時缺乏及時性；勞動強度大，存在安全隱患。

自動鎖錠裝置主要為傳統(tǒng)機械式自動鎖錠，其設計依據(jù)力矩平衡原理，不需要人工操作，但缺點是對閘門啟吊行程有一定的要求[2]，純機械鎖錠方式使用過程中無法人工干預、結構相對簡單、無法監(jiān)測其工作狀態(tài)，不便于實現(xiàn)自動監(jiān)控[3]，且在閘門制造加工時就應設計鎖錠槽，不適宜已運行、不便改造閘門及土建結構的工程。

2 電動推桿自動鎖錠裝置

在現(xiàn)有運行的水利工程中，有些水閘閘墩墩頂?shù)逆i錠操作空間狹小，不宜布置復雜的自動鎖錠裝置。采用成品設備電動推桿作為電動鎖錠裝置的動力來源，改造人力鎖錠裝置為電動式自動鎖錠裝置尤為可行。電動推桿體積較小，可設置現(xiàn)地及遠程控制鎖錠和打開模式裝置，具備鎖錠到位和打開到位自動斷電功能，并有到位信號指示。在電動鎖錠裝置工字鋼鎖錠梁下面布置型鋼作為移動導軌，可減小工字鋼移動時的摩擦力。電動推桿鎖錠裝置設計簡圖如圖1 所示。

圖1 閘門邊墩電動鎖錠裝置設計簡圖

閘門運行擋水時，電動推桿鎖錠梁裝置處于非鎖定狀態(tài)，當閘門開啟需鎖錠閘門時，先開啟閘門，將閘門高度開啟至閘門鎖錠位置距墩頂0.5～1.0 m，然后啟動電動推桿鎖錠裝置至鎖錠位置，再關閉閘門，將閘門鎖錠位置下降至鎖錠梁位置鎖錠。解除鎖錠時，重復上述閘門開啟步驟，然后將鎖錠裝置返回到非鎖錠狀態(tài)，閘門下落運行擋水。電動推桿鎖錠裝置實現(xiàn)了鎖錠梁的自動前進與退出，替代了人工操作；電動推桿上的行程限位開關可以控制鎖錠位置的準確性，提高了自動鎖錠裝置的可靠性。

利用電動推桿把現(xiàn)有運行的人力鎖錠閘門型式改造為電動式自動鎖錠型式，不僅保證工程運行安全可靠，提升自動化程度，降低人員勞動強度和運行成本，提高工程效益[4]，而且可操作性強，便于工程的改造實施。

3 改造設計應用實例

電動推桿自動鎖錠裝置設計以南水北調東線長溝泵站現(xiàn)狀節(jié)制閘人工鎖錠梁改造為應用設計實例。長溝泵站現(xiàn)狀節(jié)制閘共8孔，每孔設有1 扇雙向擋水工作閘門，每扇工作閘門啟閉設備采用1 臺固定式卷揚啟閉機?，F(xiàn)狀節(jié)制閘閘門鎖錠需人工到現(xiàn)場操作，閘孔墩頂鎖錠梁安裝的位置空間狹小、兩側懸空，人工鎖錠閘門需要操作人員翻越閘門檢修橋欄桿，存在一定的人身安全隱患。

人工鎖錠梁改造為電動推桿自動鎖錠裝置時，在每扇閘門左、右兩側埋件墩頂處各設1 套電動推桿鎖錠梁裝置，每扇閘門共設2 套。閘孔中墩每套鎖錠裝置包括兩臺電動推桿、鎖錠梁工字鋼、電控設備等附件，閘孔邊墩每套鎖錠裝置包括1 臺電動推桿、鎖錠梁工字鋼、電控設備等附件。電動推桿自動鎖錠梁的控制方式有手動和遙控兩種，8 孔閘門自動鎖錠裝置配4 臺按鈕箱和相應的遙控器，相應設備安裝在閘門啟閉機房的機架橋上。自動鎖錠裝置中設有信號反饋裝置，通過反饋信號并結合閘房內監(jiān)控攝像機來確定閘門鎖錠裝置的工作和退出狀態(tài)，進一步保證自動化運行的安全性。人工鎖錠梁改造后實現(xiàn)閘門自動鎖錠，可現(xiàn)地及遠程控制鎖錠和打開，具備鎖錠到位和打開到位自動斷電功能，并有到位信號指示。鎖錠梁改造后，保障了管理、運行人員的人身安全，提高了閘門鎖錠的工作效率，使工程運行更加安全可靠。

4 結語

近十幾年以來，水利工程自動化運行技術在我國得到了飛速發(fā)展，自動化運行水平已經發(fā)展到了一個新的高度，但是閘門自動鎖錠一直是水利工程自動化運行中的一個短板。在工程運用過程中，閘門鎖錠裝置雖然設備簡單，但在閘門運行中的作用很大，關系到閘門的運行安全。人工鎖錠裝置需人工現(xiàn)場操作，無法實現(xiàn)自動化遠程控制，勞動強度大、管理成本高；純機械自動鎖錠裝置結構簡單，但是可靠性較低，遠程控制中無法即時反饋鎖錠的成功與否，在安裝時需在閘墩內提前安裝預埋件，安裝施工量大，不適用于已建閘站[3]。將人工鎖錠裝置改造為電動推桿自動鎖錠裝置，避免了人工鎖錠閘門時的人身安全隱患，實現(xiàn)既可現(xiàn)地控制又可遠程控制鎖錠閘門，提升了工程運用的自動化水平。改造為電動推桿自動鎖錠裝置時，僅需將鎖錠裝置用膨脹螺栓固定在閘墩鎖錠梁旋置的墩頂上即可，安裝方便簡單，無需改造閘門及土建結構，可根據(jù)工程現(xiàn)狀靈活應用，方便操作實施，大大提高了電動推桿自動鎖錠裝置的可用性和推廣價值。