團結閘啟閉機滲油處理施工思路及運維探討

李 論

（宿州市水利局團結閘管理所，安徽 宿州 234000）

0 引言

閘門啟閉機是水利工程運行調度、水位調控的重要設備，其運行的安全性、可靠性至關重要。因此，必須高度重視閘門啟閉設備的運行管理和維修養護工作。本文從宿州市團結閘工程的啟閉機滲油問題入手，闡述了問題的處理過程，同時，筆者結合多年從事水利工程管理工作的經驗，對水利工程閘門啟閉設備的運行維護及管理工作進行了初步探討。

1 工程概況

新汴河地處安徽省北部的淮北平原，是跨豫、皖、蘇三省的平地開挖的大型人工河流，1966年10月開工興建，1970年竣工，兼有防洪、排澇、灌溉、供水、航運等綜合效益。新汴河自安徽省宿州市西北戚嶺子截引沱河，流經宿州市埇橋區、靈璧縣、泗縣，向東至江蘇省泗洪縣溧河洼入洪澤湖，全長127.1 km。自上而下，新汴河建有大型水利樞紐工程三座，分別為宿州閘、靈璧閘、團結閘。

團結閘樞紐位于江蘇省泗洪縣車門鄉境內，作為新汴河最末一級大型水利樞紐工程，集防洪、排澇、蓄（供）水、引水、航運等功能于一體，整個樞紐工程由節制閘、船閘、翻水站、公路橋及輸變電工程組成。其中，節制閘結構形式為開敞式寬頂堰，大（2）型水閘工程，共18孔，節制閘每孔凈寬6 m，總寬130 m，閘底高程為13.4 m。每孔閘室各設置一扇露頂式平面定輪鋼閘門，閘門啟閉設備為2×250 kN固定手電兩用卷揚式啟閉機（主副機）。

2 滲油問題

團結閘節制閘工程2006年實施除險加固，原閘底板以上全部拆除重建，運行至今近15年。近年來，管理人員在日常巡查中發現，啟閉機房內部分啟閉設備的減速箱出現了不同程度的齒輪油滲漏現象，滲漏出的齒輪油沿著機體流動，分布在機器設備表面（圖1），既影響了啟閉設備的安全運行和日常維護，又對整個啟閉設備及啟閉機房的整體外觀造成了不利影響。

圖1 油體滲漏現場圖

按照《安徽省水利工程管理考核辦法》規定及省水利廳關于水管單位實施規范化管理和達標創建的工作要求，團結閘管理所目前為省三級水利工程管理單位，為實現團結閘工程管理水平新的突破，筆者認為很有必要對上述問題進行妥善處理。

3 原因分析

通過與減速箱生產廠家現場會商，根據檢測結果，排除了產品質量問題，初步判斷滲油原因為以下幾點：

3.1 原因一

團結閘工程節制閘啟閉機減速器形式為3級減速，每級減速軸兩端設計的密封蓋與機體連接面設置一道密封墊。受所處環境（晝夜及季節溫差變化大）和工作年限時間長（投入使用至今近15年）的影響，密封墊老化，無法達到工作狀態，從而出現齒輪油滲漏現象。

3.2 原因二

通過隨機現場抽檢3臺啟閉機制動輪徑向跳動量，最大偏差均達到了200 μm以上，依據《水利水電工程啟閉機制造安裝及驗收規范》（SL 381—2007）要求，本工程制動輪跳動量應不大于100 μm。分析偏差超標的原因：制動輪工作表面（未與閘瓦接合部位）長期暴露于水面之上，所處的空氣環境相對潮濕，從而發生銹蝕，啟閉過程中與閘瓦不可避免地發生摩擦（圖2）。工作表面圓周各段磨損量不同，在長年積累下制動輪失圓超標，造成跳動量不能符合規范要求。

圖2 制動機剖面圖

跳動量超標的制動輪工作時會產生偏心力矩，與其連接的減速器輸入軸受到影響，同樣出現高頻振動，使減速器的密封圈、密封墊、傳動機構出現不良變化，最終導致機體出現滲油問題。

3.3 原因三

日常的運行維護工作沒有完全到位，這里說的不到位是指人員的綜合素質不到位、運行維護工作的費用不到位，需管理單位和主管部門高度重視。

4 處理方案

4.1 方案一

（1）對18套啟閉機制動輪逐臺進行檢測并記錄測量值，對偏差超標的制動輪進行更換處理。

（2）拆除與減速器輸入軸及輸出軸連接的緊配件（主副機聯軸器、軸承座與軸承、電動機、制動器、輸入軸端制動輪、輸出軸端小齒輪等）。

（3）配合吊裝設備，拆除減速器后返廠維修。拆除上機蓋，放空內部空齒輪油后，用柴油清洗內部齒輪、軸承等。手動盤車，用百分表、塞尺等檢測運動部件的形狀和位置公差是否超標，如超過公差要求，應進行更換處理。

（4）拆除減速器各級減速軸兩端的密封蓋后，更換新的密封墊及密封圈，重新裝配時，結合部位均勻涂一層液體密封膠。

（5）把維修好的減速器按拆除順序反向操作，整機裝配完成后，注入適量齒輪油進行空載及聯調試驗。

方案說明：本方案針對減速器的失效零部件進行更換。受現場裝配條件限制，減速器組裝后的配合精度、密封的持久性將低于原封機械的工作狀態。因此，隨著維修后的若干個維護期的結束，不能保證在減速器的全壽命工作周期內不再出現滲漏現象。

4.2 方案二

（1）對18套啟閉機制動輪逐臺進行檢測并記錄測量值，對偏差超標的制動輪進行更換處理。

（2）拆除與減速器輸入軸及輸出軸連接的緊配件。

（3）結合啟閉機制造圖紙，參照原減速器各項技術指標，選定新的減速器型號。針對減速器升級造成的新機座螺栓孔位置與機架可能不對應情況，邀請廠家重新設計機座與機架的過渡連接件，現場調試組裝。

（4）按拆除順序反向操作，整機裝配完成后，注入適量齒輪油進行空載及聯調試驗。

方案說明：本方案采用更換總成的方法進行處理，從根本上解決了因機械部件本身原因造成的齒輪油滲漏情況。

4.3 方案選定

團結閘管理所結合單位實際情況，經過研究，決定采取第一種處理方案對啟閉機滲油問題進行處理。

5 組織實施

5.1 施工處理措施

本次施工措施主要包括部件采購、吊裝設備制造及組裝、啟閉機制動器檢測、啟閉機制動器拆卸與安裝、聯合調試、電纜整理等，具體如表1所示。

5.2 主要處理環節

5.2.1 吊裝

（1）計算吊裝用具是否滿足本工程的吊裝要求；檢查鋼絲繩有無斷絲；做好手拉葫蘆安全性檢查、起吊工裝支承構件的安全受力分析等工作。

（2）利用型鋼、鋼板等材料制造起吊工裝門架，為保證現場使用中不破壞地磚，設置四個橡膠滾輪。門架與減速器的垂直上方，設置一個3 t手拉葫蘆作為起升機構。

（3）對待吊裝的臨時構件進行吊裝前的質量復查，檢查合格方可進行吊裝。

（4）對相關部位進行必要的表面污垢清理。

（5）協調管理單位，開辟一臨時性通道，保證減速器從啟閉機房內順利運輸至公路橋面上。維修工作完成后，積極配合管理單位進行啟閉機房的復原。

（6）節制閘門處于全關狀態，切斷與啟閉機的電源連接。利用預先架設在啟閉機平臺的起吊工裝鋼梁，通過手拉葫蘆連接主副機連接軸，拆除連接軸兩端的聯軸器后，將連接軸放置于穩妥位置。

（7）將減速器輸出軸側的軸承座及輸入軸側的電動機、制動器拆除后，卸去減速器與啟閉機架的連接螺栓。起吊減速器后用工裝車架移出工作區域，進行后續的維修工作。

5.2.2 檢測

施工檢測環節如圖3所示。

圖3 現場檢測圖

（1）制動輪工作表面的粗糙度：不大于Ra1.6 μm。

（2）制動輪在松閘狀態下的徑向跳動公差：不大于GB/T 1184中的T9級。本工程對應公差為100 μm。

（3）松閘狀態下，制動輪與閘瓦的間隙：0.5～1.0 mm。

（4）抱閘狀態下，制動輪與制動帶的實際接觸面積：不得小于總面積的75%。

（5）制動輪表面硬度：HRC35～HRC45。

（6）電動機輸出軸徑向跳動公差：不大于GB/T 1184中的T7級。

（7）減速器輸入軸徑向跳動公差：不大于GB/T 1184中的T7級。

5.2.3 調試

（1）安裝后，按規范要求調整以下相關技術參數：1）開式齒輪的中心距；2）齒輪副的法向側隙；3）大小齒面的接觸斑點面積；4）制動輪徑向跳動公差；5）松閘狀態下，制動輪與閘瓦的間隙；6）抱閘狀態下，制動輪與制動帶的實際接觸面積等。

（2）組裝調整完成將啟閉機各零部件就位準確后，擰緊所有緊固螺栓。

（3）減速器清洗后注入新齒輪油至油尺標定要求位置。

（4）減速器空載無負荷運轉，距其前后左右1 m處測量噪聲，應不大于85 dB（A）。

（5）測量電動機三相電流不平衡度：不超過10%。電氣設備應無異常發熱現象。

（6）電氣線路絕緣電阻：應大于0.5 MΩ。

（7）所有機械部件運轉時，無沖擊和其他異常聲音。檢查開式齒輪嚙合狀態滿足要求。

（8）制動器無打滑、無焦味和冒煙現象。

（9）聯調試驗結束后，檢查各部件不得有破裂、永久變形、連接松動或損壞，電氣部分無異常發熱現象等影響性能和安全的質量問題。

本次團結閘啟閉機滲油問題的處理，從產品質量、設備運行環境、省廳的規范要求、施工環節等多方面進行綜合考慮，制訂科學合理的處理方案，確保處理工作的各項措施順利實施。至此，團結閘樞紐節制閘啟閉機滲油問題的處理圓滿完成，取得良好效果。

6 啟閉設備的運行維護探討

6.1 工作原理

團結閘采用的是卷揚式啟閉機，其結構緊湊、承載能力大、運行平穩可靠、安裝維護方便，是水利水電工程上應用最為廣泛的一種啟閉機。不同于液壓式和螺桿式啟閉機，其應用廣泛，加工制造容易，出現問題易于發現和處理，日常運行管理和維修養護較為方便。

團結閘卷揚式啟閉機由左半機和右半機（主副機）組成，中間由中間軸連接起同步作用。其工作原理為：電動機驅動減速器，減速器驅動纏繞鋼絲繩的繩鼓，再借助繩鼓的轉動收放鋼絲繩，然后鋼絲繩帶動滑輪組，通過物理作用，使其啟閉力增大數倍后再提升閘門，形成電能—機械能這樣一個能量轉換的過程[1]。

6.2 存在問題

除了本次敘述的滲油問題，卷揚式啟閉機還存在以下問題：

（1）制動器失靈。制動器是閘門啟閉機重要組成部件，在運行中容易磨損，導致制動力下降，嚴重時會失去制動作用。制動器一旦磨損嚴重，必須及時調整制動力或更換制動塊，否則在提升閘門泄洪時，閘門一旦失去動力控制，就會由于制動力小于閘門自身重力而自行下降，失去控制。這樣既威脅到閘門的安全，也影響到電站的防洪度汛安全。

（2）鋼絲繩滑輪卡阻不轉動?；喛ㄗ璨晦D，必然與鋼絲繩產生較大的摩擦，兩者都受到磨損。如鋼絲繩磨損嚴重，將會影響鋼絲繩的強度和承載能力；嚴重時在啟閘門過程中鋼絲繩會突然崩斷，閘門就會失去平衡拉力，在水的推力作用下閘門就會遭到損壞。這樣不但影響到電站的防洪度汛安全，也會影響到電站整體系統的生產運行。因此，要加強對滑輪組的定期維護及運行監視。

（3）電機故障。電機是啟閉機的關鍵部件，在實踐過程中存在水閘電路設計、施工不合理的情況，線路被損壞，電線交叉，機體產生抖動、噪聲等，必然對啟閉機的后續管理造成影響。

（4）超期運行。我國水利工程的規模越來越大，據統計，目前有超過1400座的水利閘門啟閉機處于超期限運行狀態，即80%以上的閘門啟閉機需要在短期內換新[2]。設備超期限運行，各構件老化程度不斷加劇，基本性能急速衰減，不僅維護管理的難度增大，運行效率也會大大降低，還會成為威脅水利工程的重大安全隱患，必須要加強對此方面的重視。

6.3 工作對策

（1）啟閉機是水利工程閘門正常開啟和關閉的動力之源，有它自身的特點和要求，同時，作為機械設備，啟閉機又具備一般機械設備的共性，比如零部件的損耗、機械受力情況、油脂與潤滑等，因此日常的運行維護工作需要綜合考慮設備的特點和共性問題。

（2）完善規章制度，提高工程的精細化管理水平。按照省廳出臺的考核辦法，穩步推進工程管理的規范化建設，改變重建輕管的不利局面。如建立健全閘門啟閉機安全養護制度、安全操作規程、巡視檢查制度等，以制度建設推動水利工程管理水平的提高。

（3）健全工作機制，創新工程管理工作模式。相關檢查、維護、檢修，要形成常態化，從而降低機械磨損、腐蝕對啟閉機運行效能的影響，最大限度延長設備使用壽命，消除安全隱患，保證設備處于正常的工作狀態，降低水利工程運行成本，提高設備完好率。這里所說的“檢查”包括定期檢查、日常檢查以及專項檢查。一般來說，定期檢查是在每年的汛前或者汛后進行；日常檢查則是每月不少于2次；專項檢查是當風暴、洪水、地震或其他事故發生時所開展的檢查。

在進行檢查的時候把握“清潔、緊固、調整、潤滑”的原則，主要注意以下內容：油路通暢與否，油量或者油質是否符合規定要求；閘門啟閉機能否靈活運行且制動準確，有沒有腐蝕現象或者反常的聲響，零部件有沒有裂紋、缺損以及磨損；線路正常與否，接頭牢固與否，安全保護裝置是不是動作準確并且可靠，還有指標儀表的指示是否正確，等等。特別要注意，每次檢查都要形成詳細的檢查記錄，并整理歸檔。啟閉機房如圖4所示。

圖4 啟閉機房圖

（4）加強人員培訓，提高工程管理的專業化水平。隨著水利工程運行管理自動化的推廣，管理單位必須加強人員隊伍的業務能力、管理理念、操作技能等專業培訓，結合現代信息技術，實現水閘啟閉機運行狀態的安全性、智能化、信息化，保證整個工程的安全運行。

（5）加大資金支持，確保工程維修養護工作順利開展?！栋不帐∷こ叹S修養護定額標準》（簡稱《定額標準》）的頒布實施，為水利工程管理單位的資金爭取提供了政策和技術支持。因此，作為水利工程管理單位，應該深入學習《定額標準》，為工程的運行維護爭取必要的經費。

7 結語

在水利工程運行過程中，啟閉機、閘門、止水、滾輪等設備由于機械磨損、振動、受力、環境等多種因素影響，其安全性、動力性、經濟性難免下降，從而產生安全隱患，因此管理單位必須從各方面加強水利工程管理工作，確保工程安全運行。