萬　泉　陳宇潮　何云軒

卷揚(yáng)式啟閉機(jī)繩孔封閉自動(dòng)裝置研制探討

萬泉陳宇潮何云軒

水閘工程中卷揚(yáng)式啟閉機(jī)的應(yīng)用較為廣泛，考慮到機(jī)架下方鋼絲繩出繩和運(yùn)行形式的因素，需在機(jī)架和相連接的工作橋橋面相應(yīng)部位預(yù)留孔洞，這類孔洞簡(jiǎn)稱繩孔或觀測(cè)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(shí)在閘門啟閉過程中方便操作者觀察閘門的運(yùn)行情況；而預(yù)留的較大規(guī)格的繩孔，對(duì)處于高空養(yǎng)護(hù)作業(yè)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(jī)房在門窗緊閉的情況下仍與外界相通，公路橋上揚(yáng)起的的灰塵、雜質(zhì)、雨水，甚至飛禽都有可能進(jìn)入到啟閉機(jī)房?jī)?nèi)，對(duì)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行安全和正常養(yǎng)護(hù)極為不利。因此，如何有效封堵繩孔，同時(shí)方便啟閉機(jī)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(cè)孔多是在啟閉機(jī)座相應(yīng)部位采用多塊灰塑板進(jìn)行封堵，開閘時(shí)人工將封堵的灰塑板挪開，關(guān)閘時(shí)再逐孔蓋上，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，開閘時(shí)如果忘記挪開，還有可能造成設(shè)備的損壞。特別是對(duì)像萬福閘這樣長(zhǎng)期運(yùn)行、孔數(shù)達(dá)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(jìn)，采用在繩孔處制作兩塊灰塑板或有機(jī)玻璃，在鋼絲繩行走的相應(yīng)直線部位預(yù)留矩形孔，矩形孔內(nèi)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(shí)省力的效果。但此裝置也存在運(yùn)行時(shí)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(yùn)行狀況；同時(shí)鋼絲繩每年汛前保養(yǎng)時(shí)需要拆除該裝置，也造成了不便。針對(duì)運(yùn)行中存在這些不足，結(jié)合萬福閘實(shí)際情況，技術(shù)人員進(jìn)行了充分研究和多次實(shí)踐，探索并創(chuàng)新出一套卷揚(yáng)式啟閉機(jī)繩孔封閉自動(dòng)裝置。該裝置通過安裝一系列電氣元器件和機(jī)械機(jī)構(gòu)，結(jié)合啟閉機(jī)、閘門和封閉裝置的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了繩孔封閉裝置的自動(dòng)動(dòng)作，確保了啟閉機(jī)的正常運(yùn)行和安全操作，同時(shí)較大程度地提高了操作人員的工作效率，降低了高空養(yǎng)護(hù)作業(yè)的隱患。

二、繩孔封閉自動(dòng)裝置基本原理

1.電動(dòng)推桿選型

要使封閉裝置與啟閉機(jī)、閘門進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，需要在啟閉機(jī)電氣回路中增設(shè)電氣元器件組成控制回路來實(shí)現(xiàn)封閉裝置的自動(dòng)打開和關(guān)閉。研制過程中通過多次對(duì)比和實(shí)驗(yàn)，采用了目前使用較為廣泛的直流電動(dòng)推桿。電動(dòng)推桿是一套集成裝置，內(nèi)置行程開關(guān)，通過改變直流電源正負(fù)極即可改變運(yùn)行方向。

關(guān)于電動(dòng)推桿的選型，首先結(jié)合啟閉機(jī)的型號(hào)和具體參數(shù)，確定電動(dòng)推桿的推拉行程；然后根據(jù)機(jī)架內(nèi)空間，考慮可容納電動(dòng)推桿的最合理尺寸，通過電動(dòng)推桿使用的具體情景，分析各型電動(dòng)推桿的性能參數(shù)，來選擇合適的推桿。最后確定電動(dòng)推桿的具體工作電壓，目前可選擇的直流電壓規(guī)格有12V、24V、36V、48V。根據(jù)萬福閘啟閉設(shè)備的具體情況，選擇使用工作電壓為12V的直流電動(dòng)推桿，并在啟閉機(jī)二次控制回路中，增設(shè)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(nèi)的電路圖是針對(duì)電動(dòng)推桿控制的部分，現(xiàn)將其原理簡(jiǎn)述如下：

（1）閘門運(yùn)行狀態(tài)

接觸器KM1常開、輔助觸點(diǎn)閉合，或者接觸器KM2常開、輔助觸點(diǎn)閉合（分別對(duì)應(yīng)閘門上升動(dòng)作或者下降動(dòng)作）→時(shí)間繼電器KT1線圈通電開始計(jì)時(shí)，同時(shí)中間繼電器KA4線圈得電動(dòng)作，電動(dòng)推桿開始縮回→推桿內(nèi)置縮回限位動(dòng)作，推桿停止運(yùn)動(dòng)→時(shí)間繼電器KT1預(yù)設(shè)時(shí)間到，通電延時(shí)斷開常閉觸點(diǎn)KT1斷開→中間繼電器KA4線圈失電，電動(dòng)推桿進(jìn)線端失電。

（2）閘門停止運(yùn)行狀態(tài)

接觸器KM1常閉輔助觸點(diǎn)閉合且接觸器KM2常閉輔助觸點(diǎn)閉合（閘門處于靜止?fàn)顟B(tài)）→時(shí)間繼電器KT2線圈得電開始計(jì)時(shí)，同時(shí)中間繼電器KA5線圈得電動(dòng)作，電動(dòng)推桿開始伸出→推桿內(nèi)置伸出限位動(dòng)作，推桿停止運(yùn)動(dòng)→時(shí)間繼電器KT2預(yù)設(shè)時(shí)間到，通電延時(shí)斷開常閉觸點(diǎn)KT2斷開→中間繼電器KA5線圈失電，電動(dòng)推桿進(jìn)線端失電。

設(shè)置時(shí)間繼電器KT1、KT2的主要目的是防止電動(dòng)推桿內(nèi)置限位失靈，導(dǎo)致內(nèi)置直流電機(jī)過載損壞電機(jī)，時(shí)間繼電器設(shè)置的時(shí)間比電動(dòng)推桿正常伸縮到位所需的時(shí)間略長(zhǎng)即可。

3.自動(dòng)裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)

由于該封閉裝置設(shè)計(jì)效果需要在開啟或關(guān)閉閘門時(shí)繩孔封板能夠自動(dòng)打開，閘門停止或到達(dá)限位時(shí)封板自動(dòng)封閉。在啟閉機(jī)機(jī)座每個(gè)繩孔處分別采用兩塊厚度為10mm的有機(jī)玻璃板作為繩孔的封堵，同時(shí)將兩塊有機(jī)玻璃板的對(duì)接面切割成U形槽，在U型槽的兩側(cè)安裝棕毛刷拼接，以使得閘門停留在任何位置時(shí)，鋼絲繩不會(huì)對(duì)封板產(chǎn)生影響，且棕毛刷也可自動(dòng)清潔鋼絲繩上灰塵和油污。

下一步，在封板的兩側(cè)打孔攻絲，安裝小滾輪，滾輪運(yùn)行位置下方的啟閉機(jī)座上鋪設(shè)不銹鋼軌道，在每一個(gè)機(jī)架下安設(shè)兩套直流電動(dòng)推桿，將直流電動(dòng)推桿的一側(cè)與固定機(jī)座固定，另一側(cè)與封板連接，通過直流電動(dòng)推桿的伸縮來實(shí)現(xiàn)有機(jī)玻璃板對(duì)觀察孔的封閉和打開，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。在原先的設(shè)計(jì)方案中，準(zhǔn)備采用齒輪齒條傳動(dòng)方式來帶動(dòng)兩塊封板，通過固定齒輪將電動(dòng)推桿的動(dòng)力從一側(cè)封板傳遞至對(duì)面封板，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。但在實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)由于封板兩側(cè)的小滾輪打孔攻絲時(shí)存在誤差，精度不高，封板在運(yùn)行時(shí)會(huì)有扭曲，導(dǎo)致齒輪齒條容易打滑。在原先方案不理想的基礎(chǔ)上，技術(shù)人員通過進(jìn)一步摸索和研究，考慮到機(jī)架下方空間有限，決定將兩根電動(dòng)推桿安裝在同一側(cè)，每一根推桿各控制一塊封板。由于兩塊封板運(yùn)行時(shí)是相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故在控制時(shí)，給兩根推桿提供正負(fù)相反的12V電源即可達(dá)到此要求。

三、結(jié)語

該套卷揚(yáng)式啟閉機(jī)繩孔封閉自動(dòng)裝置經(jīng)過多次試驗(yàn)與實(shí)地運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了在閘門運(yùn)行時(shí)封板能自動(dòng)打開，閘門在到達(dá)上下限位和停止時(shí)能自行封閉的研制目標(biāo)，且使用可靠，故障率低，經(jīng)濟(jì)適用，適用于各種閘門形式的卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，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(fā)生變化的卷揚(yáng)啟閉機(jī)。對(duì)于運(yùn)行頻繁的多孔水閘的維修和養(yǎng)護(hù)，該裝置可節(jié)省人力，保持啟閉機(jī)房?jī)?nèi)清潔，從而保障水閘的安全運(yùn)行■

（作者單位：江蘇省江都水利工程管理處225200）（專欄編輯：周權(quán)）