雙折線繩槽在大型啟閉機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

主題: 對(duì)于多層纏繞的啟閉機(jī)，鋼絲繩的亂繩、咬繩問(wèn)題一直是困擾設(shè)備可靠運(yùn)行的的關(guān)鍵，而雙折線繩槽卷筒的應(yīng)用**的解決了這一問(wèn)題。下面以水布埡水利樞紐放空洞閘門(mén)啟閉機(jī)為例，對(duì)雙折線繩槽卷筒在啟閉機(jī)中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用作簡(jiǎn)要介紹。水布埡閘門(mén)*大揚(yáng)程達(dá)159m，啟門(mén)力3200kN，屬于高揚(yáng)程、大容量啟閉機(jī)，此工程的成功實(shí)例，為將來(lái)在其它水電站上使用同類(lèi)機(jī)型，提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

1. 啟閉機(jī)的組成：

該設(shè)備為多層纏繞固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，整機(jī)由兩套對(duì)稱(chēng)布置的起升機(jī)構(gòu)、固定機(jī)架、電氣控制3部分組成。起升機(jī)構(gòu)由鋼絲繩、卷筒裝置、動(dòng)滑輪組、定滑輪組、平衡滑輪及過(guò)載保護(hù)裝置、行程限位裝置、閉式減速器、電動(dòng)機(jī)等組成，并在減速器的高速軸兩端分別設(shè)置了工作制動(dòng)器、安全制動(dòng)器。兩套起升機(jī)構(gòu)的動(dòng)滑輪組通過(guò)平衡梁與閘門(mén)的吊軸相聯(lián)接，在兩套起升機(jī)構(gòu)中某一套的動(dòng)滑輪組與另一套動(dòng)滑輪組在高度差達(dá)*大時(shí)（由卷筒直徑加工誤差引起），平衡梁將發(fā)生小于4°的傾斜，但閘門(mén)與平衡梁相聯(lián)的吊點(diǎn)為單吊點(diǎn)，閘門(mén)將始終保持垂直。

2. 啟閉機(jī)的主要參數(shù):

額定啟門(mén)力 3200kN

總起升高度/壩面以上 159/13.85m

起升速度 2.64m/min

卷筒底直徑 1650mm

鋼絲繩直徑 36mm

纏繞層數(shù) 3

3. 啟閉機(jī)的設(shè)計(jì)

⑴采用雙折線繩槽卷筒

折線卷筒結(jié)構(gòu)形式分雙折線繩槽卷筒和單折線繩槽卷筒，此卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)卷筒結(jié)構(gòu)形式為雙折線繩槽卷筒。繩槽卷筒底徑為1650mm，兩斜線繩槽對(duì)應(yīng)圓周角各為52°，兩直線繩槽對(duì)應(yīng)圓周角各為128°，斜線繩槽段和直線繩槽段相間對(duì)稱(chēng)布置。實(shí)驗(yàn)證明，啟閉機(jī)實(shí)際調(diào)試運(yùn)行中，鋼絲繩從直徑繩槽段進(jìn)入斜線繩槽段平穩(wěn)順利，斜線段鋼絲繩排列整齊有序、無(wú)相互擠壓的現(xiàn)象。雙折線繩槽使鋼絲繩在各層之間的負(fù)荷均勻分布，卷繞平穩(wěn)光滑，同時(shí)減少了鋼絲繩損害。

⑵采用階梯擋環(huán)

階梯擋環(huán)的作用是使鋼絲繩從下層平穩(wěn)地過(guò)渡到上一層，并使鋼絲繩順利返回，即對(duì)鋼絲繩起抬升和返繩導(dǎo)向作用。對(duì)于雙折線繩槽卷筒，配套的階梯擋環(huán)由3段組成，第1段與卷筒第1個(gè)斜繩槽段對(duì)應(yīng)，沿軸向?qū)挾扔梢粋€(gè)繩槽寬度逐漸變?yōu)榘雮€(gè)繩槽寬度，沿徑向的厚度由0逐漸增加為一個(gè)鋼絲繩層高，其作用是當(dāng)鋼絲繩繞*此時(shí)，擋環(huán)將它抬高*上一層鋼絲繩的高度;第2段與卷筒直繩槽段對(duì)應(yīng)，其寬度為半個(gè)繩槽寬，厚度一個(gè)層高，是一個(gè)等厚等寬的環(huán)面，其作用是使被抬高后的鋼絲繩落在由擋環(huán)段和鄰近的下一層鋼絲繩所共同形成的溝槽內(nèi);第3段與卷筒第2個(gè)斜繩槽段對(duì)應(yīng)，其寬度由半個(gè)繩槽寬逐漸變?yōu)?，厚度均為一個(gè)鋼絲繩層高，其作用是使鋼絲繩返回，鋼絲繩在返繩擋環(huán)墊和鋼絲繩水平拉力和共同作用下與下層鋼絲繩交叉，并跨半個(gè)節(jié)距過(guò)渡到相鄰的下一層鋼絲繩形成的直線溝槽內(nèi)，從而完成鋼絲繩層與層之間的過(guò)渡。

⑶采用兩套雙聯(lián)折線繩槽卷筒的起升機(jī)構(gòu)

兩套雙聯(lián)卷筒在一定程度上平均分擔(dān)了卷?yè)P(yáng)機(jī)的總?cè)萘?，鋼絲繩直徑相對(duì)較小，并經(jīng)過(guò)計(jì)算表明返繩偏角在卷筒兩端可控制在1.5°內(nèi)，這是多層纏繞卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)兩個(gè)卷筒分別由各自電機(jī)驅(qū)動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)一臺(tái)電機(jī)故障，另一臺(tái)單獨(dú)工作仍能啟閉閘門(mén)（但速度減半），提高了閘門(mén)事故工作的可靠性。但兩套起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速上必有差別的問(wèn)題，解決的方法是將一根鋼絲繩通過(guò)平衡滑輪分別繞在兩個(gè)卷筒上（這兩個(gè)卷筒分別由各自電機(jī)驅(qū)動(dòng)）。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速不同時(shí)，鋼絲繩通過(guò)平衡滑輪自動(dòng)調(diào)整兩側(cè)的長(zhǎng)度（平衡滑輪兩側(cè)的鋼絲繩分別纏繞到不同電機(jī)驅(qū)動(dòng)的卷筒上），當(dāng)一套起升機(jī)構(gòu)同軸線上的兩卷筒直徑相同時(shí)，兩套起升機(jī)構(gòu)的吊點(diǎn)將在高度上始終保持一致，從設(shè)計(jì)上解決了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速差對(duì)吊點(diǎn)高度的影響。

⑷鋼絲繩偏角的控制

在多層纏繞的卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)設(shè)計(jì)中，鋼絲繩相對(duì)卷筒軸線橫截面的角度稱(chēng)為“鋼絲繩偏角”。它在鋼絲繩繞入卷筒的過(guò)程中是變化的，在卷筒兩端，鋼絲繩的纏繞從低層向高層過(guò)渡時(shí)的偏角，稱(chēng)為“返繩偏角”，是多層纏繞設(shè)計(jì)中主要控制參數(shù)，鋼絲繩返繩偏角控制的目的是希望鋼絲繩在返回時(shí)按設(shè)計(jì)整齊排列，每轉(zhuǎn)一圈，鋼絲繩沿卷筒軸線方向前進(jìn)一個(gè)節(jié)距，繩間不擠壓、不跳槽，鋼絲繩在卷筒上整齊排列。本設(shè)計(jì)通過(guò)合理的布置將鋼絲繩在卷筒兩端返繩偏角控制在1.5°以內(nèi)，滿足了折線繩槽對(duì)繩索偏角的要求。