门式起重机起升机构增设无电应急操作系统的应用_傅剑文.pdf

88第 46 卷 第 02 期2023 年 02 月Vol.46No.02Feb.2023水 电 站 机 电 技 术Mechanical&ElectricalTechniqueofHydropowerStation0 引言水电站泄洪闸门的及时起升,是避免溃堤、漫坝等安全事故的重要保障。门式起重机主要以高压电源驱动电动机，为起升机构、行走机构、回转机构等提供动力，是水电站、港口等工程中不可缺少的重要机械化设备。电驱动系统在门式起重机电源供应出现故障，或是电动机及控制系统出现故障时，起重机将无法正常工作。起升过程中因断电或电动机故障造成重负载悬空停滞，如不及时下落存在较大的安全隐患。通常门式起重机对于现场电源供应出现故障的应对措施是配置柴油发电机，在停电时通过柴油发电机提供电源，保障正常运行。但需要配置的柴油发电机功率较大，所占用空间较大，且要有一系列匹配的控制系统，结构较为复杂、成本较高。因此，为门式起重机起升机构增设其他非电力驱动方式是十分必要的。文章介绍了在新安江水力发电厂泄洪闸双向门机起升机构增设无电应急操作系统的应用实例，该无电应急操作系统的增设，提高了门式起重机运行安全保障，是现有运行系统的必要补充，有效解决起升机构的电机、控制系统出现故障或失电等无法工作的问题，保证运行安全。新安江水力发电厂泄洪闸门采用门式起重机进行起吊，门机主起升机构为双吊点双电机驱动方式。起升机构基本参数如下：每台门机主钩起升电机数量：2 台额定启门力：2800 kN电机型号：YZP315S1-10电机功率：55 kW电机转速：569 r/min减速器型号：JH450D-SW-112起升速度：2.14 m/min启闭力：1382 kN（109 m 水位）启闭力：1330 kN（108 m 水位）1 无电应急操作系统简介操作系统基本布局示意如图 1 所示，除同步控制柜外，整体左右两侧对称。动力单元包含柴油发动机、启动电池、液压泵及相关的液压管路、电气元件等。应急操作器本体包含液压油路块、电磁阀控制组件、液压油等。液压泵收稿日期：2022-12-15作者简介：傅剑文（1973-），男，高级工程师，从事水电站生产运行管理工作。门式起重机起升机构增设无电应急操作系统的应用傅剑文，顾承庆，邓亚新（国网新源集团有限公司新安江水力发电厂，浙江 杭州 311608）摘 要：门式起重机是水电站闸门启闭机中重要的一种形式。闸门启闭机常规应急措施采取备用电源、备用电机的方案，但在实际使用中存在一定的局限性。无电应急操作系统采用柴油发动机作为动力，依靠液压系统进行起门操作，可满足在现场失电、电机损坏、电气控制系统损坏等情况下的应急操作，是水利、水电工程中应急保障系统的重要组成部分。文章主要结合新安江水力发电厂门式起重机起升机构增设无电应急操作系统的应用实例，对应急操作时的非电力双向操作、双吊点同步控制、限位报警等方面的功能进行了介绍。该无电应急操作系统的增设，提高了门式起重机运行安全保障，是现有运行系统的必要补充；有效解决起升机构的电机、控制系统出现故障或失电等无法工作的问题，保证运行安全。关键词：门式起重机；起升机构；无电应急操作机构；双钩同步控制中图分类号：TV664文献标识码：B文章编号：1672-5387（2023）02-0088-04DOI：10.13599/ki.11-5130.2023.02.02489第 02 期傅剑文，等：门式起重机起升机构增设无电应急操作系统的应用在柴油发动机驱动下对外提供高压油；液压泵的排油口通过相应的控制阀与应急操作器本体相连。通过控制阀可以调整液压系统的压力、流量及流动方向等，通过旋转机构、离合器、T 型转换箱连接到减速机输入轴端。在应急操作时通过连接离合器接入，带动起升机构一起转动，实现闸门的应急起升操作；应急下降时依靠闸门自重进行下降驱动。同步控制柜包含控制模块、操作面板、动力电池等，通过采集编码器的实时状态判定门式起重机的双吊点开度值，控制应急操作器内电磁阀通断，实现双吊点同步运行及极限值保护等功能。一套同步控制柜同时连接及控制左/右两侧编码器和应急操作器。2 无电应急操作系统的计算及选型根据新安江电厂坝顶门式起重机起升机构参数计算如下：（1）计算电机扭矩M电机=9 550 电机功率/电机转速 =9 55055/569 =923 N m（2）计算所需应急操作器功率P应急计算=电机功率 增容系数 =551.15 =63.25 kW根据功率计算，选择 MQHGTD-70-TB 型无电应急操作器。通过以上计算并进行对比，可知：（1）应急功率P应急=83.4 kW（600 r/min）P应急计算=63.25 kW（2）应急额定扭矩M应急=1328 N m M电机=923 N m对比结果：应急操作器输出扭矩、功率等性能满足使用要求。应急起升机构参数见表 1 所示。表 1 应急起升机构参数应急操作器型号选型功率/kW（增容系数1.15）额定下降转速/r/min额定扭矩/N m重量/kg转速1 500转速1 000转速750转速600MQHGTD-70-TB208.5139.0104.383.41171328427结论起升转速与动力单元输出匹配3 改造方案简述在门机小车室内增设应急操作器及同步控制柜，通过 T 型箱与制动器、减速机高速轴、应急操作箱连接，实现应急操作器与门机起升机构的连接。将门机制动器轴端增设一对法兰，通过可投退的联轴器连接应急操作器，并连接应急操作器。安装液压动力单元，通过液压油管与应急操作器连接。首先焊接 T 型箱、花键离合器及无电应急操作装置的安装底座。焊接后进行了打磨、调平、对正。检查确认安装基础焊接牢固。将 T 型箱运到安装底座位置并进行预固定，安装花键离合器，预留调整空间符合应用，最后安装应急操作器。焊接同步柜和动力单元的安装底座，焊接后进行了打磨、调平。将动力单元和同步运至指定位置，固定。更换原起升机构制动轮，增设 T 型箱，T 型箱通过连接轴套连接制动器，另一轴通过离合器连接应急操作。应急设备改造完成后，应急设备及 T 型箱和离合，都在起升机构的主梁上，通过底座横跨两个主梁，所占位置，没有需要检修的部件，不影响人1-5 为原起升机构部件：1-卷筒；2-减速机输入轴；3-减速机；4-制动器；5-电动机；6-11 增设无电应急操作系统部件：6-动力单元；7-编码器；8-应急操作器本体；9-离合器；10-T 型转换箱；11-同步控制柜图 1 无电应急操作系统图图 2 动力单元及应急操作器图 3 传动机构-离合器及 T 型转换箱90第 46 卷水 电 站 机 电 技 术员操作的通行。管路按照图纸及现场标识连接，检查正确。对现场焊接处进行焊皮清理和打磨，并进行补漆，颜色一致。检查焊接的密封性，密封性能良好。待全部部件安装完毕后进行整机调试,并按要求由浙江省特种科学研究院进行监督检验等工作。4 增设的无电应急操作器特点无电应急操作系统采用柴油发动机作为动力，依靠液压系统带动液压马达旋转，液压动力输出端与门式起重机的减速机端连接，与原电机驱动机构并行布置。在电动机正常工作时，断开离合器使应急操作系统处于备用状态；当电动机无法正常工作时，接入离合器使应急操作系统进入应急状态，进行闸门起升驱动。两种运行方式互不干扰。无电应急操作系统运行平稳，性能可靠；运行中没有高压动力电源，避免人身触电伤害；系统满足长时间应急运行，可适用于多孔闸门依次起升操作。应急操作时满足起升机构的双向操作。应急操作器内通过换向阀的切换改变液压油路流动方向，实现闸门起升/下降的方向控制。在应急下降操作时，不需要外部输入动力驱动，仅依靠应急操作器内部阀组部件的液压阻尼作用，即可控制闸门在重力下的运行速度，实现失电下的平稳落门。应急工况下降时不使用任何动力，只通过无电液控应急操作装置液压阻尼原理使闸门平稳下降，下降速度可调整并可按需停留在某一位置。启闭机应急起升时，通过以柴油发动机为动力的动力单元输出高压油，由液压驱动无电液控应急操作器带动卷扬启闭机起升。原门式起重机双吊点间没有同步轴，应急操作时根据开度信号采集双吊点位置，通过同步控制柜的控制逻辑判定，输出控制吊点对应阀组的通断，保证双吊点的同步起升或下降。采用两个多圈绝对值编码器作为起升机构转速及转角信号采集装置，通过控制模块计算实时运行圈数及角度差值，对相应吊点处液压管路采取节流控制，实现双吊点的平衡运行，保证同步。应急操作系统选用的是机械式多圈绝对值编码器，在应急操作器接入系统时，可以保持门机运行的开度值，使应急操作系统与门机实际开度全程一致对接。即使在失电的状况下也不会丢失实际开度值，因此在安装时进行一次零位对接校准，后面运行即可保持识别现有门机高度上限/下限的位置，实现报警提示。多重运行保护措施兼容。应急操作系统内除同步运行、极限位置保护功能外，也兼容考虑系统超压的保护。当应急操作系统内部运行压力超出规定时（闸门卡阻或不平衡造成超载），压力继电器接通使应急操作器进行报警输出。这样可以避免超载运行造成门机结构、起吊装置或闸门本体等损坏。应急操作时，无电应急操作系统具有起门力增容能力。应急操作器的液压系统压力直接影响输出扭矩，增大系统压力可提高起门力。应急操作器可提供低转速大扭矩输出，对闸门的提升力最大可增加约 30%，可根据实际闸门的状态设置提升力，以满足特殊工况下（如地震、泥石流等）的突发应急需求。无电液控应急操作装置应急操作时，启闭机下降速度可通过手动流量阀控制、调整且锁定，无须增容时，无电液控应急操作装置的输出扭矩应与电机的输出扭矩匹配，误差在 2%以内，同时具备对卷扬启闭机增容的能力，且增容量可在 102%130%的范围内进行调整，以保证在复杂情况下的应急响应能力。5 无电应急操作系统操作流程说明应急操作系统中的离合器通断作为结构接入控制。在无电应急操作系统中，选用的机械式多圈绝对值编码器每旋转一圈对应门式起重机横梁高度变化约 4.4 mm，在应急同步控制中根据双吊点的差值自动进行控制调整。应急操作器起升时，需启动动力单元，如需同步时，要打开同步柜控制，参考同步控制柜操作说明。检查应急操作设备电池电量、柴油、液压油、润滑油等状态正常；检查应急系统管路连接正常，无泄漏及破裂；确认进入应急状态，推动离合器接入应急操作器；按照操作说明启动柴油机，确认柴油机运转正常；将控制阀组设置成起升状态；系统建压要规定值，释放制动器，实现闸门起升；单机运行时，无须打开同步控制系统，双机运行时，需启动同步控制系统，由控制系统控制双机同步运行；设置柴油机油门大小，调节闸门运行速度；运行到指定位置，锁紧制动器；关闭发动机，结束运行。（下转第 107 页）107第 02 期刘 峰：水利工程纤维增强混凝土性能试验研究5 结论使用纤维作为建筑材料改良剂能够较大程度上改善混凝土性能，并降低施工成本。为增强水利工程中混凝土的物理力学性能，采用一种城市垃圾中的纺织纤维作为研究对象，并通过室内试验研究了纤维混凝土的抗压强度、抗弯强度、密度，以及耐腐蚀性。结果表明，对于混凝土抗压强度和抗弯强度，织物纤维2%时候最佳为 16.43 N/mm2，养护 28 d 混凝土抗弯强度为 6.41 N/mm2，而对于混凝土劈裂强度，1%的纤维含量具有最佳劈裂强度。此外，通过测定试样在 2%盐酸中浸泡 27 d 的重量得出，当纤维含量为 0%时，混凝土质量减少了 0.052 kg，含量为 1%、2%、3%时分别减少了 0.039 kg、0.059 kg、0.063 kg。参考文献：1罗键，张全意，曾旭.组合骨料在堆石混凝土坝中的应用J.水利规划与设计，2022（3）：122-125，131.2黄广龙.水利工程高压输电线路杆塔基础大体积混凝土制备关键技术研究 J.水利科技与经济，2022（4）：127-131.3付艳艳.水闸水工混凝土结构裂缝处理技术应用分析 J.水利技术监督，2022（4）：201-203.4葛旭锋，陈晓东.咬合灌注桩技术在水利工程基础处理中的实践探索 J.水利技术监督，2022（3）：182-184，214.5