摘要: 隨著國民經濟的快速發展，啟閉設備在水利工程中獲得廣泛應用，其系統的安全可靠性亦在不斷提高和完善。考慮到水利工程啟閉設備的特殊使用環境和對安全、可靠性的極高要求，在啟閉設備選型時，一定要做到精細和先進。本文針對小型水利工程啟閉設備選型分析進行探討，以供大家參考學習之用。

　　關鍵詞：電灌站,啟閉設備,選型,探討

　　1、前言

　　在水利工程中，將啟閉閘門用的起重機械統稱為啟閉設備，包括啟閉機和清污機。選擇和設計啟閉設備時應力求精細，借鑒和吸取先進技術和工程經驗，確保啟閉設備安全、可靠、穩定的工作。啟閉設備選型的準確性是一件大事，關系著水利工程的運行安全。本文針對水利工程啟閉設備選型時的一些問題進行探討。

　　2、啟閉機的特點

　　啟閉機是一種用來啟閉閘門用的起重機械。它與起重機一樣是一種循環間隔吊運機械。啟閉機具有以下特點：(1)荷載變化大。閘門承受的水壓力是隨著門葉移動而變化的。所以，啟閉機的荷載是在不斷變化的，變化幅度很大且不均勻，一般中等以上容量的啟閉機要求設置負荷指示和負荷限制器。(2)啟閉速度快。大多數啟閉機工作速度很小，一般為(1-2)m/min，通常不會超過5m/min，有的只有0.1m/min。(3)工作級別較低，但是要求絕對可靠。它在電灌站的重要性很高，要求它的工作要絕對可靠，所以平時要注意保養維護。(4)要適應閘門運行的要求。當遇到事故時，要求快速閉門，但是并不需要快速啟門，所以要求啟閉機具有兩種速度。

　　3、啟閉機的類型

　　啟閉機按照傳動形式分為機械傳動和液壓傳動，機械傳動的啟閉機按照布置形式分為固定和移動兩大類，液壓傳動的啟閉機一般只有固定式。

　　3、1 固定式啟閉機

　　一般一臺固定式啟閉機只用于操作一扇閘門，啟閉機只設置一個起升機構，不配置水平運動機構。

　　3、2 移動式啟閉機

　　移動式啟閉機可以實現一機多門的操作方式，所以除了起升機構，移動式啟閉機還要配置水平移動的運行機構，移動式啟閉機多用在操作多孔共用的檢修閘門，它的形式要根據電灌站的布置，布置是要注意在其行程范圍內與其他建筑物的關系。

　　3、3 液壓啟閉機

　　液壓啟閉機的地位越來越高，現在國內有QPPY、QPKY、QHLY等系列化液壓啟閉機。液壓啟閉機啟閉力可以很大，但是揚程卻受到加工設備的限制。雙向作用的油壓啟閉機，多用在操作潛孔平面閘門和潛孔弧門。當應用潛孔弧門時，要設置可轉動支座或設置導軌及滑塊與閘門連接。由于液壓啟閉機的使用環境特殊、維修條件差、系統壓力高等，因而對密封件的質量要求很高。目前由于各種原因和工程實踐，密封件基本上在國外產品中進行選擇，如日本VALQUA公司、意大利CARCO公司、德國MARKEL公司、美國PAKER公司以及德國洪格爾等公司的組合型密封圈及支承環，設計使用壽命可達8～10年。進口密封圈一般不需要預壓量，安裝和拆卸方便。油缸內表面的加工精度對密封圈的使用壽命和密封性能有一定的影響。過高精度的缸體內表面易使活塞桿產生爬行和震動現象，反而不利于系統運行。液壓啟閉機中主密封件一般采用多唇密封系統，且以V型密封圈應用最為廣泛。在油缸總成中，沒有相對運動零件之間的密封件多采用O型圈，應注意的是，當選用直徑≥125 mm的O型圈時，應附加一個支承環。在油缸活塞桿外伸端處應設置一個防塵圈，如果可能結冰的話，應再設一個除冰圈，在結構上防塵圈與除冰圈應相互嚙合;另外，O型圈和防塵圈等密封件應當與主密封具有同等使用壽命，以利于運行減少維修次數。

　　4、啟閉機的參數

　　(1)啟閉力，啟閉力是啟閉機的額定容量，單位是千牛(KN)，啟閉力是根據閘門在水中的轉動時的阻力矩來確定的， 其中f為摩擦系數，D為頂樞上的水平作用， 為頂樞軸的直徑。 為工作橋與門重， 為底樞半球軸直徑。當為固定式底樞或有水平反力的底樞時， ，其中R為底樞上的水平反力，此時啟閉力為: 其中 為安全系數，一般為1.2;R為啟閉力到旋轉中心的力臂。(2)啟閉速度，在啟閉機的起升機構中，下降速度接近起升速度，所以只要標出起升速度即可。但是在快速下降閘門的啟閉機的下降速度和起升速度不同，所以要標出起門速度和閉門速度。多數啟閉機工作速度小，一般為(1—2)m/min。(3)揚程，揚程是啟閉機的吊鉤在閘門安裝檢修或運行過程中升降的最大高度。啟閉機的揚程要根據閘門的運行條件決定。(4)跨度，跨度是指移動式啟閉機的大車兩側走行軌道中心線之間的距離，通常就是啟閉機的軌跡，但在弧形軌道上運行的啟閉機有細微的差別，所以弧形軌道應標明最小彎曲半徑。(5)吊點間距，對于雙吊點啟閉機而言，由閘門上兩個吊點的布置情況來確定。它等于吊閘門在最高位置時，兩個取物元件之間的水平間距。

　　5、啟閉機的選型要求

　　啟閉機的形式很多，所以啟閉機選型要根據水工布置、門型、孔數及操作運行、時間要求和啟閉機在設計、制造和運行等方面的主要特點，經全面的技術經濟論證后選定。啟閉機的選型還要滿足技術先進、經濟合理、操作可靠、安全運行、維修方便、景觀協調和安全衛生的要求，同時要盡量發揮啟閉機在工程中的最大效益。

　　啟閉機的選用要考慮系列化的產品。啟閉力應大于或等于計算啟閉荷載;當小于計算啟閉力時，不得超過5%，同時要滿足啟閉機的系列標準規定。

　　啟閉機揚程根據運行條件決定，并應該滿足：(1)溢流閘門可高出溢流水面曲線(1-2)m，以避免閘門受水面漂浮物的撞擊。(2)快速閘門可提高到孔口以上(0.5-1.0)m。(3)閘門檢修時可以提到檢修平臺以上(0.5-1.0)m。啟閉機還要留有適當的裕度。為了保證啟閉機安全可靠的工作，啟閉機要根據情況裝設相應的安全裝置，如制動器、荷載限制器、升降限位裝置、行程限制器以及電氣保護裝置，啟閉機還應該采取防潮通風、防腐蝕和防風沙的保護措施。啟閉機要安裝在最高水位以上，防止啟閉機被淹，并便于閘門、門槽及啟閉機部件的正常檢修。根據氣候、風沙情況，考慮檢修工人的工作條件，布置在室外的啟閉機要加設活動機罩和欄桿。在嚴寒地區，機房應該有保溫措施，選擇工作油或柔滑油的牌號時要考慮工作地區的氣溫條件。根據啟閉機工作狀況和技術經濟指標，有條件時可采用高揚程啟閉機，以避免拆卸吊桿，布置高揚程啟閉機時要防止動滑輪組，鋼絲繩與閘門門槽的干擾。

　　6、清污機的選型

　　建設水利工程項目，攔污柵是不可缺少的設備。用來阻攔水流中所攜帶的污物，保護機組、閘門不受損害，保證機組等設備的安全運行。設置攔污柵后，污物容易積聚在攔污柵前，造成攔污柵被堵塞，甚至壓垮攔污柵，影像建筑物及設備的安全，為了防止污物堵塞攔污柵，要使用清污機可以將污物從柵面撈起來，節省大量的勞動力并降低工人的勞動強度、改善勞動條件，尤其是在動水情況下工作，是別的清污方式所不能比擬的。

　　在設計中要根據工程的實際情況，具體分析，充分論證，綜合比較，根據總體布置和污物情況，選擇合適的清污機，要做到既滿足要求，保證工程的正常運行，又安全可行、經濟合理。當進水口布置在攔河閘壩上，在汛期污物較多，在電灌站抽水時，大部分污物順水積聚在攔污柵前，較難排走，此時應選用清污能力較好的耙斗式清污機。對于進水口在河岸一側的引水式，大部分污物積聚在攔河壩前，可以利用排污孔溢洪道排走，小部分污物聚集在攔污壩前，此時可以選用造價低的懸吊式清污機進行清理。一般耙斗式清污機和懸吊式清污機通常兼作攔污壩的起吊設備。當進水口布置在河岸一側的引水式、無攔河壩的，因為進水口流速和流量小于主河道的流速和流量，污物體積小、數量少，一般選用回轉式清污機。

　　7、結尾

　　啟閉設備已在水利工程中獲得廣泛應用，是水利工程生產運行的重要物質基礎，在工程管理中要始終堅持“設備是根本”的原則。同時啟閉設備系統的安全可靠性亦在不斷提高和完善，研究和應用無污染的啟閉設備，提高運行管理人員的技術水平，可進一步提高啟閉設備的應用范圍和安全性。可以肯定，隨著國民經濟的更進一步發展，啟閉設備價格的降低，它將越來越廣泛的應用于水利工程項目建設。

　　【參考文獻】

　　[1]《閘門與啟閉設備》劉細龍等，水利水電出版社

　　[2] 《水工建筑物》湯能見等，水利水電出版社

　　[3] 《水利工程啟閉機電氣部分》陳同生等，水利水電出版社

　　[4] 《水工啟閉機設計及工程實踐》胡友安等，水利水電出版社