團結閘啟閉機滲油處理施工思路及運維探討

時間：2022-10-17 10:24:59

關鍵字：啟閉機滲漏油運行維護

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[導讀]摘要:基于團結閘啟閉機減速箱滲油問題的處理實例,從工程運行環(huán)境、原因分析、方案選定、設備安裝、技術要求等方面,較為全面地闡述了滲油問題處理的施工思路,并對團結閘工程啟閉設備的運行維護工作進行了初步探討。

引言

閘門啟閉機是水利工程運行調(diào)度、水位調(diào)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(yǎng)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(jīng)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準北平原,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(jīng)宿州市埔橋區(qū)、靈壁縣、泗縣,向東至江蘇省泗洪縣溧河洼入洪澤湖,全長127.1km。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、靈壁閘、團結閘。

團結閘樞紐位于江蘇省泗洪縣車門鄉(xiāng)境內(nèi),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(jié)制閘、船閘、翻水站、公路橋及輸變電工程組成。其中,節(jié)制閘結構形式為開敞式寬頂堰,大(2)型水閘工程,共18孔,節(jié)制閘每孔凈寬6m,總寬130m,閘底高程為13.4m。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2×250kN固定手電兩用卷揚式啟閉機(主副機)。

2滲油問題

團結閘節(jié)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(fā)現(xiàn),啟閉機房內(nèi)部分啟閉設備的減速箱出現(xiàn)了不同程度的齒輪油滲漏現(xiàn)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(xiàn)場圖

按照《安徽省水利工程管理考核辦法》規(guī)定及省水利廳關于水管單位實施規(guī)范化管理和達標創(chuàng)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(xiàn)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(chǎn)廠家現(xiàn)場會商,根據(jù)檢測結果,排除了產(chǎn)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(jié)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(huán)境(晝夜及季節(jié)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(tài),從而出現(xiàn)齒輪油滲漏現(xiàn)象。

3.2原因二

通過隨機現(xiàn)場抽檢3臺啟閉機制動輪徑向跳動量,最大偏差均達到了200um以上,依據(jù)《水利水電工程啟閉機制造安裝及驗收規(guī)范》(SL381—2007)要求,本工程制動輪跳動量應不大于100um。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(huán)境相對潮濕,從而發(fā)生銹蝕,啟閉過程中與閘瓦不可避免地發(fā)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(guī)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(chǎn)生偏心力矩,與其連接的減速器輸入軸受到影響,同樣出現(xiàn)高頻振動,使減速器的密封圈、密封墊、傳動機構出現(xiàn)不良變化,最終導致機體出現(xiàn)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(lián)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(nèi)部空齒輪油后,用柴油清洗內(nèi)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(lián)調(diào)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(xiàn)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(tài)。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(nèi)不再出現(xiàn)滲漏現(xiàn)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(xiàn)場調(diào)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(lián)調(diào)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(jīng)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(lián)合調(diào)試、電纜整理等,具體如表1所示。

5.2主要處理環(huán)節(jié)

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(xiàn)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3t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(xié)調(diào)管理單位,開辟一臨時性通道,保證減速器從啟閉機房內(nèi)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(jié)制閘門處于全關狀態(tài),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(lián)軸器后,將連接軸放置于穩(wěn)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(qū)域,進行后續(xù)的維修工作。

5.2.2檢測

施工檢測環(huán)節(jié)如圖3所示。

圖3 現(xiàn)場檢測圖

(1)制動輪工作表面的粗糙度:不大于Ra1.6um。

(2)制動輪在松閘狀態(tài)下的徑向跳動公差:不大于GB/T1184中的T9級。本工程對應公差為100um。

(3)松閘狀態(tài)下,制動輪與閘瓦的間隙:0.5~1.0mm。

(4)抱閘狀態(tài)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/T1184中的T7級。

(7)減速器輸入軸徑向跳動公差:不大于GB/T1184中的T7級。

5.2.3調(diào)試

(1)安裝后,按規(guī)范要求調(diào)整以下相關技術參數(shù):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(tài)下,制動輪與閘瓦的間隙:6)抱閘狀態(tài)下,制動輪與制動帶的實際接觸面積等。

(2)組裝調(diào)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1m處測量噪聲,應不大于85dB(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(fā)熱現(xiàn)象。

(6)電氣線路絕緣電阻:應大于0.5M0。

(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(tài)滿足要求。

(8)制動器無打滑、無焦味和冒煙現(xiàn)象。

(9)聯(lián)調(diào)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(fā)熱現(xiàn)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(chǎn)品質量、設備運行環(huán)境、省廳的規(guī)范要求、施工環(huán)節(jié)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(jié)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(wěn)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(xiàn)問題易于發(fā)現(xiàn)和處理,日常運行管理和維修養(yǎng)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(shù)倍后再提升閘門,形成電能一機械能這樣一個能量轉換的過程。

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(diào)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。滑輪卡阻不轉,必然與鋼絲繩產(chǎn)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(tǒng)的生產(chǎn)運行。因此,要加強對滑輪組的定期維護及運行監(jiān)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(chǎn)生抖動、噪聲等,必然對啟閉機的后續(xù)管理造成影響。

(4)超期運行。我國水利工程的規(guī)模越來越大,據(jù)統(tǒng)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(tài),即80%以上的閘門啟閉機需要在短期內(nèi)換新。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(guī)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(wěn)步推進工程管理的規(guī)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(yǎng)護制度、安全操作規(guī)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(chuàng)新工程管理工作模式。相關檢查、維護、檢修,要形成常態(tài)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(tài),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(fā)生時所開展的檢查。

在進行檢查的時候把握"清潔、緊固、調(diào)整、潤滑"的原則,主要注意以下內(nèi)容:油路通暢與否,油量或者油質是否符合規(guī)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(xiàn)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。