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卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)是專(zhuān)門(mén)用于操作快速閘門(mén)的一種啟閉設(shè)備。快速閘門(mén)是用來(lái)保護(hù)機(jī)組或鋼管的，平時(shí)懸掛在孔口上方，當(dāng)發(fā)電機(jī)、水泵或鋼管發(fā)生事故時(shí)，可以快速截?cái)嗨鳎苊馐鹿蕯U(kuò)大?？焖匍l門(mén)的關(guān)閉時(shí)間，應(yīng)滿足對(duì)機(jī)組和鋼管的保護(hù)要求，一般要求啟閉機(jī)能在2min內(nèi)將快速閘門(mén)關(guān)閉。同時(shí)為防止閘門(mén)底緣和底檻因猛烈碰撞而損壞，快速卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī)應(yīng)設(shè)有限速裝置，將閘門(mén)接近底檻時(shí)的下降速度限制在5m/min以內(nèi)，但下降過(guò)程中的速度并無(wú)限制要求，只要不對(duì)啟閉機(jī)零部件造成損害即可。

簡(jiǎn)介

快速卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)是專(zhuān)門(mén)用于操作快速閘門(mén)的一種啟閉設(shè)備。快速閘門(mén)是用來(lái)保護(hù)機(jī)組或鋼管的，平時(shí)懸掛在孔口上方，當(dāng)發(fā)電機(jī)、水泵或鋼管發(fā)生事故時(shí)，可以快速截?cái)嗨?，避?/span>事故 擴(kuò)大?？焖匍l門(mén)的關(guān)閉時(shí)間，應(yīng)滿足對(duì)機(jī)組和鋼管的保護(hù)要求，一般要求啟閉機(jī)能在2min內(nèi)將快速閘門(mén)關(guān)閉。同時(shí)為防止閘門(mén)底緣和底檻因猛烈碰撞而損壞，快速卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī)應(yīng)設(shè)有限速裝置，將閘門(mén)接近底檻時(shí)的下降速度限制在5m/min以內(nèi)，但下降過(guò)程中的速度并無(wú)限制要求，只要不對(duì)啟閉機(jī)零部件造成損害即可。

快速閘門(mén)在正常啟閉時(shí)，對(duì)啟閉速度并無(wú)特殊要求，因此快速卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)還應(yīng)具備普通卷?yè)P(yáng)機(jī)的功能。快速閘門(mén)啟閉機(jī) ，應(yīng)有就地操作和遠(yuǎn)方操作兩套系統(tǒng)，并應(yīng)配有可靠電源。遠(yuǎn)方操作系統(tǒng)可用來(lái)操作閘門(mén)的正常閉門(mén)和事故快速閉門(mén)，《鋼閘門(mén)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL74-2013) 規(guī)定，從安全角度考慮不提倡遠(yuǎn)方啟門(mén)，但有些泵站為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，也具備遠(yuǎn)方啟門(mén)的功能。為保證電源供應(yīng)，遠(yuǎn)方操作系統(tǒng)除采用交流電源控制正常啟閉外，還應(yīng)采用由蓄電池室內(nèi)蓄電池組供應(yīng)的直流電源控制事故快速閉門(mén)；機(jī)組或鋼管發(fā)生事故時(shí)，故障信號(hào)應(yīng)能激發(fā)遠(yuǎn)方操作系統(tǒng)直流電源自動(dòng)控制閘門(mén)快速閉門(mén)；現(xiàn)地也可手動(dòng)釋放常閉式制動(dòng)器的抱閘，控制閘門(mén)快速關(guān)閉。就地操作系統(tǒng)僅用來(lái)操作閘門(mén)的正常啟閉，因此采用交流電源即可。就地操作和遠(yuǎn)方操作兩套系統(tǒng)應(yīng)相互閉鎖  。

快速卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)結(jié)構(gòu)型式及操作控制方式

快速卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)通常是在普通卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)上增設(shè)離心調(diào)速器 、直流電磁鐵 等設(shè)備，滿足在無(wú)交流電源情況下能快速閉門(mén)的需要，其結(jié)構(gòu)型式及操作控制方式較多。

1.直流電磁液壓松閘制動(dòng)器配硅整流器操作

正常啟閉時(shí)采用交流電源，直流電磁鐵由通過(guò)硅整流的交流電源供電，操作制動(dòng)器。此時(shí)電動(dòng)機(jī)正常接入交流電工作，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)圓柱齒輪減速器 (開(kāi)式傳動(dòng)通常為二級(jí)，閉式傳動(dòng)通常為四級(jí)) 和卷?yè)P(yáng)裝置啟閉閘門(mén)，而離心調(diào)速器由于轉(zhuǎn)速較低，不參與工作?？焖傧陆禃r(shí)，直流電磁鐵直接從蓄電池室接入直流電源，操作制動(dòng)器，此時(shí)電動(dòng)機(jī)不通電，閘門(mén)自重及水柱、加重等豎直向下的力迫使卷?yè)P(yáng)裝置、減速器和電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)減速器高速軸達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，安裝于其上的離心調(diào)速器動(dòng)作，控制閘門(mén)快速下降。在離底檻約0.3m時(shí)，主令控制器動(dòng)作，自動(dòng)切斷直流電源，制動(dòng)器抱閘，使閘門(mén)懸掛在底檻之上。過(guò)5S后，時(shí)間繼電器動(dòng)作，接通直流電源，使直流電磁鐵繼續(xù)工作，松開(kāi)制動(dòng)器而將閘門(mén)下降至底檻，閘門(mén)下降至底檻時(shí)的速度應(yīng)控制在5m/min 以內(nèi)，因此閘門(mén)懸掛位置不能離底坎太高；此時(shí)若交流電恢復(fù)供應(yīng)，時(shí)間繼電器也可接通交流電源，松開(kāi)制動(dòng)器后使電動(dòng)機(jī)也投入工作，而將閘門(mén)下降至底檻。

閘門(mén)在快速下降過(guò)程中，速度并不局限在5m/min 以內(nèi)，而是根據(jù)需要由離心調(diào)速器來(lái)進(jìn)行控制。但離心調(diào)速器也是有 轉(zhuǎn)速限制的，調(diào)速器的 轉(zhuǎn)速受電動(dòng)機(jī)或減速機(jī) 轉(zhuǎn)速的限制，同時(shí)也受調(diào)速器自身運(yùn)行平穩(wěn)和發(fā)熱要求的限制。在走訪中發(fā)現(xiàn)，有些工程由于閘門(mén)孔口高度不大，閘門(mén)在整個(gè)快速下降過(guò)程中的速度由離心調(diào)速器控制在5m/min以內(nèi)，就可以滿足2min內(nèi)關(guān)閉孔口要求，因此不用在閘門(mén)接近底檻時(shí)斷電，而是直接落至底檻。

在這種結(jié)構(gòu)型式中，只有一個(gè)制動(dòng)器，且只配備一種電磁鐵，因此采用更加可靠的電磁液壓制動(dòng)器 代替普通電磁鐵制動(dòng)器。電磁液壓制動(dòng)器動(dòng)作平穩(wěn)、噪音低、壽命長(zhǎng)，還可以自動(dòng)補(bǔ)償自動(dòng)閘瓦的磨損，制動(dòng)力矩有保證。由于這種結(jié)構(gòu)型式只需要一種電磁鐵和一臺(tái)二級(jí)圓柱齒輪減速器，布置緊湊，雖制動(dòng)器價(jià)格稍高，但總體造價(jià)較低，是較常采用的一種結(jié)構(gòu)型式。

2.長(zhǎng)行程雙電磁鐵松閘制動(dòng)器操作

這種操作型式的主要特點(diǎn)，是在長(zhǎng)行程制動(dòng)器上裝交流和直流電磁鐵各一個(gè)，并通過(guò)同一根操縱桿操作制動(dòng)器。正常啟閉時(shí)采用交流電源，交流電磁鐵投入工作松開(kāi)制動(dòng)器，電動(dòng)機(jī)接入交流電工作?？焖傧陆禃r(shí)，交流電磁鐵及電動(dòng)機(jī)不通電，直流電磁鐵在繼電保護(hù)裝置的作用下接入直流電源，松開(kāi)制動(dòng)器，進(jìn)入快速閉門(mén)模式。這種操作型式中，只需要一個(gè)制動(dòng)器，但需要安裝兩種電磁鐵，因此采用制動(dòng)力矩大、結(jié)構(gòu)尺寸也較大的長(zhǎng)行程電磁鐵制動(dòng)器。這種操作型式總體上布置較緊湊、投資較低，也較常采用。

3.差動(dòng)圓錐齒輪減速機(jī) 及行星聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)

在差動(dòng)圓錐齒輪減速機(jī)傳動(dòng)的快速卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)機(jī)構(gòu)布置中，圓柱齒輪減速器不直接與電動(dòng)機(jī)相連，而是由電動(dòng)機(jī)通過(guò)一臺(tái)單級(jí)差動(dòng)圓錐齒輪減速器驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)端設(shè)交流制動(dòng)器，差動(dòng)圓錐齒輪減速器十字軸端設(shè)直流制動(dòng)器，圓柱齒輪減速器高速軸懸臂端設(shè)離心調(diào)速器。正常啟閉時(shí)采用交流電源，電動(dòng)機(jī)端交流制動(dòng)器松閘，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)差動(dòng)減速器、圓柱齒輪減速器和卷?yè)P(yáng)裝置而啟閉閘門(mén)，此時(shí)直流制動(dòng)器處于制動(dòng)狀態(tài)，差動(dòng)減速器的十字軸不轉(zhuǎn)動(dòng)?？焖傧陆禃r(shí)，電動(dòng)機(jī)及交流制動(dòng)器不通電，直流制動(dòng)器的電磁鐵在繼電保護(hù)裝置的作用下接入直流電源，將制動(dòng)器松開(kāi)，使閘門(mén)自行下降。

此時(shí)，圓柱齒輪減速器的高速軸及差動(dòng)減速器的十字軸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)入快速閉門(mén)模式。行星聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)的快速卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī)，就是用行星聯(lián)鈾節(jié)代替單級(jí)差動(dòng)圓錐齒輪減速器 ，其余結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)原理都大致相同。

在這兩種操作型式中，都是通過(guò)中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使電動(dòng)機(jī)在快速閉門(mén)時(shí)從傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中完全脫離，從而改善了電動(dòng)機(jī)的工作狀況。但這兩種機(jī)型需增加中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并需要配置兩個(gè)制動(dòng)器，安裝占地面積較大，傳動(dòng)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，在實(shí)際工程中很少采用。

泵站出口快速閘門(mén)運(yùn)行原則

軸流泵及混流泵站出口為了保護(hù)機(jī)組安全需設(shè)置斷流裝置，斷流方式很多，較常采用的是拍門(mén)或快速閘門(mén)。當(dāng)單泵流量在8m3/s以上時(shí)，泵組出口若設(shè)置整體自由式拍門(mén)，則可能產(chǎn)生較大的撞擊力，影響機(jī)組安全運(yùn)行，且開(kāi)啟角過(guò)小，增加水力損失。此時(shí)多采用帶小拍門(mén)的快速工作閘門(mén)作為斷流設(shè)備，并通常在工作閘門(mén)的下游側(cè)設(shè)置1道快速事故閘門(mén)，在工作閘門(mén)發(fā)生事故時(shí)可快速閉門(mén)，防止事故擴(kuò)大，當(dāng)泵組停機(jī)檢修時(shí)也可用事故檢修閘門(mén)擋水。事故閘門(mén)停泵閉門(mén)宜與工作閘門(mén)聯(lián)動(dòng)，快速啟閉機(jī)應(yīng)能就地操作和遠(yuǎn)動(dòng)控制，并應(yīng)有可靠的操作電源 ，事故閘門(mén)、工作閘門(mén)事故停泵閉門(mén)時(shí)間應(yīng)滿足機(jī)組保護(hù)要求。

泵站出口快速閘門(mén)的運(yùn)行操作要求，關(guān)系到泵組的安全、高效運(yùn)行，各個(gè)泵站不盡相同，在此根據(jù)工作實(shí)踐作一總結(jié)，供同行參考。

1.泵站起排時(shí)閘門(mén)運(yùn)行原則

泵站起排時(shí)，先將事故閘門(mén)持住在孔口上方作為事故備用，工作閘門(mén)全關(guān)；當(dāng)泵組正常開(kāi)機(jī)時(shí)，工作閘門(mén)應(yīng)與水泵電動(dòng)機(jī)聯(lián)動(dòng)，即水泵電動(dòng)機(jī)得到啟動(dòng)信號(hào)的同時(shí)，工作閘門(mén)也應(yīng)得到啟動(dòng)信號(hào)，閘門(mén)沒(méi)有全開(kāi)時(shí)水流從閘門(mén)自帶的拍門(mén)流出；工作閘門(mén)提起后持住在孔口上方作為事故備用。也有一些泵站采用泵組啟動(dòng)前工作閘門(mén)全關(guān)，待泵組啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速后再開(kāi)啟工作閘門(mén)的方式。

在這種起排方式下，水流完全由拍門(mén)流出，實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)這會(huì)對(duì)閘門(mén)及拍門(mén)造成較大沖擊，如果每次都這么操作，會(huì)對(duì)拍門(mén)安全造成較大威脅。拍門(mén)損壞雖然可以維修，但畢竟費(fèi)錢(qián)、費(fèi)力、誤工，萬(wàn)一拍門(mén)脫落還易釀成安全事故。有觀點(diǎn)提出如果啟動(dòng)水泵的同時(shí)開(kāi)啟工作閘門(mén)，泵組會(huì)難以順利啟動(dòng)，其實(shí)這種擔(dān)心是多余的，相反閘門(mén)提起、流道暢通，水力損失減小，更有利于水泵啟動(dòng)。當(dāng)然，泵組啟動(dòng)前，工作閘門(mén)也不應(yīng)該事先提起，否則可能導(dǎo)致流道內(nèi)發(fā)生氣錘，使機(jī)組產(chǎn)生有害振動(dòng)。

2.排澇結(jié)束時(shí)閘門(mén)運(yùn)行原則

排澇結(jié)束時(shí)，對(duì)工作閘門(mén)發(fā)閉門(mén)指令(正常速度閉門(mén)) ，待工作閘門(mén)底緣距底檻一定距離(比如1.0m) 時(shí)，再發(fā)停泵指令；當(dāng)工作閘門(mén)在發(fā)停泵指令之前發(fā)生故障無(wú)法關(guān)閉時(shí)，故障信號(hào)應(yīng)激發(fā)事故閘門(mén)的關(guān)閉( 正常速度閉門(mén)) ，待事故閘門(mén)底緣距底檻為1m時(shí)，發(fā)停泵指令；當(dāng)工作閘門(mén)在發(fā)停泵指令之后發(fā)生故障無(wú)法關(guān)閉時(shí)，故障信號(hào)應(yīng)激發(fā)事故閘門(mén)的關(guān)閉(快速閉門(mén)，滿足1min之內(nèi)全關(guān))。

閘門(mén)應(yīng)確保在發(fā)停泵指令后2min內(nèi)全關(guān)，這是確定閘門(mén)何時(shí)關(guān)閉的基本原則，發(fā)停泵指令時(shí)閘門(mén)底緣距底檻的具體距離，也是據(jù)此決定的。這當(dāng)然也跟閉門(mén)速度有關(guān)，不過(guò)這時(shí)的閉門(mén)速度是正常閉門(mén)速度，而不是快速閉門(mén)，快速閉門(mén)功能僅在事故工況下使用，因?yàn)榻?jīng)常性的快速閉門(mén)無(wú)論對(duì)閘門(mén)還是對(duì)啟閉機(jī)都難免有一定損傷。這里事故閘門(mén)的快速閉門(mén)速度之所以要求更快，是因?yàn)槭鹿书l門(mén)快速閉門(mén)時(shí)，停泵指令已經(jīng)發(fā)出，時(shí)間更為緊迫。

對(duì)于停泵時(shí)閘門(mén)的操作方式，通常會(huì)有以下兩種不同觀點(diǎn): 一種認(rèn)為應(yīng)該在工作閘門(mén)關(guān)閉的同時(shí)發(fā)停泵指令，由于普通卷?yè)P(yáng)機(jī)正常閉門(mén)速度一般不超過(guò)2.5m/min，采用這種方式時(shí)，除非閘門(mén)孔口高度很小，否則難以確保工作閘門(mén)在發(fā)停泵指令后2min 內(nèi)全關(guān)。雖然可以采取措施提高啟閉機(jī)的正常閉門(mén)速度，比如通過(guò)降低減速器傳動(dòng)比或滑輪組的倍率( 此時(shí)需增加電機(jī)功率，由于仍為勻速閉門(mén)，因此閉門(mén)速度不應(yīng)超過(guò)5m/min，而且不應(yīng)超過(guò)離心調(diào)速器工作的臨界閉門(mén)速度，即離心調(diào)速器不應(yīng)投入工作)，或者使用變頻調(diào)速電機(jī)(此時(shí)閉門(mén)速度為起、停慢，中間快，因此閉門(mén)過(guò)程中速度可以超過(guò)5m/min，但同樣不應(yīng)超過(guò)離心調(diào)速器工作的臨界閉門(mén)速度) 等方法，但這些方法均會(huì)使啟閉機(jī)成本有較大增加。而且停泵后2min閉門(mén)只是一個(gè)極限狀態(tài)，正常停泵時(shí)應(yīng)爭(zhēng)取更短的閉門(mén)時(shí)間，這樣會(huì)對(duì)泵組更為有利。此外，采用這種方式時(shí)萬(wàn)一工作閘門(mén)發(fā)生故障無(wú)法關(guān)閉，故障信號(hào)雖能激發(fā)事故閘門(mén)的關(guān)閉，但此時(shí)停泵指令已發(fā)出，也很難保證事故閘門(mén)在發(fā)停泵指令后2min內(nèi)能夠全關(guān)。還有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，應(yīng)該等工作閘門(mén)全關(guān)之后再發(fā)停泵指令，這樣的話閘門(mén)又關(guān)閉過(guò)早，水流對(duì)閘門(mén)、拍門(mén)沖擊較大，而且也不利于泵組運(yùn)行，甚至可能造成水泵電動(dòng)機(jī)超載。

3.泵組事故斷電時(shí)閘門(mén)運(yùn)行原則

泵組事故斷電時(shí)，故障信號(hào)應(yīng)激發(fā)工作閘門(mén)馬上關(guān)閉(快速閉門(mén)，滿足2min之內(nèi)全關(guān)) ，如工作閘門(mén)出現(xiàn)故障無(wú)法關(guān)閉，故障信號(hào)應(yīng)激發(fā)事故閘門(mén)馬上關(guān)閉(快速閉門(mén)，滿足1min之內(nèi)全關(guān))。為此，泵組開(kāi)啟前，應(yīng)確保蓄電池及啟閉機(jī)能正常工作。

泵組事故斷電時(shí)閘門(mén)是快速閉門(mén)，從持住在孔口上方位置到全關(guān)，應(yīng)在2min之內(nèi)完成，并以此決定工作閘門(mén)快速閉門(mén)的速度。事故閘門(mén)的快速閉門(mén)速度之所以要求更快，是因?yàn)槭鹿书l門(mén)快速閉門(mén)時(shí)，故障已經(jīng)發(fā)生，時(shí)間更為緊迫。不管是工作閘門(mén)還是事故閘門(mén)，在閉門(mén)接近底坎時(shí)均應(yīng)低速運(yùn)行  。