馮 偉

（安徽省茨淮新河工程管理局，安徽 蚌埠 233010）

1 工程概況

荊山湖進(jìn)洪閘工程于2004 年2 月開工建設(shè)，2006 年7月完工。該工程采用開敞式水閘型式，為大（2）型水閘，抗震設(shè)防列度為7 級，共31 孔，每孔凈寬10m，門高8m，閘室總寬352m，閘底板高程17.5m，閘頂高程25.5m，設(shè)計行洪流量3500m3/s。設(shè)計行洪水位淮河側(cè)24.25m，湖內(nèi)側(cè)24.10m，設(shè)計防洪水位淮河側(cè)23.85m，湖內(nèi)側(cè)17.0m。

該工程的工作閘門為平面定輪鋼閘門，支承型式為懸臂式鑄鋼滾輪，閘門面板布置在上游側(cè)。每扇閘門自重32.97t，啟閉機(jī)選用QPQ-2×320kN-9m卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，電機(jī)型號為YZR200 L，功率為22kW，單電機(jī)集中驅(qū)動，采用剛性軸保證雙吊點(diǎn)同步。因采用繞線式電機(jī)，故每臺啟閉機(jī)配置了頻敏變阻器，以滿足啟動要求。

荊山湖進(jìn)洪閘工程建成運(yùn)用，改變了荊山湖行洪區(qū)口門行洪難度大、效果差的局面，加強(qiáng)了對淮河洪水的控制和調(diào)度，增強(qiáng)了蓄滯洪功能，確保了荊山湖行洪區(qū)及時、有效地通暢行洪。荊山湖進(jìn)洪閘工程自投入運(yùn)行以來，分別于2007 年和2020 年兩次開閘行洪，有效地削減了淮河干流的洪峰，緩解了淮干的洪水壓力，對保護(hù)蚌埠、淮南兩市的安全起到了重要作用，工程的運(yùn)行安全意義重大。

2 存在問題

荊山湖進(jìn)洪閘工程自投入運(yùn)行以來，分別于2007 年和2020 年兩次啟用行洪，行洪時上游水位分別為23.05m 和23.08m，上下游水位差均為5.50m左右，運(yùn)行條件相差不大。在兩次行洪運(yùn)用過程中，部分工作門的啟閉機(jī)電機(jī)在啟動瞬間出現(xiàn)短暫堵轉(zhuǎn)及異常噪音，短暫堵轉(zhuǎn)之后才能進(jìn)入正常的閘門提升狀態(tài)，現(xiàn)場判斷啟動困難時啟閉機(jī)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)已達(dá)臨界狀態(tài)，可能存在超負(fù)荷現(xiàn)象。

3 原因分析

針對以上問題，為保證工程行洪運(yùn)用安全，經(jīng)原設(shè)計單位進(jìn)行分析和排查，對工作門的啟閉系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)核。

3.1 啟門力達(dá)不到設(shè)計要求

按照設(shè)計最大擋水高度進(jìn)行復(fù)核計算，啟閉機(jī)容量滿足啟門要求，實(shí)際啟門力僅為2×248kN，達(dá)不到設(shè)計啟門力2×320kN 要求，故造成啟閉機(jī)啟動時電機(jī)超負(fù)荷工作，啟門困難。

3.2 滾輪卡阻

工作門兩側(cè)共設(shè)置4組滾輪，以減小摩擦力。經(jīng)復(fù)核計算，理論啟門力為442kN，實(shí)際啟門力為496kN。因此，工作門的運(yùn)轉(zhuǎn)件（滾輪）在工作時存在一定的卡阻現(xiàn)象，摩擦系數(shù)大于理論值。

4 改造方案及比選

4.1 方案一（更換電機(jī)）

按照設(shè)計啟門力2×320kN 要求，在目前啟閉機(jī)其他所有部件不做更換調(diào)整的基礎(chǔ)上計算，電機(jī)功率最低應(yīng)達(dá)到24.6kW。更換后的電機(jī)型號為YZR225 M-8，轉(zhuǎn)速為701rpm，負(fù)載持續(xù)率FC＝25%，功率為26kW，更換頻敏變阻器與之匹配。制動器、減速器、鋼絲繩及電器元件等經(jīng)復(fù)核均滿足要求，不需更新改造。

經(jīng)市場調(diào)研，可按照目前電機(jī)外形安裝尺寸定制，并保證新電機(jī)的輸出軸中心高與原電機(jī)一致，可以在原電機(jī)底座上直接進(jìn)行安裝，既可以確保更換后運(yùn)行平穩(wěn)可靠，又能大大減少現(xiàn)場工作量，縮短工期。工程概算投資289.96 萬元。

4.2 方案二（更換減速器）

如更換傳動比為56 的減速器，運(yùn)行速度由原設(shè)計1.7m/min，降低為1.2m/min。要達(dá)到設(shè)計要求的2×320kN 啟門力要求，按25%負(fù)載持續(xù)計算，電機(jī)功率需要達(dá)到17.8kW。原啟閉機(jī)配備的電機(jī)按照25%負(fù)載持續(xù)計算的功率為18.5kW，滿足要求，制動器、減速器、鋼絲繩及電器元件等經(jīng)復(fù)核也滿足要求，不需更新改造。

由于減速器與小齒輪及中間軸聯(lián)軸器內(nèi)齒圈是過盈配合，在現(xiàn)場無法拆開，需要整體拆除后返廠進(jìn)行拆解，然后再把小齒輪、中間軸聯(lián)軸器內(nèi)齒圈與新減速器重新匹配成套后送到現(xiàn)場整體安裝。該方案更換難度大，且不能保證原減速器與小齒輪等部件可以完好地拆解，也可能會對減速器以及相關(guān)部件造成損壞。該方案大大增加工作量，工期較長，拆解工作也會導(dǎo)致現(xiàn)場啟閉機(jī)長時間無法運(yùn)行。工程概算投資306.87 萬元。

4.3 方案三（電動機(jī)增設(shè)恒轉(zhuǎn)矩變頻器）

在電動機(jī)饋電回路中增設(shè)變頻器，讓變頻器恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行。即在變頻器低頻運(yùn)行時增加其輸出電壓，以補(bǔ)償定子電阻上電壓降引起的輸出轉(zhuǎn)矩?fù)p失，從而改善電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。本工程中，對電動機(jī)功率復(fù)核結(jié)果顯示，電機(jī)靜功率應(yīng)達(dá)到24.6kW，而目前的電機(jī)功率僅為22kW，啟閉機(jī)的實(shí)際啟門力只有2×248kN，達(dá)不到2×320kN 的設(shè)計啟閉力，相差較大，無法通過變頻器恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行來滿足要求。且電動機(jī)長期低于額定速度運(yùn)行，易產(chǎn)生發(fā)熱等不良現(xiàn)象，對電機(jī)壽命影響較大。對于本工程，電動機(jī)增設(shè)恒轉(zhuǎn)矩變頻器方案不可行，故不采用。

經(jīng)分析，方案一、方案二在技術(shù)上都是可行的，從施工難度來看，更換減速器安裝工作量及難度都相對較大，施工工期也較長；電動機(jī)更換難度及工作量大大降低，工期大大縮短，更有利于更換的可靠性和運(yùn)行穩(wěn)定。綜合考慮施工難度、工程工期及工程投資等因素，本工程采用了方案一。

5 改造效果

2021 年10 月22 日，荊山湖進(jìn)洪閘工作門啟閉機(jī)改造工程開始實(shí)施，于2021 年12 月2 日完工。主要實(shí)施的工程內(nèi)容包括：原電機(jī)、頻敏變阻器拆除吊運(yùn)，新電機(jī)、頻敏變阻器安裝調(diào)試，啟閉機(jī)底座油漆修復(fù)等。通過工程現(xiàn)場管理單位、工程監(jiān)理單位及施工單位等精細(xì)管理、密切配合，工程在拆除、搬運(yùn)及安裝等施工過程中，沒有造成二次破壞，且保持了其他工程設(shè)備和工程環(huán)境原貌。

工程完工后，逐臺進(jìn)行了啟閉機(jī)調(diào)試、監(jiān)測，設(shè)備運(yùn)行正常，噪音、振動及瞬間電流等工況均滿足要求。

6 下一步工作思考

6.1 加強(qiáng)運(yùn)行管理

工作門啟閉系統(tǒng)是水閘工程重要組成部分，該系統(tǒng)的正常運(yùn)行決定了整個工程的運(yùn)行效果。一要加強(qiáng)運(yùn)行人員培訓(xùn)。啟閉系統(tǒng)涉及機(jī)械、供電、電氣設(shè)備、自動化控制等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)含量高、運(yùn)行維護(hù)難，要開展有針對性的培訓(xùn)，不斷鞏固提高運(yùn)行人員的業(yè)務(wù)水平、操作技能及處理故障的能力。二要定期開展設(shè)備等級評定。要嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，綜合運(yùn)用各種檢測和檢查方法，對相關(guān)設(shè)備狀況進(jìn)行評定，總結(jié)評定結(jié)論和意見，制定整改計劃。三要強(qiáng)化日常維護(hù)保養(yǎng)。加強(qiáng)日常巡視巡查，汛前汛后組織開展帶載試運(yùn)行，檢查電機(jī)、制動器、減速器等設(shè)備及鋼絲繩平衡度、工作門吊頭滑輪運(yùn)轉(zhuǎn)情況是否正常，并做好檢查維護(hù)保養(yǎng)記錄，確保啟閉系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。四是建議高水位差時適時重載試機(jī)。工程完工調(diào)試時工作門上下游水位差較小，啟門力也較小，不能充分體現(xiàn)電機(jī)更新改造后的效果。建議在汛期，選取不同高度上下游水位差的工況下進(jìn)行重載試運(yùn)行，記錄不同工況下的運(yùn)行數(shù)據(jù)，切實(shí)掌握啟閉系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，保證工程運(yùn)行安全。

6.2 加強(qiáng)滾輪維護(hù)保養(yǎng)

工作門滾輪的正常旋轉(zhuǎn)是有效減少啟門力的保障措施之一，加強(qiáng)滾輪維護(hù)保養(yǎng)工作對工程正常運(yùn)行非常重要。一是汛期前、后檢查中要逐一對滾輪進(jìn)行人工盤轉(zhuǎn)，確保每一個滾輪旋轉(zhuǎn)正常，以減少摩擦力，有效降低啟門力。二是做好拆卸保養(yǎng)，根據(jù)汛期前、后人工盤轉(zhuǎn)情況，制定拆卸保養(yǎng)計劃，利用專業(yè)工具將滾輪拆卸，進(jìn)行打磨、注油等養(yǎng)護(hù)作業(yè)，確保滾輪有效轉(zhuǎn)動■