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雙折線(xiàn)繩槽在大型啟閉機設計中的應用

2024-01-31

主題: 對于多層纏繞的啟閉機,鋼絲繩的亂繩、咬繩問(wèn)題一直是困擾設備可靠運行的的關(guān)鍵,而雙折線(xiàn)繩槽卷筒的應用**的解決了這一問(wèn)題。下面以水布埡水利樞紐放空洞閘門(mén)啟閉機為例,對雙折線(xiàn)繩槽卷筒在啟閉機中的設計和應用作簡(jiǎn)要介紹。水布埡閘門(mén)*大揚程達159m,啟門(mén)力3200kN,屬于高揚程、大容量啟閉機,此工程的成功實(shí)例,為將來(lái)在其它水電站上使用同類(lèi)機型,提供了可借鑒的經(jīng)驗。

1. 啟閉機的組成:

該設備為多層纏繞固定卷?yè)P式啟閉機,整機由兩套對稱(chēng)布置的起升機構、固定機架、電氣控制3部分組成。起升機構由鋼絲繩、卷筒裝置、動(dòng)滑輪組、定滑輪組、平衡滑輪及過(guò)載保護裝置、行程限位裝置、閉式減速器、電動(dòng)機等組成,并在減速器的高速軸兩端分別設置了工作制動(dòng)器、安全制動(dòng)器。兩套起升機構的動(dòng)滑輪組通過(guò)平衡梁與閘門(mén)的吊軸相聯(lián)接,在兩套起升機構中某一套的動(dòng)滑輪組與另一套動(dòng)滑輪組在高度差達*大時(shí)(由卷筒直徑加工誤差引起),平衡梁將發(fā)生小于4°的傾斜,但閘門(mén)與平衡梁相聯(lián)的吊點(diǎn)為單吊點(diǎn),閘門(mén)將始終保持垂直。

2. 啟閉機的主要參數:

額定啟門(mén)力 3200kN

總起升高度/壩面以上 159/13.85m

起升速度 2.64m/min

卷筒底直徑 1650mm

鋼絲繩直徑 36mm

纏繞層數 3

3. 啟閉機的設計

⑴采用雙折線(xiàn)繩槽卷筒

折線(xiàn)卷筒結構形式分雙折線(xiàn)繩槽卷筒和單折線(xiàn)繩槽卷筒,此卷?yè)P式啟閉機卷筒結構形式為雙折線(xiàn)繩槽卷筒。繩槽卷筒底徑為1650mm,兩斜線(xiàn)繩槽對應圓周角各為52°,兩直線(xiàn)繩槽對應圓周角各為128°,斜線(xiàn)繩槽段和直線(xiàn)繩槽段相間對稱(chēng)布置。實(shí)驗證明,啟閉機實(shí)際調試運行中,鋼絲繩從直徑繩槽段進(jìn)入斜線(xiàn)繩槽段平穩順利,斜線(xiàn)段鋼絲繩排列整齊有序、無(wú)相互擠壓的現象。雙折線(xiàn)繩槽使鋼絲繩在各層之間的負荷均勻分布,卷繞平穩光滑,同時(shí)減少了鋼絲繩損害。

⑵采用階梯擋環(huán)

階梯擋環(huán)的作用是使鋼絲繩從下層平穩地過(guò)渡到上一層,并使鋼絲繩順利返回,即對鋼絲繩起抬升和返繩導向作用。對于雙折線(xiàn)繩槽卷筒,配套的階梯擋環(huán)由3段組成,第1段與卷筒第1個(gè)斜繩槽段對應,沿軸向寬度由一個(gè)繩槽寬度逐漸變?yōu)榘雮€(gè)繩槽寬度,沿徑向的厚度由0逐漸增加為一個(gè)鋼絲繩層高,其作用是當鋼絲繩繞*此時(shí),擋環(huán)將它抬高*上一層鋼絲繩的高度;第2段與卷筒直繩槽段對應,其寬度為半個(gè)繩槽寬,厚度一個(gè)層高,是一個(gè)等厚等寬的環(huán)面,其作用是使被抬高后的鋼絲繩落在由擋環(huán)段和鄰近的下一層鋼絲繩所共同形成的溝槽內;第3段與卷筒第2個(gè)斜繩槽段對應,其寬度由半個(gè)繩槽寬逐漸變?yōu)?,厚度均為一個(gè)鋼絲繩層高,其作用是使鋼絲繩返回,鋼絲繩在返繩擋環(huán)墊和鋼絲繩水平拉力和共同作用下與下層鋼絲繩交叉,并跨半個(gè)節距過(guò)渡到相鄰的下一層鋼絲繩形成的直線(xiàn)溝槽內,從而完成鋼絲繩層與層之間的過(guò)渡。

⑶采用兩套雙聯(lián)折線(xiàn)繩槽卷筒的起升機構

兩套雙聯(lián)卷筒在一定程度上平均分擔了卷?yè)P機的總容量,鋼絲繩直徑相對較小,并經(jīng)過(guò)計算表明返繩偏角在卷筒兩端可控制在1.5°內,這是多層纏繞卷?yè)P機設計的關(guān)鍵點(diǎn)。設計時(shí)兩個(gè)卷筒分別由各自電機驅動(dòng),優(yōu)點(diǎn)是當一臺電機故障,另一臺單獨工作仍能啟閉閘門(mén)(但速度減半),提高了閘門(mén)事故工作的可靠性。但兩套起升機構的驅動(dòng)電機轉速上必有差別的問(wèn)題,解決的方法是將一根鋼絲繩通過(guò)平衡滑輪分別繞在兩個(gè)卷筒上(這兩個(gè)卷筒分別由各自電機驅動(dòng))。當電機轉速不同時(shí),鋼絲繩通過(guò)平衡滑輪自動(dòng)調整兩側的長(cháng)度(平衡滑輪兩側的鋼絲繩分別纏繞到不同電機驅動(dòng)的卷筒上),當一套起升機構同軸線(xiàn)上的兩卷筒直徑相同時(shí),兩套起升機構的吊點(diǎn)將在高度上始終保持一致,從設計上解決了電動(dòng)機轉速差對吊點(diǎn)高度的影響。

⑷鋼絲繩偏角的控制

在多層纏繞的卷?yè)P式啟閉機設計中,鋼絲繩相對卷筒軸線(xiàn)橫截面的角度稱(chēng)為“鋼絲繩偏角”。它在鋼絲繩繞入卷筒的過(guò)程中是變化的,在卷筒兩端,鋼絲繩的纏繞從低層向高層過(guò)渡時(shí)的偏角,稱(chēng)為“返繩偏角”,是多層纏繞設計中主要控制參數,鋼絲繩返繩偏角控制的目的是希望鋼絲繩在返回時(shí)按設計整齊排列,每轉一圈,鋼絲繩沿卷筒軸線(xiàn)方向前進(jìn)一個(gè)節距,繩間不擠壓、不跳槽,鋼絲繩在卷筒上整齊排列。本設計通過(guò)合理的布置將鋼絲繩在卷筒兩端返繩偏角控制在1.5°以?xún)龋瑵M(mǎn)足了折線(xiàn)繩槽對繩索偏角的要求。



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