闸高机械开度仪及其同步带张紧装置的设计应用

周荣才

前言

随着我国水利事业的快速发展，电气化程度越来越高，工程的安全运行显得尤为重要。本文以高港泵站为例，由于闸门启闭机加装了钢质罩壳，在闸门电子高度仪发生故障或断电时，现场操作人员不能及时判断闸门高度，针对此安全隐患，设计了闸门机械开度仪，和大跨距传输时同步带的张紧装置，为工程的安全运行提供了保障。

1.工程概况

泰州引江河工程主要由船闸、泵站、节制闸、送水闸、调度闸以及110KV专用变电所组成。它是一项以引水为主，灌溉、排涝、船运、生态综合利用，效益覆盖整个苏北地区的大型水利基础工程，也是开发“海上苏东”的战略性工程。泵站安装立式开敞式轴流泵9台套，叶轮直径3.0m，每台机组配备2000KW同步电机，总装机容量18000kw。单机抽水能力34m3/s。泵站采用双向X型流道，配卷扬式快速启闭机36台套，机组进出水两侧上下层流道各设一道钢质平面快速闸门，通过闸门调节，实现300m3/s的抽引、抽排和160m3/s的自流引江。

2.启闭机工作原理

高港泵站所用的启闭机型号为：QPK-2×160。每台机组配有4台启闭机，分别用以控制主机上下游上道门、下道门的升降。QPK型卷扬式启闭机主要由电动机、制动器、齿轮减速箱、联轴器以及一级开式齿轮、卷筒、机架等组成。启闭机工作时，由电动机把动力传递至减速箱，然后通过联轴器、中间轴齿轮把动力传递到卷筒上，使卷筒旋转，从而使得闸门能够上升和下降运动，完成闸门启闭任务。

3.闸门运行中存在隐患分析

高港泵站所有48台套启闭机控制柜都安装了电子闸高开度仪。泵房内及交通桥下36台套上下游闸门启闭机安装了钢质罩壳，现场操作人员只能通过电子闸高开度仪来了解闸门的实际开度。当电子开度仪出现显示故障，如此时限位失灵，闸门提到顶部不能及时停止，将导致闸门冲顶；或闸门下降到底到后，钢丝绳反绕，将闸门反复提升，现场操作人员却不能及时发现，给工程的安全运行带来严重隐患，极有可能造成运行事故。

4.闸高机械开度仪的设计应用

4.1闸高机械开度仪的设计

为了解决电子闸高开度仪出现显示故障或断电情况下，现场操作人员能准确直观地判断闸门实际高度，設计了闸高机械开度仪（图1）。

图1

1、机座 2、指针 3、标牌 4、连接套5、摆线针轮减速器 6、轴承座7、轴

8、齿轮9、同步带轮（一）10、同步带11、同步带轮（二）12、连接板

4.2机械开度仪的工作原理

利用启闭机传动轴轴头现有的精密行程开关齿轮为主动轮与齿轮8啮合，通过配比齿轮组与减速器相连，使其输出的传动比符合设计要求。在减速器引出轴端装有指针，配备圆形刻度盘。根据闸门的极限高度画出相应的格数，每一大格分为10小格。传动比要求达到启闭机带动闸门每提升1米，指针在刻度盘上转过一大格，误差控制在1cm以内。在实现大跨距传输时，保留初始一对齿轮，中间可通过同步带轮和同步带与减速器相连，形成由齿轮组、同步带、减速器来实现大跨距、大减速比的传递。

4.3大跨距同步带V型张紧装置

当闸高机械开度仪在实现大跨距传输时，由于闸门在上升和下降过程中，同步带的受力方向、松边紧边发生改变，长期使用后同步带会产生松弛爬齿现象，导致显示误差。为此设计了同步带V型张紧装置（图2）来保证同步带与同步带轮正确啮合，从而保证了闸高机械开度仪的显示准确性。

图2

1—张紧轮 2—摇臂 3—拉簧

4.4大跨距同步带V型张紧装置的工作原理

在同步带上下两侧分别设置张紧轮，张紧轮的运动采用摇臂机构，两根摇臂的固定端采用销轴联接在连接板上，摇臂可在摇臂轴上自由转动。摇臂另一头通过张紧轮轴与张紧轮联接，张紧轮内装有轴承可自由转动且与摇臂轴在同侧，使摇臂与同步带保持一定的安全距离。张紧轮压在同步带上，两根摇臂之间用拉簧连接，拉簧的拉力等于同步带的张紧力。张紧轮随着同步带受力方向的改变，在拉簧的作用力下始终保持对同步带松边的张紧，保证了同步带与带轮之间的正确啮合，从而保证了机械开度仪的指示准确。

5.结语

闸门机械开度仪及其同步带张紧装置的设计运用，消除了闸门在运行过程中，由于闸高电子开度仪突然失电或显示故障，现场无法确定闸门的实际高度这一安全隐患。为工程的安全运行提供了保障，也可为类似的水利工程增加现场闸门高度机械指示提供参考。

（作者单位：江苏省泰州引江河管理处）