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螺杆式启闭机顶闸事故的预防措施介绍

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螺杆式启闭机以其结构简单、安装简便、价格便宜等优点,被广泛应用于灌区各级渠道上的涵闸及引水枢纽工程的闸门启闭。但目前使用的一些螺杆启闭机没有效的顶闸事故保护措施,即便在手电两用启闭机上安装了限位开关,也只能起限位作用,在启闭机运行过程中稍有不慎将会发生压弯螺杆、顶碎启闭机端盖,顶断启用机梁使钢筋混凝土梁上缘开裂破坏,严重的会发生启闭机台(梁)位移、旋转、倾复,甚至造成人员伤亡,电动启闭机还会引起电动机过载而烧毁电机,严重影响工程的安全运用,威胁着操作人员的人身安全。仅对宝鸡峡灌区干支渠上使用5t以上螺杆启闭机的11座水闸进行调查,有7座闸上的启闭机在使用过程中先后发生过顶闸事故,足以说明螺杆启闭机容易引发顶闸事故,应采取措施加以防范。

1、顶闸事故发生的原因

1.1人为因素引发的顶闸事故

操作人员工作马虎,不按闸门启闭程序先检查,后操作或原操作人员因事请假,代班人员在不熟悉启闭程序和方法时,盲目操作。如将启闭方向反向,当闸门处在关闭状态时开闸,电动启闭时按错按钮或人工启闭时摇反方向,把闭闸的方向误操作为开闸;有的是在闭闸时操作人员思想不集中、闸到下限位置未能即时停机,有的是螺杆的限位螺母、限位标志移位,不起限位作用。电动启闭机还会遇到供电部门在维修电器设备或供电线路时电源相序变动,致使启闭机上的电动机改变了原运转方向导致启闭机启闭方向的改变,此时如闸门处在关闭状态时开闸,必将发生顶闸事故。如宝鸡峡魏家堡渠道冲刷闸就发生过此类顶闸事故。

1.2非人为因素引起的顶闸事故

闸门在运行过程中,树木等漂浮物或石块等障碍物被高速水流带到闸底或冲到闸槽中卡住,若此时关闭闸门,当闸门下缘在未接触到闸底之前已被障碍物阻挡产生反力,但螺杆上的限位标志或限位开关还没有到位,不起限位停机或提醒操作人员停机的作用,故操作人员不会停机,启闭机将带动闸门继续下压,当反力超过启闭机或启闭台的承受耐力时,也必将发生顶闸事故。

2、顶闸事故预防措施

除加强操作人员的工作责任心教育和技能培训,要求操作人员按启闭程序操作外,关键是要从技术措施上予以改进,杜绝顶闸事故的发生。

要解决这一问题,技术上必须满足以下条件:一是能向启闭人员发出误操作报警,提醒操作人员停止误操作,电动启闭的要能自动停机,终止误操作事故的发生;二是要求闸门在下降过程中遇到障碍物阻挡闸门下降时能自动报警,提醒操作者停机,电动启闭的要能自动停机;三是不论哪种运行事故的自动停机,只有当操作者排除停机故障后才有可能恢复重新操作,这样可以避免在未排除故障时重复操作引发事故。

2.1无闭门力露顶式闸门启闭保护措施

改变启闭机螺杆吊孔形状,将螺杆吊孔由圆形改为长椭圆形,利用长形螺孔与圆螺栓在竖直方向的间隙,使螺杆在启闭机与闸门间有一个自由活动的余地来触发行程开关达到自动保护(报警或停机)目的。其电控原理与安装方法是:将行程开关和挡块分别装在螺杆和闸门吊座上,调整好挡块与行程开关触杆(轮)之间的距离使其接触但不能使限位开关动作(图1略)。人工启闭时将行程开头的常开触点接到报警器的回路即可(图2略)。电动启闭时将行程开关的常闭触点接到控制电动机运转的总交流接触器的线圈回路,将行程开关的常开触点接入报警器线路(图3略),闭闸或误操作时,闸门利用自重下降,当闸板下缘接触到闸底或在下降途中遇到障碍物阻止闸门下降时,闸门将静止不动,但螺杆能通过椭圆形螺孔与圆螺栓之间的竖向间隙仍能下降,使挡块与行程开关的距离缩小以致触动行程开关动作,此时行程开关的常开触点闭合接通报警电路发出报警信号,提醒操作人员注意并停机(指人工启闭);常闭触点断开,交流接触器线圈失电,主触头断开而自动停机(指电动启闭),从而避免顶闸事故的发生。如果闸门正好处在关闭位置即闸板下缘已接触闸底,螺杆上的吊头螺栓处于长椭圆螺孔下部,行程开关仍处在初始状态,此时开闸,即使方向搞反(含电源相序变动)也不会引发事故,因闸门不动,螺杆仍能下降触动行程开关动作,发出报警信号提醒操作人员终止误操作或改变操作方向,属电动启闭的并能自动停机。当发出报警信号和自动停机的,如操作人员不立即纠正错误操作(手动必须立即纠正)或排除障碍使保护系统复位,报警器将边续不断地发出警报,属电动启闭的如不排除故障使行程开关复位将无法重复启闭,从而可有效地防止顶闸事故的发生。

2.2无闭门力淹没式闸门启闭保护措施

此类闸门长期淹没水中,螺杆吊孔仍由圆形改为长椭圆形,但行程开关的位置需要安装在最高水位之上,故需将挡块改为传力杆,传力杆一端焊在闸门吊座上,传力杆与螺杆平行并用圆环与螺杆联接,使传力杆能在圆环内上下移动,传力杆的长度应满足伸出最高水位不少于10cm,杆顶焊一挡块,行程开关紧固在螺杆上且不影响启闭行程,调整好行程开关触杆(轮)与传力杆挡块间距,即可达到前述报警和自动停机的目的。

3、电气元件的选用

(1)无交流电源,人工启闭的闸门,报警器可根据所使用的直流电源电压(一般 3~12V)选用电喇叭、晶体管报警器、蜂鸣器等音响器,行程开关选用额定电流5A触杆式即可。

(2)有交流电器、电动启闭的闸门,报警器仍选用电喇叭、昌体管报警或蜂鸣器,报警器电源根据所选用报警器的额定电压确定。行程开关XWK可选用额定电流不小于5A触杆式为好,交流接触器ZC、FC、KC应根据启闭机所配套的电动机功率选配,三只交流接触器规格应相同。按钮ZQA、FQA为正、反转启动按钮,TA为停机按钮。

4、结语