水闸启闭机钢丝绳的常见故障及养护

来源 :建筑遗产 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoaixiaoaixiaoai
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要:钢丝绳是闸门启闭机唯一重要的连接件,其故障处理及养护工作对闸门的安全启闭有着较大的影响。本文结合笔者多年的实践经验,通过介绍闸门启闭机钢丝绳的常见故障,重点针对钢丝绳的养护及更换工作进行探讨,并提出一些有效的处理措施,以供实践借鉴。
  关键词:闸门;启闭机;钢丝绳;养护措施
  随着我国社会经济建设步伐的加快,政府加大了对水利基础设施建设的投资力度,大型水闸工程数量日益增加。启闭机是水闸工程中的重要组成部分,具有操作简便、布置紧凑、承载能力大、容易实现自动化控制等诸多优点,广泛应用于各种类型的启闭。而钢丝绳是闸门启闭机常见的传力构件,其受力情况比较复杂,在运作过程中需要承受拉伸力、弯曲力和挤压力,这就要求钢丝绳具备承载力大、冲击力强、强度高和弹性好等特性。然而,在水闸实际运作过程中,钢丝绳由于受到温度变化、操作不当及承重大等因素的影响,容易出现钢丝老化、锈蚀和断丝等现象,严重影响到闸门启闭机的正常启闭。因此,水利技术人员应通过分析闸门启闭机钢丝绳常见故障产生的原因,采取必要的措施进行合理的养护,从而确保水闸的安全运行。
  1 失效原因分析
  实际使用中,启闭机钢丝绳的受力情况很复杂,主要承受以下三种力:一是闸门自重、配重、水柱压力和磨擦阻力所相起的拉伸力,二是钢丝绳穿绕过卷筒、滑轮所引起的弯曲力,三是钢丝绳与卷筒、滑轮接触时所受的挤压力等。
  1.1 锈蚀
  启闭机钢丝绳长期处于暴露的大气或水中,往往由于电化学腐蚀使其表面剥离,产生黑皮麻坑,形成沟纹,在水质污染严重的干湿交替部位尤为严重。实践证明:由于腐蚀引起的强度和韧性损失大大超过了正常磨损和疲劳的影响。含有酸性和碱性的水流和气流,不仅会冲刷掉钢丝绳表面和内部的油脂,造成绳芯腐烂、钢丝绳锈蚀,而且还会使股与股及钢丝绳间磨损挤压,钢丝强度和韧性损失加剧。
  防止钢丝绳锈蚀损伤的方法有两种:一种勤涂油,二是选用镀锌或不锈钢等特种钢丝绳。
  1.2 磨损
  启闭机钢丝绳使用时与卷筒等其它物体接触并有相对运动,产生摩擦,钢丝绳的表面也不断磨损。钢丝绳最常见的磨损方式一般有外部磨损和内部磨损两种情况。
  1.2.1 外部磨损
  钢丝绳在使用过程中其外周与滑轮槽、卷筒壁、钩头等物体表面接触而引起的磨损属于外部磨损。外部磨损使外周表面的细钢丝被磨平,绳径变细。钢丝绳的破断载荷随着承受载荷截面积减小,也相应降低。实际使用中,外部磨损造成的单周磨损较全周磨损更为恶劣,因此应尽可能使单周磨损的钢丝改为全周均匀磨损。在钢丝绳全长范围内,也可通过调头使用等方法尽可能做到均匀地磨损,延长其使用寿命。
  1.2.2 内部磨损
  钢丝绳经过卷筒或滑轮时,所承受的全部负荷压在其一侧,此时钢丝绳钢丝的曲率半径不可能完全相同。弯曲时,钢丝绳内部各根细钢丝就会相互产生作用力并产生滑移,股与股之间接触应力增大使相邻股间的钢丝产生局部压痕。当反复循环弯曲拉伸时,压痕逐渐加大为深凹,并产生集中压力而被折断。细钢丝表面的压力与钢丝绳所承受的拉力成正比,在拉力相同情况下,受压面积不同单位面积承受的压力也不同。实践表明:采用线接触或面接触的钢丝绳比采用点接触钢丝绳在减少内部磨损方面更为有利。
  1.3 疲劳
  钢丝绳反复通过滑轮或卷筒,无数次的弯曲容易使钢丝产生疲劳,韧性下降,最终导致断丝。弯曲疲劳断丝通常出现在弯曲程度最历害一侧的外层钢丝上。当弯曲疲劳断丝的出现意味着钢丝绳已到了使用后期。钢丝绳的弯曲疲劳寿命与D/d比值(即卷筒直径D与钢丝绳直径d的比值)、安全系数和钢丝绳的结构均有密切关系。卷筒和滑轮系数(D/d)可按表1选取。平衡滑轮的直径一般取为D0mim的0.8倍。
  表1 卷筒和滑轮系数
  表2 启闭机的工作级别划分
  1.4 变形
  1.4.1 外伤
  启闭机钢丝绳与其它设备的不正常接触、受到其它物体的撞击以及在卷筒上卷乱时的相互倾轧均容易造成外伤。这种损伤因局部挤压而变形,其钢丝横断面在挤压处向两旁伸展成翅形。这种损伤虽然截面积减少不多,但局部挤压处的钢丝韧性下降,极易断丝。
  1.4.2 扭结
  钢丝绳在局部扭曲后产生的永久变形叫做钢丝绳的扭结。扭结的方向与钢丝绳旋向一致的称为正扭结,反之称为负扭结。由于普通鋼丝绳具有自转性,当绳股端部不加捆扎便施加张力时,绳股便会向倒捻方向旋转,这扭结的内在因素。钢丝绳扭结后只有局部绳芯外露,一般没有断丝现象,但强度明显降低。实验表明:正扭结的强度只有原强度的60%~80%,负扭结的强度还不到原强度的50%。钢丝绳的扭结可采取选用不旋转钢丝绳、自由端设置转子和发现扭结立即停止操作,释放还原等措施加以防止。
  2 钢丝绳的检查
  启闭机钢丝绳根据所处的工作环境和部位分为水上和水下两部分,由于工作条件的不同,检查的要求也不相同。
  水上钢丝绳每月应进行一次常规性检查,主要检查钢丝绳表面有无失油,有无锈蚀、扭结、断丝、磨损和外伤,卷筒上的钢丝绳有无爬绳和偏槽,压板螺丝有无松动,鸡心压铁是否移位等。当水闸处于泄水运行状态或遭受暴风雨等不利因素影响时应多加检查观察。应该指出的是水闸运行时的巡视检查对积累原始资料,及时发现不正常现象,预防事故发生有着重要的意义。每年的汛前检查和汛后检查应在常规性检查的基础上,对钢丝绳进行全面的量化的检查。检查时对锈蚀或磨损严重部位,应测量钢丝绳直径;已发现断丝部位则仔细检查断裂情况和断丝根数。
  水下钢丝绳的检查受条件限制,应根据运行工况区别对待,一般每三年进行一次,主要检查防护措施是否失效,是否造成油脂流失而锈蚀;绳套有无变形和裂纹;浇注的锌块有无粉化和松动。实际检查过程中,应重点检查水下水下交替变化部位和绳套以上15cm范围的钢丝绳。   通过检查,对发现的问题根据《起重机械用钢丝绳检验和报废实用规范》(GB5972-1986)和《水闸闸门检修导则》,确定相应的处理意见并及时进行处理。出现整根绳股断裂以及任何部位的一个节距内的断丝数,交绕大于总丝数的10%,顺绕大于总丝数的5%;未发现断丝,钢丝绳直径相对于公称直径减少大于7%或外层钢丝磨损达到直径的40%;由于腐蚀表面出现深坑,经内部检验确认有严重内部腐蚀以及因纤维绳芯损坏造成绳芯显著减小;非正常因素而产生可见的异常变形,如绳径局部变大或减小,扭结、弯折和压扁时,钢丝绳应给予报废。
  3 钢丝绳的养护
  启闭机钢丝绳一般采取润滑养护方法。根据行业特点和工作环境的不同,水上钢丝绳一般每年进行一次,采用能形成坚韧的油膜、耐潮湿、能有效减小磨损的石墨钙基或石墨烃基润滑脂;水下钢丝绳一般三年保养一次,采用抗水性强,由钙皂与矿物性油混合而成钙基润滑脂。
  养护时,先清除钢丝绳上的污物,工具的表面硬度应比钢丝绳硬度低,以免损伤钢丝绳。实际操作时,可采用铅丝顺着绳股方向绕3~4圈,或用钢丝刷沿绳股的方向来回拖动,将钢丝绳表面及绳股间的油污清除。再用柴油或煤油浸泡后拧干的毛巾或纱布擦洗绳股,反复2~3次直至钢丝表面无油污,露出金属本色为止。待清洗剂挥发后,再涂抹的防护油脂。涂抹时,最好将油脂加热至80℃,厚度以4~6mm为宜,过多容易在运行过程中掉落,少则达不到防护效果。当表面油料干硬或泥污较多时,可将钢丝绳拆卸后放在80℃左右的热柴油中浸泡1~2小时后再用干净的柴油清洗干净,然后盘放在已加热到80~100℃的油脂中浸泡至饱和状态。这样除锈和除污都较彻底,同时绳芯中渗满油脂,确保形成良好的润滑条件,尤其当绳持力时,绳芯含油会自然外浸。
  水下钢丝绳除进行上述的养护外,还需用包裹法进行特殊的防护。在油脂上好后,用宽约12cm的塑料布从绳套吊点层层向上缠绕,每圈叠压条宽的一半,裹至正常水位的1.0m以上,用细铁丝扎紧带头。外部敷设采用管径等于或略小于钢丝绳直径的开口橡胶管,胶管开口背离迎水面,以20cm的间距用铁丝扎牢。
  钢丝绳的养护过程,也是一个全面细致的检查过程,以便弥补检查过程中的疏漏。同时还应与启闭机的保养有机结合起来,将与钢丝绳接触的卷筒和滑轮一同进行清洗和涂油,才能达到良好的养护效果。
  4 钢丝绳的调头与更换
  启闭机钢丝绳各部分由于工作环境不同,其损伤情况不同,强度损失也不均匀。穿过滑轮或卷筒的钢丝绳,其损伤的形式主要是磨损和疲劳断丝。与闸门连接一端的钢丝绳,长期处于水中,其损伤形式主要是锈蚀或绳芯损坏,也比水上部分钢丝绳损伤严重,先期达到报废标准。此时,如钢丝绳有足够的富余长度,即剁除绳头后卷筒上的预绕圈数仍可天于5圈时,可采取剁绳头处理。如钢丝绳无足够的富余长度,则应加强检查,在达到报废标准前进行调头使用。这样可以改变钢丝绳各部分的工作环境和受力情况,从而延长其使用寿命。
  钢丝绳与闸门采用绳卡连接时,绳卡的数量与间距不应小于表3规定。为确保使用安全,每个绳子夹应拧紧至卡子内的钢丝绳压扁1/3为止,从绳端算起的第一个绳卡应距端部16cm以上。钢丝绳与闸门吊耳连接处采用与钢丝绳直径相应的三角圈,以减小钢丝绳的折弯和磨损。
  表3 钢丝绳最少绳夹个数及间距
  采用浇注绳套连接时,可根据吊耳板的结构选择开式或闭式绳套。绳套材料应为优质合金钢,采取铸造或锻造加工,并经高温火消除内部缺陷和残余应力。为确保浇注质量,绳套的浇注过程有严格的技术要求。钢丝绳绳头用细铅丝固定,穿入绳套后松股,去除绳芯后再松单股成单根钢丝。如是旧钢丝绳,还需用柴油或煤油清洗表面油污。将钢丝分3~4层弯成45°角10mm长的勾后,用稀盐酸清洗至钢丝表面发白后用水清洗5遍后,再用喷灯烘干后整体放入已清洗的绳套内,用玻璃布或粗毛巾将绳套底部封闭。将锌或巴氏合金熔化后,除去表面浮出的杂质后,用铁勺将熔化的金属液灌入绳套内,并用喷灯给绳套加温使金属液逐渐冷却至常温。浇注后,检查有无钢丝外露,浇注块有无松動、粉化、裂纹和砂眼等,如有则应立即重浇。
  更换新钢丝绳或调头使用时,需将钢丝绳穿绕到卷筒上。穿绕前,可将绳头打散,剪除绳芯,除锈后蘸锡并配合专用夹具,制作出略微带尖的绳头,便于穿过较小的孔隙。在钢丝绳直径和长度不大时,穿绳可采用人工拉穿法,缺点是费时费力,而且容易使钢丝绳沾满泥沙,加剧磨损,因此当钢丝绳直径和长度较大时大多采用专用卷筒法来降低劳动强度。更换后,钢丝绳在卷筒上应排列整齐,不偏档、不咬边、不爬绳。对于双吊点启闭机,还需调整钢丝绳的长度,确保闸门两吊轴中心线高差在孔口内不超过5mm。试运行启闭机,闸门水平启闭,无卡槽和异常声音,闭门时无漏水现象发生。
  5 结语
  钢丝绳的安全性对于闸门启闭机的正常启闭有着较大的影响,甚至影响到水闸工程的整体质量。因此,技术人员通过分析钢丝绳故障产生的原因,针对性采取一些必要的措施进行维护,并定期对设备进行保养,以确保钢丝绳功能的发挥。笔者从检查、养护和维修等方面总结出一套钢丝绳的管理技术,实用性较强,希望对水闸管理有所帮助。
  参考文献:
  [1] 张君保.大型水闸启闭机钢丝绳日常养护[J].河北水利.2011年第09期
  [2] 赵文军;陈利;罗芳贵.启闭机钢丝绳的选用与维护[J].人民长江.2011年第23期
其他文献
摘要:文章通过对水景创作要素的分析,论述其在特定环境中的展示,从而说明利用水景进行景观创作,对丰富园林景物具有特别意义。  关键词:园林水景;构成要素;应用技巧  一、园林水景的构成要素  构成水景的要素除了水之外,参与构成水景的还有很多景观要素,如水边或水中的堤、岛、建筑物、构筑物、植物、动物、(鱼、水禽)等等。  (一)水色光影——美景要素  园林水体空间中的光影有三种表现:一是水面的波光。水
期刊
摘要:园林绿化对提高居民生活环境质量,增进居民身心健康至关重要。随着城市现代化进程步伐的加快,园林绿化水平也应相应提高,以更好地满足人们对居住环境质量的要求。本文简要的阐述了园林绿化工程质量管理的重要性,对园林绿化工程常见的问题进行分析,并提出了园林工程施工管理问题的解决措施。  关键词:园林绿化;问题措施;施工管理  一、园林绿化工程施工管理重要性  在园林绿化工程的施工过程中,施工的涉及到的方
期刊
摘要:近年来,在建筑设计中,节能设计是建筑专业一项重要内容,而做好电气节能设计也是非常重要的,在建筑电气设计中通过采取一系列节能措施,可节约大量电能,电气节能设计应该引起电气设计人员足够的重视。本文分析了照明节能设计的原则,并提出了建筑电气节能设计的措施进行探讨。  关键词:建筑电气;照明设计;节能措施  一、建筑电气照明节能设计原则  公共建筑照明系统的能耗非常大,约占建筑总能耗的15%一30%
期刊
摘要:本文阐述了建筑电气设计中节能降耗的重要性及建筑电气设计节能技术必须坚持的原则,提出了住宅建筑电气节能设计的有效措施,供大家参考。  关键词:建筑电气;节能设计;探讨  现在我国城市化发展迅速,所需的住宅建筑面积也在扩大。怎样能够将电气节能技术应用于住宅建筑是当今社会备受关注的问题。由于资源紧张,我国现已开始实施可持续发展战略,积极着手建设资源节约型社会,将电气节能技术应用于住宅建筑将是必然发
期刊
摘要:在城市水利防洪工程中,防洪堤工程是防御洪水的重要基础设施。但随着城市的发展和防洪形势的变化,给城市防洪堤工程提出了更高的要求。本文结合工程实例,阐述了城市防洪堤工程的设计思路,介绍了防洪堤堤轴线布置与结构设计等,确保防洪堤的设计质量。  关键词:城市防洪堤;堤轴线;布置;结构设计;结构型式  随着我国城市化进程逐步加快,人口和社会财富逐渐向城市高度集中,这就要求城市有更高的防洪保障。然而,我
期刊
摘要:水泥土搅拌桩技术在软弱地基处理上的应用十分广泛,处理效果显著,处理后可很快投入使用。本文结合工程实例,在介绍工程存在的软弱地基问题上,提出了采用水泥土搅拌桩来处理软弱地基。文章还对水泥土搅拌桩的施工工艺、质量控制及质量检测进行了探讨,并阐述了水泥土搅拌桩技术施工中的注意问题。  关键词:水泥土搅拌桩;地基处理;施工工艺;质量控制;质量检测  1 前言  我省存在较多软弱地基,在工程施工中,导
期刊
摘要:排涝站工程是现代化城市的重要基础设施,也是公用事业的重要组成部分,对城市防洪安全有着较大的影响。本文结合工程应用实例,重点围绕防洪治捞标准、水文计算、工程规模布置和设计计算等方面探讨了防洪排涝站工程的设计工作,并提出一些见解,以供参考。  关键词:排涝站;防洪标准;水文计算;排涝流量  随着国民经济建设的快速发展,政府加大了对城市基础设施建设的投资力度,各种水利设施工程数量日益增加。排涝站是
期刊
摘要:近年来,住宅项目给排水工程质量要求随着人们的生活水平不断提高,快速发展的过程中必然存在一些问题。住宅项目给排水工程的质量好坏直接影响工程的安全性和便利程度,因此,对整个施工过程进行严格的质量控制是保证工程质量合格的重要措施。  关键字:住宅楼给排水;施工项目;控制和管理  引言  我国经济建设的不断发展,使建筑给排水施工技术得到了迅猛发展,给排水施工是建筑工程的一个重要组成部分,因此,给排水
期刊
摘要:本文作者介绍了市政桥面的排水形式,分析了城市桥梁桥面设计中存在的问题,提出了解决的措施。  关键词:市政桥梁桥面;排水设计  在城市中,各种高架桥、立交桥已经广泛的应用在生活和交通运行当中。城市高架桥有纵坡变化大,桥梁长等特点,所以,如果桥面的排水问题处理不好,不利于行车的安全,对行人也会造成不便的影响,更会给城市桥梁桥面的结构造成损害。由于大部分的桥梁都是钢筋混凝土结构,不宜时而潮湿时而暴
期刊
摘要:随着国内社会经济水平的不断提高,低碳理念也日益受到人们的关注。国内经济的发展对电力需求也呈现出上升态势。太阳能发电也以其能源可再生、低碳清洁能源、不受资源分布及地域的限制、获取能源所花费的时间短等优势受到了各方的重视。本文主要是通过对太阳能发电技术和性能评价进行分析,并对绿色太阳能发电的经济效益进行详细地论述。  关键词:太阳能发电;经济效益;电力投资  1、太阳能发电类型  1.1 太阳能
期刊