小浪底水力发电厂进水塔门机运行故障分析（盛国,孙立影）

摘要：小浪底电厂进水塔门机（4000KN/600KN/400KN）是本工程上的主要起重设备，用于操作进水塔拦污栅、检修门以及塔内的其它设备的安装和检修，其完好率关系到设备的安装和检修工作效率。本文结合门机主要性能、技术参数和2002～2006年2台门机的临修情况，分析排于前5位的故障主要原因，探讨防止这些故障的措施。

关键词：门机 主要性能 技术参数 故障 原因 措施

1概述

小浪底工程的泄洪、排沙和引水建筑物的引水口共有十座进水塔，集中布置，呈一字排列，其中包括3个发电塔，3个孔板塔，3个明流塔和1个灌溉塔。在进水塔的塔顶设置了两台4000KN门式启闭机。两台4000KN门机的主钩与六套液压抓梁配套起吊孔板洞检修门、排沙洞检修门、明流洞检修门和发电洞主、副拦污栅，副钩与清污机配套完成对发电洞主栅的清污，偏轨小车与两套液压抓梁配套起吊灌溉洞的拦污栅、检修闸门。下面介绍门机主要性能与技术参数和2002～2006年2台门机的临修情况，并分析临修台次排于前5位的故障主要原因，探讨防止这些故障的措施。

2门机主要性能与技术参数

2.1 主要电气设备的布置

2.1.1主司机室放置有主司机联动台和主司机室仪表箱。联动台左操作箱操纵杆用于控制主起升和主小车运行；右操作箱操作杆用于控制副起升和大车运行。仪表箱中放有主、副起升机构的闸门位置测控仪和载荷仪以及门机风速仪。

2.1.2副司机室放置有副司机联动台和副司机室仪表箱。联动台左操作箱操纵杆控制偏轨小车起升机构；右操作箱操纵杆控制偏轨小车及大车运行机构。仪表箱装有偏轨起升机构位置测控仪和载荷仪。

2.1.3总电源、偏轨小车运行控制屏、大车运行控制屏、大车夹轨器控制屏和偏轨小车电阻器布置在电气室。

2.1.4主起升控制箱、副起升控制箱、小车运行控制箱及其电阻器布置在小车机房。

2.1.5偏轨起升控制箱及其电阻布置在偏轨小车机房。

2.1.6主小车接线箱放置在门架及主小车上；偏轨小车接线箱放置在门架及偏轨小车上。

2.2机电联锁保护

2.2.1联动保护：4000KN门机设置了联动保护功能，任何时刻只允许一个机构运行。

2.2.1夹轨器开启保护：大小车运行前，打开夹轨器，微动开关动作，运行机构方能通电运行。

2.2.3机械过载保护：当主起升机构载荷达到门机额定载荷的50％时，主起升机构载荷仪断开大车控制电源，大车停止运行。当门机载荷达到额定载荷的90﹪时，载荷限制仪发出报警信号，当达到额定载荷的110﹪时，自动切断起升机构的电源。

2.2.4电机过载保护：若电动机过载，保护继电器动作，自动切断动力电源，电机停止工作。

2.2.5行程保护：当大车、小车、偏轨小车运行至轨道的终端位置时，行程开关动作，切断电源，机构自动停止运行。

2.2.6上下极限保护：门机扬程的下极限位置由主令控制器保护，门机所起吊的各检修门、拦污栅的全关位置由闸门位置测控仪保护，用拨盘开关选择。门机的上极限位置设定在高程为EL305.58米处，由闸门位置测控仪和主令控制器双重保护。

2.2.7液压抓梁机电保护：液压抓梁油泵电机设有短路、漏电及过载保护功能，一旦电机出现短路或漏电，自动开关动作，抓梁停止工作；一旦电机过载，热继电器动作，抓梁停止工作。

2.2.8清污机机电保护：清污机油泵电机设有短路、漏电及过载保护功能，一旦电机出现短路或漏电，自动开关动作，清污机停止工作；一旦电机过载，热继电器动作，清污机停止工作。清污机油路系统设有压力保护，当油压超过压力继电器的设定值时，联动台上的“过压信号”指示灯发光指示过压。

2.3自动充水功能

起吊孔板洞、明流洞、灌溉洞检修门前，将“充水平压/直接上升”转换开关置于“充水平压”位置，门机提升到充水位时自动停机，“正在充水”指示灯发光警示，充水阀开启充水。充水完毕，“正在充水”指示灯熄灭，按“平压恢复上升”按钮，门机继续提升。

2.4主要技术参数（见表1）

表1 主要技术参数[1] （略）

3主要故障

两台门机1998年6月出厂，1＃门机1999年8月投入运行，2＃门机1999年9月投入运行。2002～2006近五年门机各部分临修共80台次，年均16台次。年故障分布情况见表2。其中排于前5位的故障年均超过10台次，合计为11.5台次，占门机全部故障的71.875%。

表2　门机故障分布表（略）

3.1分析和措施

3.1.1行走行程开关失效

表现为行程开关该断电时没动作。其原因是：

1)LX10－12S型行程开关(见图1)，虽然其结构简单，使用方便。但它的复位靠机构反向运动时，碰块的反向作用来实现，复位行程大。调整困难和容易打滑；

图1 LX10－12S型行程开关（略）

2)修理、调整方法不正确；

3)部分链条带动的行程开关，由于修理时安装不好，使用过程中很容易脱链。

可采取的措施是：改用DXZ型多功能行程开关，以利调整和更换。DXZ型多功能行程开关(见图2)，具有体积小、功能多、精度高、灵敏度高、性能可靠、限位可调，通用性强及维护安装和使用调整方便等特点。

图2 DXZ型多功能行程开关（略）

3.1.2行走制动器失效

主要表现为大车运行时制动器不能松闸。其原因是：

1)水气、雾的影响，制动瓦与制动轮易锈蚀沾结。刹车架也易生锈，活动铰点不能转动；

2)电动机烧损或电缆故障，电动机和电缆处于恶劣环境中，绝缘差和易老化；

3)推力器的液压缸内缺油。

4)推力器的电压太低；

5)弹簧太硬，限位螺钉没间隙；

可采取的措施是：

1)加强维护保养。定期作除锈、防锈、润滑处理。

2)及时修复烧损的电动机或电缆。

3)定期更换推力器液压缸内的液压油及油缸密封件。

4)调整好推力器的电压；

5)定期更换、调整弹簧，调整限位螺钉间隙。

3.1.3　主起升机构联轴节柱销组件失效

这种故障主要是弹性圈被打烂或变形，柱销松脱。其原因是：[2]

1)联轴节柱销、弹性圈小，强度不够；

2)电动机与减速箱输入轴不同心，柱销受力不均匀；

3)振动大，特别是起动和制动时柱销、弹性圈承受较大的冲击力；

4)弹性圈质量差；

5)制动轮弹性圈孔变形，未及时修复。

可采取以下措施：

1)改用较大的柱销和弹性圈；

2)联轴节柱销锥孔和制动轮弹性圈孔的中心圆直径尽可能改大，以减小柱销和弹性圈所受的力；

3)修理和安装时应保证联轴节和制动轮的同心度，制动轮弹性圈孔变形后及时更换；

4)选用质量好的弹性圈。

3.1.4行走减速箱底座固定螺栓失效和行走联轴节柱组件销失效

这两项归根到底是由同一原因而产生的。减速箱底座固定螺栓被拉断、拉长和滑丝，减速箱移位，联轴节柱销松脱，弹性圈被打烂。门机大车起动和制动时，产生非常大的惯性力，使传动部件承受很大的动载荷，由此导致减速箱底座固定螺栓失效，减速箱移位。门机运行时，因上部质心位置发生变化，使整机产生晃动，同样也造成行走减速箱移位，底座固定螺栓失效。减速箱移位后，联轴节与制动轮的中心线偏移，柱销组件受力不均匀，容易损坏。

可采取的措施是：选用质量好的高强度螺栓，可以选用性能等级为10.9级的螺栓。[3]对于拉断、拉长和滑丝的螺栓，及时发现及时更换，以免影响门机的正常运行。

4结语

由于在技术管理上的差异，门机的故障分布和频率会有所不同，但从上述分析可以看出，这5种故障基本上都是因为设计和环境因素造成的。只要设计、制造部门能解决这些技术问题，使用部门加强维护保养，门机故障必然会大大减少。

（由水利部小浪底建设管理局供稿）

参考文献

[1]　魏皓,董汉厅.小浪底水力发电厂水工机械系统运行维护规程[S].2002.110.

[2] 郑永儒,陈明.门机主要故障分析[J].港口装卸,1998,5:39.

[3]　成大先.机械设计手册(第三版) [M].北京:化学工业出版社,1994.5-52.

作者简介

盛国(1977-),女,水利部郑州水工机械厂(现借调于小浪底水力发电厂工作) ,助理工程师,从事电站水调运行管理工作

孙立影(1973-),女,小浪底建管局,助理工程师,从事电站调度通讯工作

来源：《中国水利水电市场》2007年8期