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啟閉機在線監測

啟閉機是重要的水工金屬結構設備,其可操作性和穩定性決定了水利水電工程安全。各型啟閉機的工作特征為低速重載,使用頻率低,部分深孔閘門啟閉機使用率接近1-2次/年,與港口機械常年連續使用的工況完全不同。因此套用港機的在線監測方法和思路不適用于水工金屬結構啟閉設備。

我公司研發的啟閉機監測系統,與實際水利水電工程緊密結合,監測內容和精度貼合實際運用條件,面向水利水電工程金屬結構啟閉機設備在線監測領域,提供的服務主要包括以下。

1.固定卷揚式啟閉機(簡稱:固卷)。固卷主要用于操作各類平面檢修、事故或快速閘門,水頭不高,孔口適宜的條件下,亦用來操作平面工作閘門,部分不需要啟閉機提供下壓力閉門的弧形工作閘門,也使用固卷操作。固卷主要失效型式是機械傳動鏈損壞,包括:制動器徑向跳動超差,連軸器同軸性超差,傳動齒輪膠合,齒輪過度磨損,斷齒,滾動軸承滾動體壓潰,滑動軸承斷裂抱死等。針對這些傳動系統可能出現的問題,我公司認為對整機主要部位的振動監測是固卷在線監測的重點。傳感器布置如下圖所示:

 

 

當前,啟閉機電控柜內一般均設置有較完善的荷載和開度指示裝置。我公司不再重復監測,而將重點放在振動監測上。對啟閉機傳動鏈的各節點位置設置多個單向加速度傳感器,將啟閉機運行過程中重點部位的振動值進行采集和存儲。啟閉機與閘門的振動完全不同,啟閉機是自身有激勵源的機械振動,通過特定點位的單向加速度值,經過數據處理和變換,可與測得的轉速,已知的各級齒輪齒數進行比較,當有明顯的周期性和關聯性時,可判斷該部位的部件有發生損壞的傾向,在完全破壞失效前,提示管理人員進行維修或更換。

我公司還可按客戶要求,增設位移傳感器,監測安全制動器制動盤端面跳動和軸向竄動。一般來說,卷筒是整機最重的部件,卷筒軸兩端的滑動軸承荷載最大,又處于低速運行條件下,潤滑不良。制動盤與卷筒剛性連接,監測制動盤的端面跳動既可確保制動器的制動安全性,也可掌握核心部件的工作穩定性;增設減速機高速軸輸入端溫度監測,針對裝配工藝不良,將啟閉機連續運行時軸承溫升情況納入監測范圍,有助于了解整體工作狀況。

2.門機監測。門機一般用于操作發電洞相關金屬結構產品和多孔泄水閘共用的平面檢修閘門。一般荷載不大,操作頻率不高,但由于門機受現場條件制約,一般位于壩頂,如風、雪等活荷載具有一定的不確定性,加之起升機構位于門機頂部,重心偏高,當地震荷載作用時產生鞭梢效應,對門機有較大影響。除起升機構參照固卷設置相應監測手段外,還需對門腿、主梁等結構件監測,原理框圖如下所示:

 

 

門腿的應力傳感器并不是以材料的許用應力限值為目標的結構強度監測,而是通過比較不同門腿應力值的大小,判斷門機整體抗傾覆安全性。當兩側門腿應力差值較大時,表明當前門機受強風作用,須檢查夾軌器工作狀態,必要時增加臨時錨錠裝置,保證門機抗傾覆安全。

 

 

門機為鋼結構件和機械傳動機構的綜合體,整體剛度偏弱;通常水利水電工程水面開闊,壩頂風力強,風向因壩體影響而多變。門腿在風場中可能產生各向的振動,屬流固耦合問題,十分復雜?,F行門機結構仍然遵循考慮動荷載的靜力學設計原則,我公司偏重于整體的動力學特性研究:通過布置于門腿和主梁的三向加速度傳感器,采集數據,經處理和數學變換后,嘗試與主要構件的模態分析結果進行比較,對門機的動態安全性和穩定性進行預警。

3.液壓啟閉機。液壓啟閉機較為精密,自動化程度高,電氣保護完善,閥組具有冗余設計。我公司對液壓啟閉機的在線監測重點在油缸鉸軸的工作特性監測,輔以機架結構的應力監測。如下圖所示:

 

                         

 

通過對油缸鉸軸的監測,能及時發現鉸軸軸承的隱患,在發生鉸軸抱死前,在線監測系統發出示警。

水利水電工程對啟閉設備的需求是多樣的,其它啟閉機型式,如盤香式啟閉機、螺桿式啟閉機、臺車式啟閉機等,可依據您的需求,靈活定制監測內容,敬請來電來函垂詢,我公司竭誠為您提供監測方案和分析服務。

 

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