摘要: 水布垭水利枢纽放空洞事故闸门启闭机最大扬程达159m，启门力达3200kn，在国内同类机型中扬程最高。结合该闸门启闭机的设计探讨了高扬程、大容量卷扬式启闭机的特点，如多层缠绕、折线绳槽卷筒、钢丝绳偏角等问题。该启闭机经试运行达到了设计要求。水布垭放空洞高扬程、大容量启闭机的工程运用实例，为将来在其它水电站上使用同类机型，提供了可借鉴的经验。

关 键 词: 高扬程;大容量;启闭机;设计;水布垭水利枢纽

中图分类号: tv664 文献标识码: a

水布垭水利枢纽工程位于湖北清江上游，是我国目前设计水头最高的混凝土面板堆石坝，为了保证大坝运行安全，设置了放空洞建筑物。放空洞事故闸门设计挡水水头152.0m，闸门启闭机最大扬程达159m，启门力3200kn，为国内同类机型中扬程最高的。以下就放空洞检修门启闭机的设计作简要介绍。

1 启闭机的组成与主要参数

该设备为多层缠绕固定卷扬式启闭机，整机由两套对称布置的起升机构、固定机架、电气控制3部分组成。起升机构由钢丝绳、卷筒装置、动滑轮组、定滑轮组、平衡滑轮及过载保护装置、行程限位装置、闭式减速器、电动机等组成，并在减速器的高速轴两端分别设置了工作制动器安全制动器，安全制动器延时上闸。两套起升机构的动滑轮组通过平衡梁与闸门的吊轴相联接，在两套起升机构中某一套的动滑轮组与另一套动滑轮组在高度差达最大时（由卷筒直径加工误差引起），平衡梁将发生小于4°的倾斜，但闸门与平衡梁相联的吊点为单吊点，闸门将始终保持垂直，不会卡阻在门槽内。

启闭机的主要参数:

额定启门力 3200kn

总起升高度/坝面以上 159/13.85m

起升速度 2.64m/min

减速器总传动比 200.3

水平中心距 1760mm

电机功率 2×110kw（s2.60min）

卷筒底直径 1650mm

钢丝绳直径 36mm

缠绕层数 3

制动器 ywz-500/e201

行程开关 180hge553siromag

开度仪 avm58n p+f

压力传感器 cc系列60t级siemens

2 启闭的设计特点

2.1 起升机构布置

在起升机构的布置上，比较了两个方案:①采用一套双联卷筒的起升机构，滑轮组轴线与卷筒轴线平行布置，经计算，当滑轮组倍率m=8时，钢丝绳直径d=46mm，卷筒直径d=2.4m，要完成159m的总扬程，需要4层缠绕;②采用两套双联卷筒的起升机构，滑轮组轴线与卷筒轴线垂直布置，当滑轮组倍率m=6时，计算得出钢丝绳直径d=36mm，卷筒直径d=1.65m，3层缠绕可满足159.0m扬程。

上述两个方案的起升机构均为多层缠绕，设计时均要满足钢丝绳的返绳偏角的要求，方案1扬程高、容量大的矛盾较明显。方案2由于两套起升机构平均分担了总容量，钢绳的直径较小，布置上对偏角控制较方案1容易做到，缠绕层数仅需3层，且返绳垫环的加工难度较4层缠绕小，进一步计算表明方案2返绳偏角在卷筒两端可控制在1.5°内，这是多层缠绕卷扬机设计的关键点，如果一套起升机构采用3层缠绕，将返绳偏角控制在1.5°有困难，为了满足返绳偏角要求，卷筒直径要加大，减速器出轴扭矩随之增大（或增加开式齿轮，整机结构尺寸随之增大），而且对土建的基础荷载不对称，土建设计增加工程量。两方案比较后，确定采用了方案2。

但方案2存在两套起升机构的驱动电机转速上必有差别的问题，解决的方法是将一根钢丝绳通过平衡滑轮分别绕在两个卷筒上（这两个卷筒分别由各自电机驱动）。当电机转速不同时，钢丝绳通过平衡滑轮自动调整两侧的长度（平衡滑轮两侧的钢丝绳分别缠绕到不同电机驱动的卷筒上），当一套起升机构同轴线上的两卷筒直径相同时，两套起升机构的吊点将在高度上始终保持一致，从设计上解决了电动机转速差对吊点高度的影响。

方案2的另一个优点是当一台电机故障，另一台单独工作仍能启闭闸门（但速度减半），提高了闸门事故工作的可靠性。该布置方案较好地解决了扬程高，容量大的矛盾，使整机结构尺寸合理，传给土建的基础荷载对称，利于土建排架的结构设计，并降低了单个零部件的尺寸和重量。减小了加工难度，也给运输和现场安装提供了条件。

2.2 钢丝绳偏角的控制

在多层缠绕的卷扬式启闭机设计中，钢丝绳