溢洪道2x250kN-28.5m单向门机设计说明书

湖北省十堰市龙背湾水电站溢洪道2×250kN单向门机
设计说明
黄河勘测规划设计有限公司
Yellow River Engineering Consulting Co.,Ltd
二〇一一年十月
湖北省十堰市龙背湾水电站
溢洪道2×250kN单向门机设计说明
溢洪道2×250kN单向门机装设在525.50m高程的平台上，用于启闭溢洪道检修叠梁闸门。

启门时，首先动水开启第一节叠梁门，充水平压后，再依次静水逐节启门，静水闭门。

门机配一套液压自动抓梁。

门机运行距离约60m。

一、设计依据和设计原则
a)设计依据
门机设计的主要依据和参照标准、规范：
《湖北省十堰市龙背湾水电站工程门机固定卷扬启闭机设备采购招标文件》；
《水利水电工程启闭机设计规范》（SL41）；
《水利水电工程启闭机制造、安装及验收规范》（DL/T5019）。

b) 设计原则
技术先进、操作可靠、经济合理。

二、门机组成与特点
门机由起升机构、大车行走机构、门架、大车夹轨器、大车电缆卷筒、轨道及轨道附件、防风锚定装置、司机室、液压自动抓梁、电力拖动和控制设备等组成。

门机操作在司机室内进行。

门机主要技术参数见表1、表2。

表1
表2
1. 门机各机构布置
1.1起升机构
门机起升机构为双吊点，吊点距7.2m，起升机构两吊点采用集中驱动方式，由1台电动机驱动。

电动机经过减速器、开式齿轮变速后，驱动卷筒旋转，通过缠绕在卷筒上钢丝绳的收放，带动抓梁及闸门上升或下降。

两吊点通过中间轴相连接，确保两吊点的同步。

在减速器高速轴上设置2套常闭液压块式制动器，其中一套为工作制动器，一套为安全制动器，
工作、安全制动器的安全系数均≥1.75。

起升机构采用折线绳槽卷筒，两层缠绕方式，结构紧凑，上、下两层钢丝绳过渡时采用垫环将其抬高，使得钢丝绳能够平稳过渡，减少钢丝绳的磨损。

为防止卷绕过程中钢丝绳在卷筒上出现跳槽，保证其均匀缠绕，钢丝绳的返回角不大于1.5°。

卷筒支承采用滚动轴承。

卷筒的槽底直径误差不超过h8的数值。

起升机构各机构传动轴的支承均采用滚动轴承，对浸入水中的动滑轮组采用自润滑带密封铜基滑动轴承，滑轮轴及吊具上所有联接轴的表面均镀铬处理。

钢丝绳采用线接触、镀锌的钢丝绳。

电机采用QABP225M8A型变频电动机。

1.2门架
门架为焊接结构，由上平台、门腿、中横梁和下横梁组成，主要受力构件均采用焊接箱型结构，主要材料为Q345B。

考虑到门架的运输尺寸，采用分节运输，通过高强螺栓连接成整体。

这种连接方式受力状态合理，运输单元小，安装简便。

1.3大车运行机构
大车运行机构采用分散封闭驱动的方式，机构总轮数为4个，其中主动轮2个。

运行机构采用交流鼠笼电动机驱动，满载运行速度为20m/min。

大车车轮直径600mm，车轮组采用直角轴承座式结构，电动机、制动器、减速器合成一体，结构紧凑，支承简单，运行可靠，维修方便。

1.4其它
司机室设于门架上游侧中横梁上，拥有良好的正面、侧面视野，门机的所有操作在司机室内完成。

采用标准司机室，墙板为双层彩塑钢板夹装保温、隔热、防火材料制造，窗户为钢化玻璃。

门机大车采用电缆卷筒供电方式，布置于门机下游侧下横梁上。

2. 保护装置
2.1高度指示装置
门机起升机构设有高度指示装置（型号BGD400），装置由行程限位开关、绝对值编码器和显示仪组成。

通过安装于卷筒轴端部行程限位开关和绝对值编码器输出信号，并将信号传至仪表显示，可实现机械和电气双控制。

编码器采用进口绝对型编码器，具有断电记忆功能，可显示起吊物品的任意位置、控制上、下极限位置和开度预置，当上、下限和预置开度到位时，发出声光报警信号，并有相应控制触点输出，
控制起升机构停止运行，对门机的运行起安全保护作用。

限位开关仅控制闸门的上、下极限位置，当编码器失灵时动作，起双重保护作用。

2.2荷载限制器
门机起升机构还设有电子荷重传感器，布置于平衡滑轮处。

荷载限制器具有过载和欠载保护功能。

运行时，当启闭荷载达到额定荷载的90%时，其输出信号使电控设备发出声光报警信号；当钢丝绳拉力超过额定荷载的10%时，电控设备自动切断电源，制动器抱闸，起升机构停止工作并报警。

当钢丝绳拉力小于设定值为欠载情况时，电控设备发出声光报警信号，并自动切断电动机电源。

门机起升机构电子荷重传感器采用轴销式称重传感器，型号ZX-20t。

2.3运行保护装置
门机大车运行机构设有行程限位开关、车挡、缓冲器及清轨板，以保证其在规定的行程内安全运行。

大车行走机构还设有手、电两用夹轨器，以避免门机被大风吹动。

夹轨器与行走机构电动机连锁，当夹轨器夹紧轨道时，大车不能行走。

机房上设有测风仪和避雷针，当风速大于工作极限风速时，发出停止作业信号，并自动切断大车行走机构的电源。

3. 机械自动抓梁
门机设液压自动抓梁1套。

抓梁体采用Q345B钢板焊接结构。

抓梁上下吊点间距均为7200mm。

三、主要零部件计算
1起升机构计算结果如下：
1.1电动机选择与计算
经计算电机静功率为20.1kW,故起升机构选用变频电机，型号为QABP225M8A，电机功率22kW ,转速740r/min。

1.2减速器选择与计算
根据：电动机额定转速740r/min，起升速度2m/min，卷筒直径0.65m，减速器传动比为80，低速轴每边传递的扭矩为10207Nm。

故选择起重机用硬齿面PHD9060P4减速器，传动比80，低速轴扭矩
24400Nm。

1.3钢丝绳计算与选择
根据钢丝绳最大工作拉力65.897 kN，钢丝绳钢丝表面性能系数1安全系数为 5.5，经计算钢丝绳应满足破断拉力362.436 kN。

故选择24ZAB6X36SW+IWR1770ZS钢丝绳，钢丝绳最小破断拉力362kN。

安全系数约为5.5。

1.4制动器计算与选择
工作、安全制动器均选用YWZ5系列制动器，经计算所需制动力矩为330N.m，实际制动力矩为400N.m，制动安全系数大于1.75。

1.5卷筒计算
采用焊接卷筒，材料为Q345C，起升机构卷筒直径0.65m，壁厚24mm，卷筒壁的压应力为190N/mm2，许用压应力为217N/mm2。

2大车运行机构计算结果如下：
2.1电动机选择与计算
计算所需电动机静功率2x4.6kW。

选择住友公司V A-132S电动机，功率2x 5.5kW，转速1450r/min。

2.2减速器选择与计算
根据：电动机转速1450r/min，大车行走速度20.0m/min，车轮直径Ф600mm，所需传动比为136，输出扭矩3098N.m。

故选择住友公司的LHYM8-4D160-B-123减速器，传动比123，输出扭矩4090N.m。

四、电气
黄河勘测规划设计有限公司
二〇一一年十月。