湘江航运工程大源渡枢纽200t坝顶门式起重机设计

湘江航运工程大源渡枢纽200t坝顶门式起重机设计湘江航运工程大源渡枢纽200t坝顶门式起
重机设计
湘江航运工程大源渡枢纽200t坝顶门式起重机设计
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国家电力公司中南勘测设计研究院黄文利
I摘要】天源墟枢纽200t埂1页『]机是园内水电站中首'曼用于启闭闸门并
安装水轮发电机组的双向门机,并且其起升和运行机构奎部采用变频调速. 本文着重介绍了谈门机的主要产术参数,构造工作原理和设计特点.1, 词机机构型点望{},1.{}'
述
T,q.
太源渡航运枢纽位手#江下游,该枢纽右侧为半露天式发电厂房,安装4台灯泡
式贯流
水轮发电机组,总装机容量为120MW;河中及左侧为装有23孔弧形闸门的泄水闸,闸门孔
口宽2om;左岸岸洲上设有千吨级船闸;泄水闸顶的下辨侧设有公路桥;本工程为国家重点
工程,计划于1998年年底发电.
200t门机安装在泄水闸及厂房顶上,可以从左岸开行至右岸,最大行走距离
730m,本门
机的主要用途为:
(1)安装和检修4台灯泡贯流式水轮发电机组及其附属设备;
(2)通过自动抓粱启闭进水口检修闸门;
(3)通过自动抓梁启闭泄水闸检修闸门;
(4)安装泄水闸弧形闸门;
(5)安装和检修弧形闸门液压启闭机及其附属设备;
(6)必要时通过吊粱临时启闭泄水闸弧形工作闸门;
2主要技术参数
!.1起重小车
2.】.I起升荷载
(a)跨内:2(Dt
(b)上游悬臂距E游门腿中心825m以内:100 ((-)下游悬臂距下游门腿中心
650m以内:50t !】.2起升高度:47.OOnt
中:轨』:I8(1
轨下:29oo【lI
2.I.3起升速度:0.272,2.72n~/rnin 2.1.4小车运行速度:0936,936m/mln 38
2.1.5小车轨距:5500nma
2.1.6小车基距:4500nma
2.1.7车轮直径:600rtlffn 2.1.8最大轮压:462IOl
2.1.9轨道型号:QUlOO
2.2太率运行机构
2.2.1大车运行速度:2.0—20m/rain 2.2.0行走距离:730m
2.2.3大车轨距:18.00m
2.2.4大车基距:7.50m
2.2.5车轮直径:710mm
2.2.6最大轮压:550kN
2.2.7轨道型号:QIJ12O
2.3机构工作级别
2.3.1起升机构:Q3
2.3.2小车运行机构:cI2
2.3.3大车运行机构:Q3
3门机使用要求
3.1门机的起升机构,小车运行机构,大车运行机构3套机构,其中任意2套机构可以同时
工作,但电动机不能同时启动,3套机构均要求实现1:10调速.
3.2当起升机构起吊闸门在门槽中运行时,其它2套机构不允许工作.r 3.3起重小车可以运行至上游或下游悬臂起吊重物,荷重限制器应能自动转换荷载限制值.
4门机主要构造殛工作原理
本门机主要由起重小车,大车运行机构,门架,200t吊钩及自动抓粱,夹轨器,司机室,电
气设备等组成.门机总重335.4t;另外,在几架下游侧的下横梁中灌有27t的钢球混凝土配
重.
4.【起重小车
起重小车由200t起升机构,小车架,小j运行机构,检修吊等组成起于l机构山J台YZR3l5M一8型起重I[I=j:相电动机(N=JOOkW;n=715dlnin) 通过
柘oomn制动轮联轴器与减速器高速轴连接,在洲)制动轮上装有型号为YWZ5—500/
10l液压推杆制动器,其制动力矩为2250,3600Nni;减速器型号为QJS710—8o,速比为{;o,在
减速器低速伸出轴上装有1只开式小齿轮,其齿数为J8,模数为30nun,与装在卷筒上的齿数
3q
为86,模数为30rnm的开式大齿轮啮合;起升机构的滑轮倍率为4;钢丝绳绳端固定在卷简两
端.钢丝绳在卷筒上单层缠绕.
小车架是刚性的焊接结构;根据起升机构和小车运行机构各部件的安装及受力要求,并
考虑机房与走台布置的要求,小车架由2根边梁,2根端梁,1根定滑轮梁,1根卷筒梁组成
框架结构;定滑轮梁与上倒端梁之间设有平衡滑轮梁,其中端梁,定滑轮粱为箱形结构,边
梁,卷筒梁为工字形结构;由于小车架整体外形尺寸较大,不能整体运输,因此将其分成2个
运输单元,端梁接头采用高强度螺栓连接.
小车运行机构共设4组台车,其中2组为主动台车,2组为从动台车,每组台车设有2个
车轮;每组台车与支承座通过铰轴连接,支承座与小车架通过螺栓连接,并在四周焊接抗剪
板;主动台车采用"三合一"传动装置并通过开式齿轮同步驱动2个主动车轮. 起重小车内设有检修吊,该检修吊除检修机房内的设备外,还可以通过小车架上所开的
吊物孔起吊坝面上的零星物品.
4.2大车运行机构
大车运行机构共设有8组车轮组,每侧4组对称布置,每2组车轮组用平衡臂连接,其
中1组为主动车轮组,另1组为从动车轮组,每组车轮组设有2个车轮;平衡臂与支承座通
过铰轴连接,支承座与门架下横梁采用螺栓连接,并在四周焊接抗剪板;主动车轮组采用"三
合一"传动装置并通过开式齿轮同步驱动2个主动车轮.
4.3门榘,
门架由上部结构,门腿,上横梁,中横梁,下横梁等部件组成.
上部结构由2根主梁和2根端梁组成框架,起重小车行走钢轨铺设在门架主梁中
心线
上.主梁与端梁采用高强度螺栓连接;主梁与门腿采用焊缝连接;门腿与下横梁采用螺栓连
接,并且在沿大车行走方向焊有抗剪板;门腿与中横梁采用螺栓连接;为了使起重小车能运
行至上游悬臂和下游悬臂处起吊重物,门架上横梁的连接不能采用与主梁连接的常规方法,
而是下移并与门腿采用螺栓连接.当起重小车在上游悬臂处起吊重物时,考虑到门机的整
体稳定性,在门架下游侧的下横梁内灌注27t钢球混凝土.
5主要设计特点
由于大源渡航运枢纽发电厂房为半露天式,不设置厂房桥机,因此,坝顶门机不仅用于
启闭闸门,还要用于安装水轮发电机组,这在国内水电站中尚属首次,本门机与以往普通的
坝顶门机相比较,在运行的平稳性,安全可靠性等方面有更高的要求;在本门机的设计中.充
分考虑了其运行的特殊性,门机的设计有以下主要特点:
5.1钢丝绳单层缠绕
本门机起升机构的起升高度达到47伽【|rI+滑轮组倍率为4+钢丝绳直径为53m+按通常
设十考虑,钢丝绳在卷筒上应双层缠绕,但是,由于双层缠绕的钢丝绳在上, 下二层的过渡过
程中可能发生跌落现象,同时有可能发生上层钢丝绳排列不均匀现象,在安装水轮发电机组
时,就可能致使吊物产生冲击和发生倾斜;为了避免上述现象的发生,在起升机构的设计中
采用大尺寸卷筒.卷筒直径1800mm,总长5450mm.钢丝绳在卷筒上单层缠绕,卷筒
转动时,
钢丝绳沿绳槽平稳绕行.
5.2采用"三台一"传动装置
本门机的小车运行机构和大车运行机构均采用"三合一"传动装置驱动主动车轮:"三台
一
"传动装置由1台HZDE型混合少齿行星轮减速器.其上装有1台Y2匝型带制动器电机,
减速器伸出轴上装有1只开式小齿轮.与装在主动车轮组2个主动车轮上的开式大齿轮啮
台,同步驱动2个主动车轮,车轮轴为定轴式,不传递扭矩.
"三台一"传动装置与传统的卧式及立式减速器传动方式相比较.具有结构紧凑,重量
轻,组装性好等特点,同时便于安装和维修;其中的星轮减速器更是具有传动比范围宽,效率
高.体积小.可靠性高等优良性能.
5.3变频调速
本门机的起升机构车运行机构,大车运行机构全部采用变频调速,这在水电站门机中尚属首次;变频调速全部采用ABB公司的变频调速装置进行无级调速,各个机构的调整
速范围可达1:10;采用变频调速后,门机在工作时可以达到:
(1)各机构可在1:10范围内进行无级变速运行.以满足安装水轮发电机组时门机慢速
运行和精确定位的要求;
(2)最大限度地减小各机构在起动和制动阶段由于加(减)速度过大产生冲击而引起启
吊荷载的晃动;
(3)起重小车在上游悬臂端极限位置吊起额定荷载时.大车的下游侧车轮轮压较小,这
时若大车起动将产生起动打滑现象,采用变频调速进行慢速起动.可以避免起动打滑现象发
生.
5.4荷重指示传感器的设计改进
在过去的传统设计中,荷重指示传感器一般使用压力传感器,装设在平衡滑轮上方的偏
心杆的一端,利用杠杠原理显示荷重数值.实际使用中.由于平衡滑轮的摆动引起力臂变化
等原因,造成较大的显示误差.本设计中采用拉力传感器,直接装设在平衡滑轮上方,其布
置保证了钢丝绳受力始终明确直接地作用在拉力传感器上,因而荷重显示准确可靠.另外,
为防止传感器发生破坏而导致严重事故.在其两侧设置了安全吊板. 55设计标准化
为了适应门机设计向标准化方向发展的趋势,本门机在设计中较以往更多地采用了标
准件,除起升机构中的电动机,减速器,制动器运行机构中的"三合一"传动装置等采用标准
件外,门机的夹轨器,缓冲器,司机室以及楼梯栏杆走台等都采用了目前较为先进的标准
件;总之,本门机的设计在向标准化设计方向迈进方面做了一些有益的尝试;同时,门机的外
观质量也较以往有所提高.
41
6门机负荷试验简介
本门机在工地安装,调试完毕后,为了保证门机机电设备和结构的安全运行;进行了负
荷试验;试验内容分为静载试验和动载试验两太部分,试验负荷为额定负荷和超负
荷(110%
额定负荷),检测项目有:静态应力,动态应力,静态变位,动态变位,门机自振频率的测试以
及电气测试等;经测试门机门机机械传动部分运行正常,各项检测指标均达到设计要求,门
机变频调速系统变速正常,各机构在起动,运行,制动各个阶段运行相当平稳.。