蜀河电厂坝顶门机抓梁控制系统改造

蜀河电厂坝顶门机抓梁控制系统改造

杨号

（大唐蜀河水力发电厂 陕西 旬阳 725721）

［摘要］蜀河水电厂坝顶门机主要保障机组大、小修提落检修门、拦污栅工作，检修门、拦污栅、清污抓斗抓梁公用相同的卷筒控制电缆，在汛期时需要连接清污抓斗清理进水口杂物，需要根据作业内容对各抓梁进行转接倒换。自投运以来，多次出现卷筒电缆渗水导致密封插头短路，或者电缆断芯导致接触不良等现象，导致抓梁穿销不能正常投退、清污抓斗不发正常启闭操作，严重影响坝顶门机及清污抓斗安全运行。因此我厂2020年6月结合坝顶门机维保工作，对坝顶门机及清污抓斗抓梁航空插头及控制电缆系统进行改造，彻底解决了设备存在的缺陷，提高坝顶门机及清污抓斗安全可靠性。

［关键词］坝顶门机；抓梁；磁滞联轴器；高柔性电缆；防水钟罩

1. 概述

蜀河水电站位于陕西省旬阳县境内的汉江上游干流上，坝址在旬阳县蜀河镇上游约1km处，距旬阳县城51km，距上游已建的安康水电站约120km，距下游已建的丹江口水电站约200km，是汉江上游梯级开发规划中的第六个梯级电站，是陕西汉江投资开发有限公司开发建设的第二个水电站，主要承担陕西电网的调峰、调频以及事故备用等任务，工程规模为二等大（Ⅱ）型。

2. 项目背景

蜀河水电厂坝顶门机型号为2×1600KN/200KN/50KN双向通用门式起重机一台，制造单位为夹江水工机械厂。坝顶门机主要保障机组大、小修提落检修门、拦污栅工作，检修门、拦污栅、清污抓斗抓梁公用相同的卷筒控制电缆，在汛期时需要连接清污抓斗清理进水口杂物，需要根据作业内容对各抓梁进行转接倒换。自投运以来，多次出现卷筒电缆渗水导致密封插头短路，或者电缆断芯导致接触不良等现象，导致抓梁穿销不能正常投退、清污抓斗不发正常启闭操作，严重影响坝顶门机及清污抓斗安全运行。因此我厂结合坝顶门机维保工作，对坝顶门机及清污抓斗抓梁航空插头及控制电缆系统进行改造。

3. 改造前存在问题

（1）坝顶门机及清污抓斗抓梁防水密封插头及接线盒是各种动力电缆和信号回路的中转连接装置，常出现由于接线盒或防水插头密封性能不好，导致接线盒密封不严进水，造成信号短路、进而出现烧毁抓梁传感器及信号线路。

（2）原密封插头为航空插头形状，设备笨重，抓梁倒换时不易操作，而且插头接触面密封性能较差，需要使用管钳进行紧固，操作时力度不易掌控，力度不足可能造成密封性能不佳，力度过大容易损坏航空插头，而且原航空插头采用注胶式密封方式，此密封方式容易出现密封胶老化、失效，容易造成航空插头渗水，且密封胶凝固时间长达48小时左右，当电缆断芯、插头进水等故障需要重新制作电缆密封接头时，因密封胶凝固时间过长导致维修等待时间过长，设备不能及时修复，对汛期清渣及正常提闸门、落拦污栅等工作造成严重影响。

（3）原抓梁卷筒电缆使用钢丝绳复合电缆，即：由钢丝绳缠绕包裹在电缆外部行程保护层。此类电缆虽然增加了电缆强度，有效防止划伤，但是由于门机在使用过程中电缆需要频繁的伸展、收卷，加上热胀冷缩，电缆在收卷过程中由于外部钢丝之间的张合，由于交变应力，长期使用造成电缆外皮龟裂受损，导致电缆渗水，严重时部分电缆芯被外部钢丝夹断，造成门机使用过程中信号短路烧毁设备或者电缆断线门机不能正常操作。

（4）坝顶卷筒电缆随抓梁起落同步伸缩，原电缆卷筒变频器不具备调速功能，卷筒力矩按最大力矩设置变频器的电流，即抓梁落到最底部时（此时电缆最重）卷筒电缆承受最大力矩，但当门机在在坝面时因电缆自重较轻，但卷筒力矩还较大，导致电缆长期承受较大的拉伸力，从而缩短电缆的使用寿命。

由于以上原因，坝顶门机常出现卷筒电缆渗水导致密封插头短路，或者电缆断芯导致接触不良等现象，导致抓梁穿销不能正常投退、清污抓斗不发正常操作，或者在在水面试验各功能均正常，但下水后信号指示灯不正确或者不能正常操作等现象，甚至曾发生过在提检修门过程中左右两个穿销只有一个正常穿销到位，另外一边不能正常穿销，造成无法正常提门的严重故障。坝顶门机多年运行故障频发，几乎每年机组检修期在拦污栅、机组检修门频繁倒换时都会因为渗水或者信号不通而进行密封插头更换工作，既耗时费力，又影响机组检修工期。

4. 改造方案及施工过程

（1）将原抓梁卷筒控制电缆更换为21芯的PUR聚氨酯耐腐蚀高柔性电缆，软芯中间带KEVLAR(凯夫拉）做绝缘层填充，抗拉能力≧600KG。凯夫拉填充层是采用均匀全分布的方式对所有电缆芯加以保护，其柔韧性好，多次折弯不会受任何影响，即使在-60°C的气候条件仍然具有良好的弯曲性能。电缆护套采用进口聚氨酯PUR，适用于极其苛刻的工业环境和有腐蚀性冷却剂和润滑油场合，具有极好的耐油性，抗磨损性能，抗微生物，抗水解，抗化学腐蚀，保护电缆不受机械应力的损害。

（2）根据电缆直径以及长度对卷筒进行整体更换，并安装磁滞联轴器，电缆卷筒由电动机将动力传至磁滞联轴器，经减速后，将放大后的力矩传至电缆卷筒。新安装设备可以始终保证合适的电缆拉紧力矩，不会过力矩强硬拉伤电缆，具有良好的力矩自动控制功能，达到恒定力矩。

（3）更换新的深水插头、插座及深水防水插接件，并配以不锈钢附件，整体采用液压密封原理，插头底座的安装在接线盒密封圈沟槽内使用耐油、耐压O型密封圈，连接时，沟槽内打密封胶，使其密封性能安全可靠极大提高，使用寿命长。航空插头与电缆接头采用耐压密封环密封，通过接头上的螺母旋转，推动接头内的压套，使耐压密封环产生形变（密封环形变而产生的胀紧力达30MPa）而达到密封效果。且更换后航空插头外形轻巧，便于频繁的抓梁倒换工作，有防止误插卡槽，消除了因人员操作失误对航空插头的损伤。改造完成后进行下水实验，在水下60米连续浸泡4小时以上，插头、插座与卷筒电缆连接处均未出现渗漏水现象。

（4）在原防水接线盒位置制作相应支架托起新的防水密封盒,安装“钟罩式防水装置”，防水钟罩材质为304不锈钢，通过耐压试验，密封性满足现场使用条件。钟罩装置采用半密封容器样设计，倒装式固定于抓梁本体，当抓梁入水时，钟罩上部的空气来不及排出从而形成空气层，再配以航插对接头，从而达到电缆连接防水的功能，接线、检修极为方便，拔插容易，不用担心接线位置进水的情况。

5. 改造后使用效果

改造后经过多次清污抓渣、检修门及拦污栅的提升、降落下水作业，更换后的电缆及密封插头控制系统强度性能完全满足门机正常工作使用。

通过长期使用观察，新设备消除了改造前常出现的插头进水、电缆断芯引起的抓梁穿退销异常、清污抓斗无法正常启闭斗，检修门拦污栅无法正常起落的缺陷，由于新密封插头不需要灌装密封胶，因此接线方便，更换维修时间短，再加上“防水钟罩”的密封作用，改造后设备工作的稳定性和安全性均有很大的提高。结合机组小修工作中，我厂需要进行清污抓斗、检修门、拦污栅抓梁的频繁到换，新改造后的航空密封插头轻巧美观，插头倒换轻松，减少了工作人员的劳动强度，提高了工作效益，具有很强的安全经济性及推广价值。