鋰電池電動(dòng)啟閉方式在小型手動(dòng)閘門啟閉機(jī)改造中的應(yīng)用

薛 曉，王建剛，劉國(guó)鋒

（江蘇眾聯(lián)工程咨詢有限公司，江蘇 蘇州 215500）

1 概 況

福山水道南岸邊灘綜合整治工程I圍區(qū)位于江蘇省常熟市梅李鎮(zhèn)，工程起點(diǎn)為長(zhǎng)江南岸耿涇塘下游常熟市種養(yǎng)基地，由西向東至海洋涇下游西港堤為終點(diǎn)，涉及邊灘綜合整治岸線3 141 m。新建江堤與原有老江堤閉環(huán)形成I 圍區(qū)，所圍區(qū)域面積計(jì)112 hm2，工程于2012年7月完工并投入運(yùn)行［1］。

新江堤內(nèi)青坎全線建有寬2 m的順堤河（擋墻、底板均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)），與圍區(qū)南北向?qū)? m的中心河道（漿砌塊石擋墻、河底自然泥土）縱向連通。中心河兩端皆有涵洞控制，南端老江堤涵洞用于引排梅李鎮(zhèn)海城村部分農(nóng)田灌排用水，北端新江堤通江涵洞引排水功能區(qū)包括I 圍區(qū)全部及海城村部分區(qū)域。與涵洞配套的閘門因遠(yuǎn)離村鎮(zhèn)而采用人工啟閉方式，操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，嘗試技術(shù)革新采用減速器配套使用鋰電池電動(dòng)扳手驅(qū)動(dòng)操作，效果良好。

2 工程運(yùn)行情況

2.1 運(yùn)行狀況

圍區(qū)環(huán)繞新建順堤河及原老江堤內(nèi)側(cè)100 m內(nèi)種植大片水杉、女貞綠化防護(hù)林。2019 年啟動(dòng)“千畝綠洲”生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)建設(shè)，圍區(qū)西南建有市民游覽休閑觀光設(shè)施并毗鄰大片經(jīng)濟(jì)作物田塊，整個(gè)區(qū)域作物基本不需要灌溉，排澇起主導(dǎo)作用，特別是每年梅雨季節(jié)和夏秋臺(tái)風(fēng)期間，更加突顯該圍區(qū)及時(shí)排澇的重要性。

中心河北端橫穿新江堤的通江八一涵洞建于2012 年7 月，斷面尺寸為1.2 m×1.2 m，洞身全長(zhǎng)33.65 m；南端老江堤八一涵洞建于1999 年5 月，涵洞斷面尺寸為1.1 m×1.1 m，洞身全長(zhǎng)30 m。2 個(gè)穿堤涵洞共有4 道閘門（每個(gè)涵洞堤內(nèi)、堤外各有1 道閘門），均采用小型鋼質(zhì)閘門，手扳式閘門啟閉機(jī)采用手搖暗桿式，螺母由空心軸固定于閘門，閘門啟閉時(shí)直接用手柄推（轉(zhuǎn)）動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)閘門升降完成啟閉任務(wù)［2］。

2.2 存在問題

2個(gè)涵洞閘門日常啟閉一直委托所在地村委會(huì)指派專人操作，維修或改造工作則由水利部門負(fù)責(zé)。閘門開啟如遇水位差較大時(shí)，受水壓影響致閘門與門槽間阻力增大，導(dǎo)致閘門啟閉時(shí)手柄需要較大推力，對(duì)操作人員體力要求較高。嘗試采用減速器配套使用鋰電池電動(dòng)扳手驅(qū)動(dòng)操作，以降低操作強(qiáng)度從而確保閘門及時(shí)啟閉。

2 個(gè)穿堤涵洞年度引水功能主要集中在每年6 月初的水稻泡田期，排水功能則主要集中于汛期，尤其是趕上臺(tái)風(fēng)、暴雨、長(zhǎng)江水位高潮位頂托等要素疊加時(shí)，長(zhǎng)江沿線排澇任務(wù)頗為艱巨，對(duì)閘門啟閉的及時(shí)性和易操作性要求較高。管理涵洞的人員要有較強(qiáng)的責(zé)任心和管理經(jīng)驗(yàn)，故而一般年齡偏大，為減輕勞動(dòng)強(qiáng)度適應(yīng)汛期特殊時(shí)段值守涵洞的需要，迫切需要較為便利的閘門啟閉方法。

3 技術(shù)改造措施

3.1 改造過程

2023 年初啟動(dòng)八一通江涵洞閘門啟閉機(jī)鋰電池電動(dòng)扳手改造項(xiàng)目，為降低啟閉機(jī)操作強(qiáng)度，擬采用加裝減速器以降低閘門啟閉阻力，選取老江堤八一涵洞內(nèi)側(cè)閘門啟閉機(jī)作為首個(gè)改造試點(diǎn)閘門，涵洞閘門啟閉機(jī)增設(shè)1 臺(tái)蝸輪減速器，減速器型號(hào)規(guī)格為WPX100。減速器用型鋼支架固定于涵洞閘門立柱上，減速器輸出軸與原手搖螺桿軸端對(duì)接，并用軸套連接［3］。

上述改進(jìn)措施完成后，使用搖柄手搖減速器驅(qū)動(dòng)螺桿開啟閘門，操作強(qiáng)度大大降低，但啟閉時(shí)間亦相應(yīng)延長(zhǎng)。擬嘗試改為電力驅(qū)動(dòng)，但偏僻的長(zhǎng)江圍區(qū)小型涵洞遠(yuǎn)離村鎮(zhèn)并無(wú)交流電供電設(shè)施，如新架設(shè)較長(zhǎng)距離的交流電線路則明顯不經(jīng)濟(jì)，故參考鋰電池五金電動(dòng)工具原理，改為鋰電池電動(dòng)扳手以驅(qū)動(dòng)減速器操作。

項(xiàng)目改造費(fèi)用：1 個(gè)鋰電池電動(dòng)扳手1 600 元，含2 個(gè)6A 鋰電池，4 臺(tái)啟閉機(jī)可共用1 個(gè)扳手。減速器每臺(tái)800元、型鋼加工及輔材200元、安裝人工費(fèi)2 個(gè)工日計(jì)600 元，即改造1 個(gè)閘門所需經(jīng)費(fèi)小計(jì)1 600元（不含電動(dòng)扳手）。

3.2 實(shí)施結(jié)果

用鋰電池電動(dòng)扳手驅(qū)動(dòng)減速器工作，推（轉(zhuǎn)）動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)閘門升降，操作過程變得簡(jiǎn)易且設(shè)備運(yùn)行效果良好。因此，鋰電池電動(dòng)扳手可以作為一種較為便捷的涵洞手板式閘門啟閉機(jī)的啟閉工具。

在老江堤八一涵洞內(nèi)側(cè)閘門啟閉機(jī)手扳改鋰電池電動(dòng)改造試點(diǎn)成功的基礎(chǔ)上，其余3 道閘門啟閉機(jī)的改造任務(wù)也如期完成（整個(gè)項(xiàng)目歷時(shí)2 個(gè)月）。

啟閉機(jī)改造［4］示意圖如圖1所示。

圖1 啟閉機(jī)手動(dòng)改電動(dòng)示意

4 費(fèi)用分析

梅李鎮(zhèn)自2019年起將總面積112 hm2圍區(qū)打造成為生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)，生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)包括環(huán)江堤綠化帶、核心農(nóng)業(yè)種植區(qū)及涵洞溝渠等基礎(chǔ)設(shè)施，其中尤為重要的是區(qū)域骨干水利設(shè)施順堤河和中心河，特別是中心河南北端的老、新八一涵洞，擔(dān)負(fù)著生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)及海城村部分基本農(nóng)田的灌溉與排澇重任，發(fā)揮一定的社會(huì)效益、生態(tài)效益及經(jīng)濟(jì)效益。

4.1 項(xiàng)目改造總費(fèi)用

2個(gè)新老八一通江涵洞共有4臺(tái)閘門啟閉機(jī)，可以共用1把鋰電池電動(dòng)扳手。改造費(fèi)用為：4個(gè)閘門改裝費(fèi)用=4×800 元（減速器）+4×800 元（型鋼材料人工）=6 400 元，項(xiàng)目改造總費(fèi)用=1 600 元（1 把鋰電池電動(dòng)扳手）+6 400元（4臺(tái)減速器等）=8 000元。

4.2 架設(shè)低壓線路費(fèi)用

新江堤八一涵洞長(zhǎng)江側(cè)啟閉機(jī)至海城村現(xiàn)有供電電源處距離不小于1 km，僅計(jì)算架設(shè)低壓線路的電桿、金屬導(dǎo)線、人工費(fèi)用、機(jī)械費(fèi)用大約1 m需要220 元，則架設(shè)1 km 線路約需建設(shè)費(fèi)用為22 萬(wàn)元。

4.3 日常運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用

使用改造后的鋰電池電動(dòng)扳手，省時(shí)省力，能輕松完成開啟4 扇閘門的緊急防汛任務(wù)，較以往特殊防汛期間加強(qiáng)值班節(jié)省了人員成本。此外，鋰電池電動(dòng)扳手成本低廉且經(jīng)久耐用，平時(shí)可放至倉(cāng)庫(kù)保管與充電保養(yǎng)，日常運(yùn)行維護(hù)成本極低。而架設(shè)低壓線路不僅一次性投資相對(duì)較大，且供電線路的日常巡查維護(hù)成本也較大，接通供電電源后還需添置4 臺(tái)小型電動(dòng)機(jī)，其投資也較之共用1 把鋰電池電動(dòng)扳手的投入要大，其正常運(yùn)行維護(hù)成本則更大。

改造后確保了閘門的即時(shí)啟閉，保障了圍區(qū)內(nèi)生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)的農(nóng)業(yè)種植與區(qū)域內(nèi)大片生態(tài)林、草地等的灌溉與排澇。改造總投入約減少22萬(wàn)元，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)上至少降低了供電線路的日常維護(hù)費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益較為明顯。

5 結(jié) 語(yǔ)

長(zhǎng)江沿線小型無(wú)供電設(shè)施的通江涵洞在防汛期間，閘門啟閉采用減速器配套使用鋰電池電動(dòng)扳手驅(qū)動(dòng)操作，實(shí)現(xiàn)了即時(shí)啟閉，操作簡(jiǎn)單方便且安全可靠，其與架設(shè)低壓供電線路相比投資較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便利、穩(wěn)定可靠，且運(yùn)行維護(hù)成本低，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，在無(wú)供電設(shè)施的簡(jiǎn)易螺旋啟閉閘門上具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。