SL 41-2018 水利水电工程启闭机设计规范（附条文说明）

SL ICS 27.140

J86

中华人民共和国水利行业标准

SL41——2018 替代SL41—2011、SL491—2010、SL507—2010、SL508—2010

水利水电工程启闭机设计规范

Design code for gate hoist inwater resources and hydropower projects

2018-10-23发布2019-01-23实施

中华人民共和国水利部 发布

根据水利技术标准制修订计划安排，按照SL1—2014《水利技术标准编写规定》的要求，对SL41—2011《水利水电工程启闭机设计规范》、SL491—2010《螺杆式启闭机系列参数》、SL507—2010《卷扬式启闭机系列参数》、SL508—2010《液压启闭机系列参数》四项标准合并修订。

本标准共9章和17个附录。主要技术内容有∶

---启闭机的设计总则；

---启闭机的选型布置要求；

---启闭机的材料要求；

---启闭机的荷载种类、计算及取值要求；

---启闭机的设计计算、零部件选型及结构分析；

---启闭机的电气设计要求。本次修订的主要内容有∶

---将SL507—2010、SL508—2010、SL491——2010并入本标准，并对原标准参数进行了修订；

---对部分节次和附录编排次序、部分结构计算方法、风荷载计算中风力系数和挡风折减系数取值、正常工作状态下防风抗滑安全性计算公式、抗倾覆稳定性验算的有关荷载系数取值及液压缸强度计算公式等进行了调整，对部分附录进行了合并；

---对有关结构构造要求、自动挂脱梁的一般设计要求、安全制动器要求、液压启闭机安全保护要求和启闭机抗震设计要求等进行了补充；

---增加了启闭机术语定义、双吊点启闭机同步轴设计、高海拔电动机输出功率计算修正和高寒地区启闭机主要机械零部件及电气元器件的选择要求；

---删除了吊钩计算和铆钉连接内容；

---修订和完善了供配电设计内容，对原条文按控制、保护、导线敷设、照明等方面进行了重新归纳；

---更新并补充了YZR系列电动机在不同FC值和CZ值时的允许输出容量表。

本标准中的强制性条文有∶3.1.7条2款、7.1.16条、9.2.2条。以黑体字标示，必须严格执行。本标准所替代标准的历次版本为∶---SL41-93、---SL41—2011 、---SD 297-88 、---SL491—2010、---SD 296-88 、---SL40—92 、---SL507—2010、--SD113-83 、-·-SD 114——83 、---SL 39—92 、---SL508—2010；

1.0.1 为规范水利水电工程启闭机的设计，满足运行安全可靠、技术先进、经济合理、维修方便、操作智能和绿色环保等要求，制定本标准。

1.0.2 本标准适用于水利水电工程以电力驱动为主，用以启闭闸门、拦污栅的卷扬式启闭机、液压启闭机、螺杆启闭机和链式启闭机的设计，其中卷扬式启闭机包括固定卷扬式启闭机和门式、台车式、桥式等移动式启闭机。其他动力型式的启闭机可参照执行。

1.0.3 移动式启闭机应符合特种设备相关标准的规定。

1.0.4 本标准主要引用下列标准∶

GB/T699 优质碳素结构钢

GB/T700 碳素结构钢

GB/T 985.1 气焊、焊条电弧焊、气体保护和高能束焊的推荐坡口

GB/T985.2 埋弧焊的推荐坡口

GB/T1176 铸造铜及铜合金

GB/T1231 钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件

GB/T1348 球墨铸铁件

GB/T 1591 低合金高强度结构钢

GB 2585 铁路用热轧钢轨

GB/T3077 合金结构钢

2.1.1 固定式启闭机 fixed hoist

固定基础或支承基座上，只能在原地工作的启闭机。包括固定卷扬式启闭机、液压启闭机、螺杆启闭机等。

2.1.2 高扬程启闭机 high-lift rope hoist

扬程大于或等于30m的卷扬式启闭机。

2.1.3 双向门式启闭机 two-way gantry crane

吊具除升、降运动外，可在平行和垂直于基础轨道的两个水平方向运动的门式启闭机。

2.1.4 单向门式启闭机 one-way gantry crane

吊具除升、降运动外，只能在平行于轨道的水平方向运动的门式启闭机。

2.1.5 小车 trolley

具有起升机构和行走机构，可在启闭机桥架上移动的装置。

2.1.6 跨度 crane span

移动式启闭机大车和小车在垂直于行走方向上的轨道中心线之间的水平距离。

2.1.7 轮压 wheel load

一个车轮传递到轨道或地面上的最大垂直荷载。

2.1.8 吊具 load handling device

吊取、挂取或抓取闸门、拦污栅或其他物体的装置，包括动滑轮组以及动滑轮组与闸门（拦污栅）之间的自动挂脱梁、平衡梁、吊梁等。

2.1.9 支持制动器 support brake

起升机构中用于支持荷载的常闭式机械制动器。

2.1.10 工作制动器 working brake

安装在高速轴上用于工作制动的支持制动器。

2.1.11 安全制动器 safety brake

安装在卷筒上用于安全制动的支持制动器。

2.1.12 开式齿轮传动 exposed gear transmission

暴露在空气中的齿轮传动。

2.1.13 闭式齿轮传动 closed gear transmission

在密闭箱体中工作的齿轮传动。

2.1.14 液压系统 hydraulic system

根据闸门的启闭功能要求，将多种液压、电气元器件组成相应的液压控制回路，按操作程序的逻辑原理互相连接，通过电气控制使液压缸实现相应动作并具有电、液保护功能的油路系统。

2.1.15 液压泵站 hydraulic pump station

由液压泵电动机组和油箱总成组成的为液压缸提供压力油的油源设备。

2.1.16 差动回路 differential circuit

压力油注入液压缸无杆腔推动活塞杆外伸时，有杆腔排出的油液不经过油箱和泵组而直接流向液压缸无杆腔的回路。

2.1.17 闭环同步控制回路 synchro-control circuit with closed-cycle

以多套液压缸的活塞杆行程实时检测的相对偏差值作为反馈信号，通过电气控制系统对相应液压缸进出流量进行动态调节控制，使各液压缸的

3.1.1 除液压启闭机外，启闭机机构的工作级别应根据机构的利用等级和荷载状态按表3.1.1-1、表3.1.1-2和表3.1.1-3 确定。启闭机的工作级别应为主起升机构的工作级别，启闭机工作级别选择见附录A。

3.1.2 启闭机设计应收集下列资料∶1 水利水电工程对闸门运行的要求，包括启闭力、持住力、启闭行程、启闭方式、泄流要求、充水方式、启闭和行走速度、闸门存放方式等。2 相关水工建筑物的尺寸和布置，包括房屋、基础、轨道、管路及闸门门槽等。3 闸门与启闭机连接的有关尺寸和要求。4 动力、控制电源的要求。5 电气控制方式、接口要求。6 荷载资料。7 工作环境资料，包括水文、气象、泥沙、水质等。8 地震和其他特殊资料。9 有关制造、运输和安装等方面的资料。

3.1.3 启闭机的启闭力、扬程、跨度、速度等参数见附录B、附录C和附录D。

3.1.4 启闭机应有防潮、通风、防腐蚀和防风沙等保护措施。启闭机机房和控制室应满足消防要求。

3.1.5 启闭机的结构件应进行强度、刚度和稳定计算，并应满足规定要求。计算时可不考虑材料的塑性影响，不进行疲劳强度计算。在震级为Ⅶ度及以上地区工作的重要启闭机还应进行抗震安全验算。

3.1.6 启闭机的运输单元和重量宜符合运输的规定要求，并应具有必要的刚度。

3.1.7 启闭机选型应根据水利水电工程布置、门型、孔数、操作运行和时间要求等，经全面的技术经济论证后确定，启闭机选择应遵循下列规定∶

1 泄水系统、挡潮闸和水闸工作闸门的启闭机宜选用固定式启闭机。当闸门操作运行方式和启闭时间允许时，经论证可选用移动式启闭机。

2 具有防洪、排涝功能的工作闸门，应选用固定式启闭机，一门一机布置。

3 多孔泄水系统的事故、检修闸门的启闭机，宜选用移动式启闭机。

4 电站机组进水口和泵站出水口快速闸门启闭机的选型，应根据工程布置、闸门的启闭荷载、扬程等进行技术经济比较，选用液压式或固定卷扬式快速闸门启闭机。

5 当多机组电站进水口设有检修闸门时，宜选用移动式启闭机。在工程总体布置条件允许的情况下，可与泄水系统检修闸门的启闭机共用。

6 机组进水口多孔拦污栅的操作，可在进水口门式启闭机的上游侧增设副起升机构或回转吊，也可采用跨内主钩启吊。当水工建筑物布置分散，无法利用已有启闭机时，可单独设置移动式启闭机。

7 电站机组多孔尾水管检修闸门的启闭机宜采用移动式启闭机，抽水蓄能机组尾水事故闸门应采用固定式启闭机。

8 施工导流封堵闸门的启闭机宜选用固定卷扬式启闭机，启闭力应满足在一定水头下动水启门的要求，并应配备扬程指示装置。

9 需要分节装拆的闸门或分节启闭的叠梁闸门，宜选用移动式启闭机。

10 设计水头不高的小型闸门，可选用螺杆启闭机。11 启闭多扇闸门、拦污栅或叠梁闸门的移动式启闭机，宜配置自动挂脱梁。

3.1.8 固定式启闭机宜设置机房，油缸露天布置的液压启闭机应设置油泵房。机房的布置应满足设备的安装、检修和维护要求，通道尺寸不宜小于0.8m。在风沙严重地区，机房应有防风沙措施，卷扬式启闭机宜采用闭式齿轮传动；在严寒和炎热地区，机房应有温度调节和保温措施。室外布置的固定式启闭机（液压启闭机的油缸除外），应根据环境条件设置活动机罩，电气设备应具有防尘、防潮和防雨等措施。

3.1.9 启闭机应满足启闭闸门的最大工作扬程要求，并有适当的裕度。启闭潜孔弧门的启闭机，最大工作扬程尚应满足更换侧、顶止水的要求。当闸门启闭扬程较高时，宜采用高扬程启闭机，且宜采用折线绳槽卷筒和变频调速。

3.1.10 平面闸门启闭机的起吊中心线应与闸门起吊中心线一致。

3.1.11 启闭机的安装高程应满足安全运行要求，并应便于闸门、门槽及启闭机部件等正常检修。

3.1.12 操作泄洪、挡潮及其他应急闸门的启闭机，应设置可靠的备用电源。中小型启闭机可根据具体情况设置手动启闭装置。3.1.13 电站机组进水口及泵站出水口的快速闸门启闭机应满足快速关闭孔口的时间要求，并应设有限速装置或缓冲装置。闸门接近全关闭时的速度不应大于5m/min。

3.1.14 当启闭机吊具与闸门吊耳连接的销轴重量较大且需经常拆卸时，宜设移轴装置。

3.1.15 采用小开度提门或门体平压阀充水的闸门，启闭机应设有能满足小开度要求的控制装置。

3.1.16 双吊点的启闭机应有可靠的同步措施。

3.1.17 闸门前有泥沙淤积的双吊点启闭机，启闭力应计及两个吊点启闭荷载的不均匀性因素。

3.1.18 电动机应满足工作环境要求，当海拔超过1000m或环境温度与额定环境温度不一致时，其输出功率应按使用地点的海拔和环境温度下的输出功率计算，计算方法见附录E。

3.1.19 在地震烈度Ⅶ度及以上地区工作或在严寒地区工作的启闭机，设备承载零部件不宜采用铸铁类材料。在地震烈度大于Ⅶ度地区，重要闸门的启闭机应有应急启动措施。

3.1.20 启闭机应根据监控的精度、工作环境和控制要求选择行程（扬程）检测装置，并宜配置绝对型输出信号的传感器。当采用增量型编码器时，应配置容量足够的不间断电源。

3.1.21 启闭机应安装铭牌，标明产品名称和型号、主要技术参数、液压系统图、制造商名称、出厂编号和制造日期。

3.1.22 启闭机的危险部位和工作区域应设置安全警示标识。

3.1.23 启闭机的动滑轮组和钢丝绳与闸门槽之间的净距离不宜小于50mm。在最不利位置，相对建筑物运动的启闭机轮廓边缘与建筑物的净距离不宜小于50mm；与建筑栏杆或扶手的净距离不宜小于100mm；与作业区域以外人员出入通道的净距离不宜小于500mm。

3.1.24 门式启闭机等室外布置的启闭机与输电线的最小距离应符合表3.1.24的规定。

3.1.25 饮用水源、饮用水调水工程中的启闭机，在其吊具轴承、钢丝绳等对水质有不良影响的润滑部位，应使用水利工程专用食品级润滑脂。

3.2.1 启闭机的控制方式应在综合分析闸门的操作要求、运行调度、管理方式和经济指标后确定。

3.2.2 启闭多孔泄水系统工作闸门的固定式启闭机，除现地操作外，宜设置集中或远程控制。

3.2.3 电站机组进水口和泵站出水口的快速闸门启闭机，快速闭门时应与机组保护联动控制。

3.2.4 启闭机采用集中控制或远程控制时，应设有远程监测、监视装置。重要的启闭机应设置在线监测系统，并应符合GB/T 28264的规定。

3.3.1 启闭机应装设安全装置。应根据不同型式的启闭机采用制动器、荷载限制器、力矩限制器、行程或扬程限制器、缓冲器、防风夹轨器、锚定、液压保护和电气保护等安全装置。

3.3.2 卷扬式启闭机的起升、行走和回转机构应装设制动装置。3.3.3 起升机构应装设荷载限制器，荷载限制器的综合误差为士5%，类型可为机械式或电子式。液压启闭机应设有安全溢流阀。

3.3.4 启闭机的起升、行走和回转机构的运行终端，应装设相应的极限扬程或行程限制器。

3.3.5 电力驱动的移动式启闭机应在行走机构装设缓冲器，轨道端部应装设车挡。小型移动式启闭机可在轨道端部设置圆弧形挡块作为缓冲措施。

3.3.6 移动式启闭机与一侧轨道之间应装设接地装置，接地装置在轨道上滑行时应与轨道踏面保持良好接触。

3.3.7 室外作业的移动式启闭机除位置较低的台车式、桥式启闭机外，应装设避雷针和风速仪。避雷针应设置在启闭机最高处，尖端应进行镀锌处理；风速仪应设置在启闭机上部不挡风处，当风速大于工作极限风速时，应能发出停止作业的警报，并自动切断行走机构电源。

3.3.8 室外作业的移动式启闭机应装设夹轨器和锚定装置。锚定装置应能独立承受启闭机非工作状态下的风荷载。

3.3.9 电气保护装置应符合9.5节的规定。

1总则……………………………………………………………1

2术语和符号……………………………………………………3

2.1术语…………………………………………………………3

2.2符号…………………………………………………………4

3基本规定………………………………………………………6

3.1一般规定……………………………………………………6

3.2控制方式…………………………………………………10

3.3安全保护装置………………………………………………10

4荷载……………………………………………………………12

5材料……………………………………………………………20

5.1铸件………………………………………………………20

5.2锻件………………………………………………………20

5.3板材与型材…………………………………………………20

5.4连接材料…………………………………………………21

5.5防腐材料…………………………………………………21

6卷扬式启闭机…………………………………………………22

6.1一般规定…………………………………………………22

6.2起升机构…………………………………………………26

6.3行走机构…………………………………………………28

6.4回转机构…………………………………………………29

6.5零部件的计算原则…………………………………………29

6.6零部件的设计………………………………………………32

6.7结构设计计算………………………………………………38

6.8自动挂脱梁…………………………………………………60

7液压启闭机……………………………………………………63

7.1一般规定…………………………………………………63

7.2液压系统…………………………………………………64

7.3液压缸……………………………………………………65

7.4液压阀……………………………………………………66

7.5液压泵电机组………………………………………………67

7.6油管和油箱…………………………………………………67

7.7液压油与过滤器……………………………………………68

7.8行程检测装置………………………………………………69

8螺杆启闭机和链式启闭机……………………………………71

8.1螺杆启闭机…………………………………………………71

8.2链式启闭机…………………………………………………72

9电气……………………………………………………………73

9.1一般规定…………………………………………………73

9.2供电系统…………………………………………………73

9.3配电系统…………………………………………………74

9.4电气控制…………………………………………………74

9.5电气保护…………………………………………………75

9.6导线选型及敷设……………………………………………76

9.7防雷接地及照明……………………………………………77

附录A启闭机工作级别选择…………………………………78

附录B卷扬式启闭机系列参数………………………………79

附录C液压启闭机系列参数…………………………………92

附录D螺杆启闭机系列参数…………………………………112

附录E电动机使用环境的功率修正…………………………115

附录F行走机构加(减)速度a及相应的加(减)速时间t的推荐值………116

附录G启闭机偏斜行走时水平侧向力P、的计算方法…………………117

附录H风荷载计算资料……………………………………120

附录I摩擦系数及效率………………………………………123

附录J YZR系列电动机在不同FC值和CZ值时的允许输出容量P ………125

附录K电动机过载和发热校验……………………………130

附录L常用摩擦面材料的允许物理量和性能………………136

附录M零部件及轨道的有关计算资料……………………137

附录N双向或单向压弯构件稳定性计算…………………150

附录()液压启闭机计算……………………………………167

附录P螺杆启闭机零部件计算………………………………185

附录Q导线的载流量………………………………………191

标准用词说明……………………………………………………194

标准历次版本编写者信息………………………………………195

条文说明…………………………………………………………197

投稿会员：古德

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