當前正值全國防洪度汛關鍵期，各大水利工程的啟閉機如同防汛前線的“閘門衛士”，其穩定運行直接關系到洪水調度的精準度與時效性。在電建水電開發公司甲米河水電站，一臺由實體建模與3D打印技術打造的鋼絲繩繩渣清理裝置，讓啟閉機在汛期高頻運轉中始終保持最佳狀態，為防洪度汛筑牢安全防線。
傳統水電站啟閉機鋼絲繩的清理依賴人工，不僅效率低下、勞動強度大，還難以徹底清除縫隙中的殘渣，長期積累易加速鋼絲繩磨損，威脅設備安全運行。公司依托成立的“綠能青峰”創新工作室，組織研發團隊進行攻關。一次偶然的機會，研發團隊從玩具“飛天仙子”旋轉飛行的原理中獲得啟發：能否利用物體自身運動驅動清理結構，實現高效自動清渣?
這一想法很快落地為研發行動。團隊以2024年下半年甲米河水電站啟閉機鋼絲繩工作狀況為基礎數據，收集了鋼絲繩規格及繩渣情況等數據，將實體建模與3D打印技術作為核心支撐，開啟了創新研發之路。
實體建模技術成為裝置精準設計的關鍵。研發人員借助SOLIDWORKS軟件，通過參數化建模將清理齒的角度、鋼絲繩螺旋節距和繩槽深度實現精準匹配。這種基于基礎幾何元素組合變形的建模方式，完整呈現了裝置的體、面、邊、頂點等信息，為后續結構優化提供了精準的數字基礎。
3D打印技術則讓設計快速落地。與傳統制造的“減法加工”不同，這項“加法制造”技術以PLA材料為原料，僅用27分37秒就打印出重量11.15克的核心部件，單克成本僅0.3元，不僅大幅降低了研發成本，更實現了復雜齒廓結構的快速迭代。團隊通過力學分析和運動仿真反復優化，最終確定了套筒式加分瓣的創新結構：分瓣設計便于卡扣式安裝，螺栓與鋼箍固定確保連接穩固，預設的彈性壓力既能高效清渣，又能避免損傷繩體。
實際應用中，該裝置通過支架固定在啟閉機卷筒下方，借助鋼絲繩自身移動驅動裝置滑移刮削，能有效清除鋼絲繩表面90%以上的繩渣油泥。在安全層面，裝置有效減少了殘渣對鋼絲繩的磨損，顯著延長了鋼絲繩使用壽命，在汛期設備高負荷運轉時更顯關鍵，為啟閉設備穩定運行筑牢了安全防線。經濟層面，機械清理替代傳統人工，汛期無需再安排人員冒雨頻繁清理，將重復勞累的工作轉化為高效自動化操作，在人員精簡的當下，大幅降低了人力成本，提高了工作效率。
更值得關注的是其廣泛適用性。通過調整建模參數，裝置可適配不同規格的螺旋纏繞鋼絲繩，為各類起重、啟閉設備提供了通用解決方案。(來源：電建水電開發公司作者：敬雍驥 李娟)
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