湘江长沙综合枢纽工程液压启闭机行程检测装置的选择

摘要：水利枢纽工程中，闸门液压启闭机的行程检测一直是一个难题。行程检测装置是实现液压启闭机正常运行和同步纠偏必需的设备，由于运行环境比较复杂，检测精度要求很高，检测数据要求实时性很强，其可靠性和检测精度直接关系到液压启闭机的正常运行和同步纠偏，应根据启闭机的布置、闸门型式、安装维护要求、环境条件及经济等因素综合比较后选用。

关键词：湘江长沙综合枢纽；液压启闭机；行程检测装置

中图分类号： TG315 文献标识码：A

湘江长沙综合枢纽液压启闭机设备主要特征

右汊泄水闸20孔弧形工作闸门液压启闭机

右汊泄水闸共安装20台2×800kN液压启闭机，操作启闭20孔泄水闸弧形工作闸门，由20套液压泵站分别驱动和控制。液压启闭机为一机一泵站布置方式。总体布置形式为双吊点，缸体尾部铰支承，摇摆式单作用油缸。无论处于何种控制方式下，启闭机均可全程或局部开启。型号为QHLY-2×800-6.1。启门力为2×800KN，闭门力为依靠闸门自重闭门，油缸工作行程为5.785m，全行程为6.1m。活塞杆采用45号钢，机械性能不低于GB/T6397正火的技术性能。外表面镀铬，镀铬工艺和镀层厚度按SL41规范确定。

左汊泄水闸26孔弧形工作闸门液压启闭机

左汊泄水闸共安装26台2×2500kN液压启闭机，操作启闭26孔泄水闸弧形工作闸门，由26套液压泵站分别驱动和控制。液压启闭机为一机一泵站布置方式。总体布置形式为双吊点，缸体上部铰支承，摇摆式单作用油缸。无论处于何种控制方式下，启闭机均可全程或局部开启。型号为QHLY-2×2500-7.2。启门力为2×2500KN，闭门力为依靠闸门自重闭门，油缸工作行程为7.0m，全行程为7.2m。活塞杆材料性能不低于GB699中的45号钢,，机械性能不低于GB/T6397正火的技术性能。外表面镀铬，镀铬工艺和镀层厚度按SL41规范确定。

左汊泄水闸排污孔弧形工作闸门液压启闭机

左汊排污孔共安装1台2×200kN液压启闭机，操作启闭1孔左汊排污孔弧形工作闸门，由1套液压泵站分别驱动和控制。液压启闭机为一机一泵站布置方式。总体布置形式为双吊点，缸体上部铰支承，摇摆式单作用油缸。无论处于何种控制方式下，启闭机均可全程或局部开启。型号为QHLY-2×200-4.55。启门力为2×200KN，闭门力为依靠闸门自重闭门，油缸工作行程为4.35m，全行程为4.55m。

船闸人字工作闸门液压启闭机

船闸人字工作闸门液压启闭机共8台套，输水廊道工作阀门液压启闭机共8台套。人字门、阀门液压启闭机的组成包括：油缸总成（含国外进口的陶瓷活塞杆CEC2.0及CIMS行程检测装置）、缸旁保压安全阀块、联门轴及相应附件、机架及埋件、液压泵站、液压管路系统、专用检修工具等。

湘江长沙综合枢纽液压启闭机行程检测装置型式选择

1、弧形工作闸门液压启闭机采用内置式行程检测装置

湘江长沙综合枢纽左汊泄水闸和右汊泄水闸分别有26孔、20孔弧形工作闸门，其液压启闭机采用内置钢丝绳式行程检测装置，采用武汉华之洋公司的FDK-N/D型产品。该检测装置应运行可靠、动作准确、抗干扰能力强。

该检测装置采用优质进口绝对型编码器，其防护等级为IP65。出为SSI接口，显示单位为mm。

行程检测传感器的分辨率为1mm，测量精度为±3mm，适应环境温度-20℃～+80℃。

该装置安装在液压油缸上盖内部，位移检测钢丝绳置于油缸内部，钢丝绳连同活塞与活塞杆一起体工作。当活塞下行时，与活塞联接的钢丝绳带动卷筒和主轴旋转，通过主轴的旋转使弹簧收紧。当活塞上行时，弹簧依靠其回复力矩使主轴带动卷筒旋转，并拉紧钢丝绳。在此过程中，编码器在主轴的带动下跟随主轴同步旋转，由此可根据卷筒的直径和编码器旋转圈数得出活塞的位移，位移量通过编码器转换成数字信号，发送至液压油缸检测系统的控制仪表，一方面可通过控制仪表显示出液压油缸活塞的位移数据，另一方面，通过检测的位移数字信息达到对液压系统的自动化控制和数字化管理。

左汊泄水闸排污孔弧形闸门液压启闭机采用外置式行程检测装置

湘江长沙枢纽工程左汊泄水闸设置1孔排污孔弧形闸门，行程检测装置采用华之洋公司的FDK-IV/A型，安装于油缸缸体外部自带限位开关，结构比较简单，可根据实际情况选择安装位置，使用灵活。钢丝绳自身产生弯曲或受风影响，会对行程检测精度产生一定影响。但是由于钢丝绳外置，在油缸安装使用过程中容易因外物损坏，但是检修维护简单。

液压启闭机开度检测装置采用恒张力弹簧加不锈钢丝绳收卷机构，将线性位移运动转为旋转运动，带动绝对型旋转编码器旋转，通过PLC换算，检测出闸门的开度。检测装置钢丝绳及恒力弹簧材料均采用进口不锈钢材料，恒力弹簧张力90N。

绝对型编码器采用德国进口高精度产品，检测传感器分辨率

船闸液压启闭机行程检测装置采用CIMS。

湘江长沙枢纽工程船闸液压启闭机采用进口陶瓷活塞杆，液压缸行程检测装置采用CIMS。该装置是为在陶瓷活塞杆液压缸上进行位移测量而开发研制的。

其工作原理是在活塞杆外表面喷涂陶瓷涂层前，在其基体表面用专用机床加工出规则的沟槽，喷涂上陶瓷涂层后，利用测量探头（传感器）与活塞杆基体的磁感应效应（此时陶瓷层起到隔磁作用），就能准确地测量出活塞杆的位移。

在一个坚固不锈钢罩盒内的CIMS传感器和电器，集成于液压缸缸头内，不带任何移动式机械部件，不受诸如污染、水和冰等外界环境的干扰，适用于任意长度，测量精度达±1毫米，防护等级达IP68.

由于CIMS传感器设计在液压缸下盖活塞杆密封后面，处于压力区之外，因此可以完全抵抗所有的环境冲击，同时这也使传感器易于维护、保养，并且可以提供丰富的测量方法。

总结

综上所述，位移传感器组成的行程检测装置有多种型式，有国产的或进口的，有外置式的或内置式的，有钢丝绳牵引的，也有采用陶瓷活塞杆的。从布置型式上比较：内置式对环境的适应性优于外置式；对于同一型式而言，外置式的安装维护优于内置式。从传感器型式上比较，由旋转编码器组成的行程检测装置传动环节多、结构复杂、维护量大、安装和维护不便，故其可靠性低于直线位移传感器。从传感器价格上比较，直线位移传感器价格高于旋转编码器，且行程受限。选型的关键是要结合工程特征，选用合适本工程的行程检测装置。

行程检测装置不仅用于枢纽工程液压启闭设备，还要大量用于水轮发电机组开度、调速器行程等设备行程检测，而精确、可靠地检测数据是上述设备是否正常运行的关键，乃至于关系到整个枢纽工程的安全运行，因此选择较好的行程检测装置型式，是湘江长沙综合枢纽工程下阶段建设仍然需要注意的地方。

参考文献

[1]SL381-2007，水利水电工程启闭机制造、安装及验收规范.

[2] 金子福，三峡工程液压启闭机的特征和制造质量监控，2002