溪洛渡泄洪洞双缸液压启闭机原理简介及运行维护期重要控制点

摘 要：本文通过对溪洛渡电站泄洪洞液压启闭机闸门开启、闸门关闭以及闸门纠偏工作状态的介绍，引出了后期运行维护中的重要控制点。从双缸同步控制、油液清洁度控制、密封圈保存、防止空气进去系统等4个方面如何重点控制进行阐述，为后期启闭机的运行维护提供了参考。

关键词：水电站；双缸；液压启闭机；同步；清洁度

1 概述

溪洛渡水电站位于四川省雷波县和云南省永善县相接壤的溪洛渡峡谷段，是一座以发电为主，兼有拦沙、防洪和改善下游河道航运条件等综合利用效益的巨型水电站。主要建筑物由混凝土双曲拱坝、泄洪建筑物和地下引水发电系统组成。泄洪方式采取“分散泄洪、分区消能”的布置原则，在坝身布设7个表孔、8个深孔，两岸布置4条泄洪洞共同泄洪；左、右岸地下厂房各安装9台发电机组。

泄洪洞2×4000KN液压启闭机用于启闭泄洪洞工作闸门，左右岸各布置2套，采用“一机一泵”方式驱动和控制。启闭机总体布置形式为双吊点、中间铰接方式，采用现地控制或中央集中控制，启闭机可全程或局部开启。每套启闭机的组成包括：2套油缸总成（含优质陶瓷活塞杆及集成式行程检测和指示装置）、缸旁保压安全阀块、中央十字铰支撑机架及埋件、联门轴及相应附件、支铰轴承、液压管路系统、电力拖动和控制系统等。

2 泄洪洞2×4000KN启闭机液压系统原理简介

泄洪洞2×4000KN启闭机液压系统分4种工作状态，工作启门、工作闭门、安装检修启门和闭门（见图一）。

2.1工作原理简述

2.1.1闸门开启

闸门可从全关位或任意局部开启位开始操作，借助闸门开度检测系统可在预先设定的任意位置自动停机。启门速度是由分别布置于左、右缸有杆腔管路上的流量控制阀调定控制。

图一

分别空载启动液压泵电动机组，经延时，电磁阀DT2通电，系统压力油分两路分别经1号手动流量控制阀和电液比例流量控制阀进入左、右油缸有杆腔，液压缸无杆腔油液经1号高压球阀、2号高压球阀和回油管路流回油箱。闸门完成启门动作。

2.1.2闸门关闭

闸门是通过闸门自重完成关闭过程。闸门可从全开位或任意局部开启位开始操作，借助闸门开度检测系统可在预先设定的任意位置自动停机。闭门速度同样是由分别布置于左、右缸有杆腔管路上的流量控制阀调定控制。

分别空载启动液压泵电动机组，经延时，电磁阀DT3通电，油泵压力油推动布置于左、右缸有杆腔管路上的液控单向阀开启有杆腔回油通路。左、右油缸有杆腔油液分别经液控单向阀，1号手动流量控制阀和电液比例流量控制阀调速后流入油缸上腔，同时液压油泵系统压力油向液压缸的无杆腔补油，多余的液压油流回油箱。

2.1.3闸门纠偏

闸门的纠偏可分为系统自动纠偏和人工手动纠偏。

自动纠偏是在闸门启闭过程中，A缸速度由手动流量控制阀控制，B缸速度由电液比例流量控制阀控制。A缸的手动流量控制阀设置为参考标准流量大小，B缸的电液比例流量控制阀的初始流量大小设置与A缸的手动流量控制阀大小相同，保证两只缸运行速度相同，同时闸门开度检测系统分别检测闸门的开度并将开度数值上传给PLC，PLC根据两个缸的开度情况控制B缸的电液比例流量控制阀电压大小，调节B缸的速度以满足与A缸的开度保持在同步偏差范围之内，从而形成闭环控制。 当两只油缸的行程偏差≥10mm时，电液比例流量控制阀开始调整B液压缸有杆腔进/出油量，使闸门同步，当油缸行程偏差≤5mm时，停止纠偏调整。当纠偏失败，两只液压缸的行程偏差值≥20mm时；液压系统报警停机检修，此时需要进行手动纠偏。

手动纠偏时可人为手动单独控制B缸的电液比例流量控制阀，切换至手动纠偏控制模式后，操作可不受偏差20mm停机报警限制，在电控柜上单独控制B缸启闭，使其达到20mm偏差范围以内，然后切换至自动纠偏模式下继续运行。液压系统中也配置了可用于手动控制B缸的手动流量控制阀，当电液比例流量控制阀失效或整定偏移时，可通过高压球阀切换至手动流量控制阀控制（即图中2号流量控制阀），非常规情况下进行手动纠偏运行，以保证闸门通过不利开度位置。

2.2双缸同步特点分析

液压系统采取了两项措施：一是粗调，利用流量控制阀分别调节两液压缸进、出流量，使其基本相同；二是精调，流量控制阀流量调定为恒定，另一只比例流量控制阀给定适当电压，在启闭门过程中，根据油缸行程检测系统输出的信号，通过PLC进行比较，当超差时，PLC发出信号给比例流量控制阀，增大或减小其给定电压以改变其出口流量，实现调节液压缸的同步。

2.3电液比例调速阀特点分析

溪洛渡泄洪洞采用的是力士乐电液比例调速阀，作为纠偏的重要流量控制阀，电液比例流量阀拥有较显著的特点，基本可归纳如下：①带有压力补偿器，用于流量的压力补偿控制。在油路的进出口间设置压力补偿器，可保证在节流孔的两侧始终保持压差为常数值。根据压力流量特性通用方程，只有在压差一定的情况下，通过节流孔间的流量才会与节流孔的小孔截面积成正比关系，从而达到控制流量的目的。②配合电路放大模块调节电压，线圈控制节流阀开度，并设有位置检测反馈装置，动作迅速、可靠。③配合桥式整流阀板，可进行两个方向的控制。以上是电液比例调速阀的主要特点，其具体内部结构见图二。

图二

3 泄洪洞2×4000KN启闭机运行维护重要控制点

泄洪洞做为溪洛渡电站重要的泄洪设施，液压启闭机能否正常稳定运行，关系到汛期泄洪效率以及蓄水期的稳定蓄水。所以，在后期运行维护中，要从以下几个关键点进行严格控制。

3.1控制双缸同步

经调试期运行总结，后期运行需严格控制双缸同步：①A缸流量阀开度调定好后禁止误动（锁定钥匙需收藏），比例流量阀的预设开度根据A缸流量阀开度值在面板上设置，两者要一致；②启闭门过程中关注两缸压力，若两缸压差相差过大（正常压差一般不超过2MPa），需及时采取手动强制纠偏；③若自动纠偏和强制纠偏都失效，可以根据实际情况慢慢落A缸或B缸（视两缸开度而定），待双缸同步超差在自动纠偏范围之内时再启闭门。若无效，可以将球阀×05关掉，打开球阀×04，手动调节两缸的流量阀开度，将弧门往下落，最后待弧门落到底坎后重新置零位（注意闸门在半空中时不要轻易更改闸门开度）。

3.2控制液压油清洁度

液压油是液压系统的传动界质，其清洁度对于液压元器件的正常运行至关重要。液压界有句话：“80%的液压故障来自于液压油和液压系统的污染”，泄洪洞启闭机液压系统中比例调速阀对油液清洁度要求较高，并且泄洪洞液压启闭机液压系统比较溪洛渡电站其它启闭机液压系统清洁度要求更高，为NAS7级。

在今后的运行维护中，需严格从以下几个方面控制油液清洁度：①采取措施，加强管理，经常保持启闭机及周围环境的清洁、干净。②清洗，要保持液压缸防尘圈的完好，及时清理或更换滤油器滤芯，防止杂质及灰尘进入油液。③液压元件、油箱清洗后使用绸布擦拭，禁止用棉布或纱布擦拭，防止纤维进入油液，产生污染。

3.3密封件的保存

密封是解决液压系统泄漏问题的有效手段，工作压力、温度、油液等均可以引起其物理、化学变化，导致失效。所以密封圈做为易损件，要进行妥善储存。泄洪洞液压系统中安装有O型圈、V型圈等多种密封。可以结合系统原理、设备量、液压油性质、环境污染程度、密封件有效期等等来确定储存量。

密封件放置场所要保持清洁，温度与湿度要适宜。一般控制在5℃-25℃，70%左右。并且要防止其与有害物质如酸、碱等接近，避免阳光直射等，建议选择恒温箱进行储存。

3.4防止空气进入液压系统

空气的可压缩性大约为油液的10000倍，系统中即使进入少量空气，也会对油液的压缩性造成很大影响，使油缸产生爬行。溶解在油液中的气泡，还会产生空穴现象，产生噪声和热量，使油液变质。溪洛渡电站泄洪洞液压启闭机在运行维护中要注意以下几点：①注意检查油箱中的液面高度，最低液位时吸油管口和回油管口应保持在液面以下。②尽量防止系统内各处压力低于大气压力，同时使用良好密封，管接头及各接合面处螺钉应拧紧，及时清洗吸油滤油器。③及时使用油缸上的排气阀进行排出油缸及系统中的空气。

4 结语

泄洪洞做为溪洛渡电站重要的泄洪设施，液压启闭机能否正常稳定运行，关系到汛期泄洪效率以及蓄水期的稳定蓄水。所以，在泄洪洞液压启闭机运行期间对其重要控制点的把握就是至关重要的。

参考文献：

[1]上海海岳机电工程有限公司.表孔液压启闭机第一次设计审查文件.中国上海

[2]刘延俊.液压系统使用与维修.化学工业出版社.北京-2006.5

作者简介：

第一作者：罗大安，（1986.8～），黑龙江省龙江县人，助理工程师，从事闸坝金结设备维护检修工作。