崔慶福，王 鵬

（南水北調(diào)東線山東干線泰安管理局，山東 泰安271512）

八里灣泵站是南水北調(diào)東線工程的第十三級(jí)抽水泵站，工程主體包括主副廠房、進(jìn)出水渠、辦公樓、機(jī)修車間、主機(jī)組、輔機(jī)系統(tǒng)、變配電設(shè)備等工程設(shè)施。八里灣泵站設(shè)計(jì)調(diào)水流量為100m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程4.78m，安裝4臺(tái)（套）3150ZLQ33.4-4.78型立式軸流泵（三用一備），配TL2800-52P型同步電動(dòng)機(jī)。水泵葉輪直徑為3150mm，單機(jī)設(shè)計(jì)流量33.4m3/s，單機(jī)功率2800kW，總裝機(jī)容量1.12萬(wàn)kW。

1 液壓頂轉(zhuǎn)子裝置系統(tǒng)改造的原因

按照水利部的調(diào)水要求，八里灣泵站機(jī)組在每年10月至次年的5月底運(yùn)行，汛期停運(yùn)。每次啟動(dòng)前或停機(jī)48h后再次啟動(dòng)時(shí)必須先頂起機(jī)組轉(zhuǎn)子，給長(zhǎng)時(shí)間靜止貼合的電機(jī)推力軸瓦及推力頭鏡板結(jié)合面充油，形成油膜，降低啟動(dòng)力矩，避免燒瓦，保證機(jī)組能夠正常運(yùn)行。目前八里灣泵站采用由一臺(tái)移動(dòng)式液壓頂轉(zhuǎn)子裝置分別對(duì)4臺(tái)機(jī)組的液壓頂組加壓操作，然后人工進(jìn)行觀測(cè)液壓頂?shù)膹?fù)位情況，費(fèi)力費(fèi)時(shí)，且存在諸多不安全因素。

此操作方式存在如下缺陷：一是安裝液壓油管及觀測(cè)液壓頂?shù)膹?fù)位情況時(shí)，工作人員需反復(fù)踩爬垂直扶梯，存在人員跌落風(fēng)險(xiǎn)；二是觀測(cè)液壓頂?shù)膹?fù)位情況時(shí)，人工肉眼觀測(cè)有死角，一旦液壓頂出現(xiàn)不回位，少有忽略就有可能發(fā)生運(yùn)行事故；三是移動(dòng)式液壓裝置的液壓油管快速接頭在裝拆過(guò)程中有液壓油滲出，油管表面和地面易被污染；四是頂車裝置笨重，頂車過(guò)程繁瑣，電源線和液壓管路冗長(zhǎng)，連接和收納麻煩。

2 改造思路及特點(diǎn)

根據(jù)用戶提出的要求及頂轉(zhuǎn)子操作的特點(diǎn)，本項(xiàng)目按以下思路進(jìn)行設(shè)計(jì)：一是液壓裝置由移動(dòng)式設(shè)計(jì)為固定式，每臺(tái)機(jī)組由獨(dú)立的一臺(tái)液壓裝置為其液壓頂提供動(dòng)力源。二是每臺(tái)機(jī)組由獨(dú)立的一套控制系統(tǒng)對(duì)其頂轉(zhuǎn)子過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)測(cè)控。三是采用觸摸屏監(jiān)視和控制。四是保留手動(dòng)操作功能。五是液壓動(dòng)力操作電源和測(cè)控電源在無(wú)操作及操作完成后自動(dòng)切除。

改造的特點(diǎn)：一是保留了每臺(tái)機(jī)組定轉(zhuǎn)子的單獨(dú)操作功能。工作人員在每臺(tái)機(jī)組進(jìn)行操作時(shí)，最大限度避免對(duì)已運(yùn)行機(jī)組的誤操作。二是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，液壓裝置及管路可全部裝在隱蔽處，保證了聯(lián)軸層原有的清潔。三是操作電源自動(dòng)切除的設(shè)計(jì)，使該裝置避免了無(wú)意識(shí)操作和誤操作。

3 改造裝置組成及關(guān)鍵技術(shù)措施

3.1 系統(tǒng)組成

1）控制系統(tǒng)。設(shè)有控制油泵啟停、調(diào)節(jié)液壓閥位置，防止過(guò)壓力損壞設(shè)備、監(jiān)控頂起行程等功能。

2）液壓系統(tǒng)。包括電機(jī)、油泵、電磁轉(zhuǎn)向閥、溢流閥組、油箱等。各自參數(shù)：油箱容積為25L；柱塞泵額定工作壓力20MPa；電機(jī)額定功率為1.5kW；液壓閥壓力等級(jí)60MPa。

3）油管。采用高壓軟管與液壓頂組管路連接。連接采用原插拔式，確保在特別情況下也可以繼續(xù)使用原有的移動(dòng)式液壓裝置進(jìn)行頂轉(zhuǎn)子操作。

4）千斤頂。利用原有千斤頂，根據(jù)電機(jī)實(shí)際結(jié)構(gòu)情況，確定轉(zhuǎn)子頂升高度范圍為3～5mm，本裝置設(shè)定為4±0.5mm。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)措施

1）防止偏頂。每臺(tái)機(jī)組設(shè)4個(gè)千斤頂，均采用等壓供油方式，以保證各千斤頂油壓均衡，避免因頂升力和頂升速度的差異而造成偏頂。

2）千斤頂。通過(guò)轉(zhuǎn)子位置傳感器，來(lái)控制千斤頂頂起高度，以防止轉(zhuǎn)子頂升過(guò)量。

3）液壓閥。正向供油時(shí)，千斤頂頂升。反向供油時(shí)，千斤頂復(fù)位。處于中間位置時(shí)，油管系統(tǒng)保壓，千斤頂保持位置。這些功能滿足了轉(zhuǎn)子頂起后，需保持一定的時(shí)間和頂升后需要強(qiáng)制復(fù)位的要求。

4）系統(tǒng)工作壓力計(jì)算及保護(hù)設(shè)置。溢流閥工作壓力：Pn=1.2～1.3P0。Pn的設(shè)定應(yīng)滿足3個(gè)以上的千斤頂正常工作方可頂起轉(zhuǎn)子的要求，避免兩點(diǎn)偏頂。過(guò)壓力保護(hù)繼電器工作壓力Pn取千斤頂頂升力P0的1.1倍。

5）電氣控制。一是千斤頂行程指示。根據(jù)液壓定位置傳感器傳回的數(shù)據(jù)，反饋到控制箱顯示界面，同時(shí)點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈，確保千斤頂在安全位置，并設(shè)有指示燈試驗(yàn)按鈕，以便檢查指示燈是否正常。二是系統(tǒng)過(guò)壓雙重保護(hù)。分別為壓力繼電器和溢流閥。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到Pn=1.1P0時(shí)，壓力繼電器動(dòng)作，液壓閥回復(fù)到中間位置，油泵停止運(yùn)行，同時(shí)，過(guò)壓力指示燈亮。若系統(tǒng)壓力超過(guò)Pn=1.2～1.3P0范圍時(shí)，溢流閥溢流。

4 測(cè)控裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 裝置功能

裝置功能包括：1）監(jiān)控機(jī)組的轉(zhuǎn)子位置狀態(tài)；2）監(jiān)控機(jī)組4個(gè)液壓頂位置狀態(tài)；3）觸摸屏控制和監(jiān)視；4）一鍵啟動(dòng)，頂轉(zhuǎn)子操作過(guò)程自動(dòng)完成；5）具有無(wú)操作自動(dòng)切斷電源及操作結(jié)束后自動(dòng)切斷電源功能；6）具有手動(dòng)操作功能。

4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1）測(cè)控單元部分：包括控制器1套，觸摸屏1塊，控制繼電器和按鈕，液壓裝置控制電路等，安裝在控制箱內(nèi)（如圖1）。

圖1 測(cè)控單元線路原理示意圖

2）傳感器部分：液壓頂位置傳感器4套，轉(zhuǎn)子位置傳感器2套，安裝在機(jī)組內(nèi)。

4.3 控制箱設(shè)計(jì)

控制箱面板設(shè)計(jì)分為上下兩部分：上部為頂車裝置操作屏。下部為視頻監(jiān)控屏。中間設(shè)急停按鈕和指示燈，其余操作按鈕均設(shè)在箱內(nèi)，以防不當(dāng)操作。

通過(guò)改造，用現(xiàn)在的液壓頂轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，僅1個(gè)人在1min內(nèi)便可完成，且兼容了安全可靠、自動(dòng)化程度高、快捷便利等優(yōu)點(diǎn)，提高了工作效率，滿足了機(jī)組的運(yùn)行安全和人員的人身安全要求。

5 應(yīng)用前景

本裝置已成功應(yīng)用于八里灣泵站4臺(tái)3150ZLQ33.4-4.78水泵機(jī)組的頂轉(zhuǎn)子項(xiàng)目，收到了自動(dòng)、安全、可靠、快捷的使用效果。本裝置著重于解決普通頂車裝置操作復(fù)雜、可靠性差、費(fèi)力費(fèi)時(shí)的實(shí)際情況。可推廣應(yīng)用到給排水、電力、化工等領(lǐng)域的較復(fù)雜的頂轉(zhuǎn)子項(xiàng)目，并為其他類型的頂轉(zhuǎn)子裝置的設(shè)計(jì)、計(jì)算提供參考。