余德沙，周 益，毛延翩，賈 鑫，周 揚(yáng)，董萬里

(中國長江電力股份有限公司溪洛渡水力發(fā)電廠，云南 永善 657300)

水電站水工金屬結(jié)構(gòu)是水利水電工程的重要組成部分，是保證大壩和工程安全的重要設(shè)施。某水電站水工金屬結(jié)構(gòu)具有設(shè)備種類多、噸位規(guī)模大、閘門尺寸大和運行水頭高等特點，主要由泄洪系統(tǒng)、引水系統(tǒng)及尾水系統(tǒng)等建筑物的閘門(攔污柵)、啟閉機(jī)、埋件以及各種附件等組成[1]，其中液壓啟閉機(jī)閘門共38扇，液壓式啟閉機(jī)共49臺。電站液壓啟閉機(jī)2013年投入運行，至今已使用7年時間，本文以該工程液壓啟閉機(jī)調(diào)試、維護(hù)為例，總結(jié)出水電站金屬閘門啟閉機(jī)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點、現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)保養(yǎng)方法，為國內(nèi)外水電站水工金屬結(jié)構(gòu)液壓啟閉機(jī)的設(shè)計、安裝和運行維護(hù)提供寶貴經(jīng)驗。

1 液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點

某水電站泄洪深孔、溢流表孔、泄洪洞進(jìn)水口快速事故閘門和交通洞防洪閘門均是依靠液壓式啟閉機(jī)完成啟閉工作。由于孔口寬度較大，溢流表孔和泄洪洞工作弧門采用雙吊點雙油缸同步運行方式；泄洪深孔進(jìn)水口快速事故閘門和交通洞防洪閘門采用單吊點單油缸運行方式。

對于水工金屬閘門液壓啟閉機(jī)，其液壓系統(tǒng)均采用開放式液壓回路，即液壓回路中設(shè)置油箱，回油和吸油均需要通過油箱，油箱與大氣相連通。其基本結(jié)構(gòu)是由泵源回路、壓力控制回路、方向控制回路、同步回路(雙吊點形式)、鎖緊回路、差動快速回路(快速門)等基本回路所組成。基本回路的組成、功能及特點，液壓傳動的相關(guān)教材上有詳盡的講解，這里不再贅述。以一臺液壓系統(tǒng)為例，水工金屬閘門液壓啟閉機(jī)液壓系統(tǒng)基本回路的組合方式基本是由以下順序組合，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化并控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而實現(xiàn)閘門的啟閉功能：電能→泵源回路→壓力控制回路→方向控制回路→同步回路(雙吊點形式)→鎖緊回路→油缸(執(zhí)行機(jī)構(gòu))，見圖1。由于各式閘門的工況有所不同，液壓式啟閉機(jī)也會根據(jù)閘門的不同工況設(shè)計使用不同功能形式的基本回路。

圖1 水工閘門液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)回路組成示意圖

2 液壓系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)要點

液壓系統(tǒng)的調(diào)試工作是指液壓系統(tǒng)完成廠家生產(chǎn)試驗、現(xiàn)場安裝、管路現(xiàn)場配管焊接、管路酸洗處理完成且驗收合格后，所進(jìn)行的系統(tǒng)功能試驗和參數(shù)調(diào)整工作[2]。

2.1 調(diào)試的方法步驟

液壓系統(tǒng)的調(diào)試工作主要包含以下內(nèi)容：①調(diào)試前的準(zhǔn)備，檢查電控設(shè)備、壓力變送器等各傳感器情況；檢查閥件初始位置狀態(tài)、手動閥門的初始位置狀態(tài)；完成油泵、油箱和油缸內(nèi)液壓油的注入；②泵源試機(jī)，檢查電機(jī)正反轉(zhuǎn)，聽泵運行的聲音，響聲應(yīng)均勻平穩(wěn)，沒有沖擊振動；③閥件功能試驗，電磁閥閥件動作和反饋正常，閥件無卡阻動作靈活；④系統(tǒng)排氣，適當(dāng)提高系統(tǒng)溢流閥的壓力，打開系統(tǒng)管路、油缸、閥塊上的排氣閥盡可能將氣體排出；⑤耐壓試驗，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《NB/T 35051-2015水電工程啟閉機(jī)制造安裝及驗收規(guī)范》要求，額定壓力小于等于16 MPa時，試驗壓力為額定壓力的1.5倍；額定壓力大于16 MPa小于等于19.2 MPa時，試驗壓力24 MPa；額定壓力大于19.2 MPa時，試驗壓力為額定壓力的1.25倍，試驗壓力保壓2 min[3]；⑥無水聯(lián)調(diào)，在閘門非浸泡或非擋水狀態(tài)下，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)行閘門的啟閉和閘門下滑試驗，過程中分別對系統(tǒng)的壓力、流量、運行速度、行程檢測、各傳感器參數(shù)，電控系統(tǒng)程序、遠(yuǎn)控數(shù)據(jù)和命令傳輸?shù)冗M(jìn)行調(diào)整、設(shè)定和檢驗；⑦有水試驗，在閘門靜水和動水條件下進(jìn)行啟閉試驗，驗證啟閉機(jī)壓力、速度、行程等技術(shù)參數(shù)是否滿足設(shè)計要求[4]。

2.2 調(diào)試過程中的注意事項

1)調(diào)試工作前，調(diào)試人員應(yīng)認(rèn)真閱讀系統(tǒng)說明書、液壓系統(tǒng)原理圖、電控系統(tǒng)原理圖、控制程序邏輯圖、調(diào)試大綱等文件。

2)液壓油注入前建議對油箱、油缸、管路的內(nèi)部進(jìn)行檢查，難以檢查的部位可借助工業(yè)內(nèi)窺鏡進(jìn)行，確認(rèn)內(nèi)部整潔干凈且無雜物后，方可注油。

3)油泵電機(jī)啟動前，應(yīng)當(dāng)檢查電機(jī)和電纜對地、相間的絕緣性；檢查油泵注油孔內(nèi)是否已預(yù)先注滿液壓油；檢查各手動閥門的狀態(tài)是否達(dá)到可調(diào)試運行的初始狀態(tài)；控制系統(tǒng)壓力的溢流閥調(diào)至最低壓力位置；系統(tǒng)流量控制閥調(diào)至小開度位置；檢查電磁換向閥等閥件的手動操作機(jī)構(gòu)是否釋放。

4)啟動電機(jī)時先進(jìn)行點動操作，檢查電機(jī)轉(zhuǎn)動方向是否正確。

5)系統(tǒng)排氣時，使用系統(tǒng)測壓接頭連接測壓軟管的方式進(jìn)行排氣，可將軟管放置于油桶內(nèi)油液液面以下，并在油桶上覆蓋抹布等物，防止油霧擴(kuò)散。

6)耐壓試驗升高系統(tǒng)壓力時不可一次性達(dá)到試驗壓力，必須從低到高逐漸分級進(jìn)行，每升高一級，保持至少2 min，并檢查管路和各接頭處是否滲漏，如發(fā)現(xiàn)滲漏，立刻停止試驗，泄壓后處理滲漏部位，處理完畢后，耐壓試驗重新從低到高逐漸升壓進(jìn)行。

7)油泵流量的調(diào)整決定了執(zhí)行機(jī)構(gòu)(油缸)的運行速度，手動變量泵可通過操作油泵上的手柄或整定螺桿進(jìn)行調(diào)整，如果泵出口管路安裝有PQT檢測裝置，可直接將檢測儀器接入讀取流量值Q，如果沒有安裝PQT檢測裝置或其他高壓流量檢測計，在調(diào)試時往往會在回油管路上臨時使用低壓的流量檢測計，由于液壓油存在一定的可壓縮性和溫度的影響，泵出口流量Q泵和實際測量出的流量Q會有所偏差，此時可通過一個簡單公式進(jìn)行修正：Q泵=Q回[1-C(P泵-P回)+α(t泵-t回)]，其中：C為油液可壓縮率；α為油液的膨脹系數(shù)；P為油液壓力；t為油液溫度[5]。

3 日常維護(hù)與常見故障處理

3.1 液壓系統(tǒng)的日常維護(hù)

液壓系統(tǒng)的日常維護(hù)保養(yǎng)是提高水利工程質(zhì)量，確保其可靠運行、延長其使用壽命的必備條件，分為日常巡檢、定期維護(hù)保養(yǎng)兩種方式。

1)日常巡檢是指不操作設(shè)備的情況下按規(guī)定的流程和項目進(jìn)行的一種巡視和檢查，目的是及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障、缺陷[6-7]，一般一周一次。巡檢內(nèi)容為：檢查油缸行程是否在合理的范圍內(nèi)；檢查油溫是否在正常工作區(qū)域；檢查油位是否在正常范圍內(nèi)；檢查油缸、油管、閥塊等結(jié)合面是否有滲油現(xiàn)象；下滑提升的次數(shù)記錄和分析；記錄和處理PLC操作面板內(nèi)各種故障信息；檢查油箱頂部的空氣濾清器中變色硅膠是否需要更換等。

2)定期維護(hù)保養(yǎng)是指根據(jù)設(shè)備本身特性所要求的局部或單項維護(hù)周期規(guī)定所進(jìn)行的檢查、維護(hù)、更換配件等工作，一般一年一次。維護(hù)保養(yǎng)內(nèi)容為：①電機(jī)試驗：檢查絕緣、啟?？刂萍稗D(zhuǎn)向和運行狀態(tài)檢測；②液壓系統(tǒng)壓力繼電器的功能試驗：檢查系統(tǒng)超壓保護(hù)、啟門超壓保護(hù)、啟門失壓保護(hù)、閉門超壓保護(hù)；③液壓啟閉機(jī)試驗、液壓設(shè)備和電控設(shè)備檢查、清掃、壓力整定；④液壓啟閉機(jī)試驗、液壓設(shè)備和電控設(shè)備檢查、清掃、壓力整定。

3.2 常見故障診斷和排除

在水工金屬閘門啟閉機(jī)液壓系統(tǒng)中，常見的液壓閥如：溢流閥、減壓閥、順序閥、換向閥、單向閥、節(jié)流閥、調(diào)速閥、插裝閥、平衡閥等，以及較為復(fù)雜并加入電控裝置的伺服閥、比例閥等，雖然液壓閥件形式多樣，但組成液壓閥的元件主要都由外殼、彈簧、閥芯、電磁鐵、閥芯位置檢測裝置、手動操作機(jī)構(gòu)、密封件等部分組成，較為復(fù)雜的閥件如先導(dǎo)式液動換向閥、先導(dǎo)式溢流閥、調(diào)速閥等也均是由多個簡單結(jié)構(gòu)的閥件疊加組成，以滿足特定流量或壓力的控制要求。下面對常用閥件可能出現(xiàn)的故障類型、原因及處理的方法，做一個簡單的歸納，以供參考：原因及處理方法見表1。

表1 常見液壓閥件故障類型、原因及處理方法

續(xù)表1

4 結(jié) 語

液壓啟閉機(jī)作為重要的水利水電大型液壓機(jī)械，與其他機(jī)械式啟閉機(jī)相比，擁有傳動效率高、故障率低、運行過程穩(wěn)定以及良好的帶載鎖定功能，在不少應(yīng)用場合已成為不可替代的解決方案。水工金屬閘門啟閉機(jī)液壓系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試直接影響著啟閉機(jī)設(shè)備的后期使用，多數(shù)情況下，現(xiàn)場調(diào)試人員依據(jù)自身的工作經(jīng)驗和判斷分析，解決現(xiàn)場安裝調(diào)試中系統(tǒng)出現(xiàn)的各類問題。本文通過某電站水工金屬閘門啟閉機(jī)液壓系統(tǒng)安裝調(diào)試工作的思考，總結(jié)出金屬閘門啟閉機(jī)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點、調(diào)試過程中的方法步驟和注意事項以及日常維護(hù)保養(yǎng)與常見故障處理方法，希望能為其他水電站金屬閘門啟閉機(jī)設(shè)備的調(diào)試、維護(hù)工作提供有限的參考經(jīng)驗。