水電設備液壓故障診斷與維修_ 啟閉機液壓設備參數原理

    某電廠電站安裝有6臺55萬千瓦的水輪發電機組，總裝機容量330萬千瓦，保證出力100萬千瓦，多年平均發電量為170億千瓦時。電廠大壩為雙曲拱壩，由于河谷狹窄、水頭高、流量大，因此，泄洪設施成為該水電站樞紐中的重要組成部分。電廠泄洪建筑物按千年一遇洪水流量20600m³/S設計，5000年一遇的洪水流量23900m³/s校核。主要泄洪設施包括表孔、中孔、泄洪洞。

    表孔沿拱壩頂部呈徑向布置，孔口尺寸為11m×11.5m（寬×高），堰頂高程1188. 5m，7個表孔在設計洪水位時泄量為6260m³/s，校核洪水時泄量達9500m/s。表孔閘門形式為弧形門，閘門的啟閉采用2×1000kN的雙缸液壓啟閉機進行操作。

(1)設備參數

該水電站表孔2×100t液壓啟閉機用于操作表孔11×12-12m的弧形工作門。液壓啟閉機由液壓缸、支鉸座、液壓系統總成、閘門開度儀、行程控制裝置、液壓管路及附件組成。每孔液壓啟閉機布置有1套液壓泵站、兩套液壓缸，液壓泵站位于閘門孔口右側閘墩1202.20m高程上的液壓泵室內。該系統工作制為一用一備，即一臺泵組工作，一臺泵組備用，并能自動切換。表孔液壓啟閉機主要參數如下表所示。

 

表孔液壓啟閉機主要參數

 

(2)工作原理

基本控制回路參考圖U。

    ①空載啟動啟動液壓泵電機，此時各電磁換向閥均未得電，處于圖示位置。主油路進入3-DN25母管，從3-DN25母管上分出四條控制油管（虛線），從右向左，第一條控制油路經過阻尼孔、單向閥、DT5、DT2回油箱；第二至第三條控制油路各通過DT2、DT6，進入盲孔；第四條控制油路經DT1、梭閥作用在插裝閥16.1上，使其產生背壓，導致主油路不能打開此閥。由于第一條控制油路呈現無壓狀態，它對插裝閥17.1后產生不了背壓，則主油路克服插裝閥17.1后的彈簧力(開啟壓力在0.03～0.4MPa)，將其閥芯打開，并通過預壓單向閥、回油濾油器進入油箱，實現空載啟動。

    ②閘門開啟  空載啟動25s后DT1、DT2得電，在3-DN25母管上的控制油路從右向左，第一條經阻尼孔、單向閥DT5、換向后的DT2，最后與第二條控制油路連通（高壓油），同時此油還作用在插裝閥16.2及17.1上，使其產生背壓；第三條控制油路仍然經DT6進入盲孔；第四條控制油路經換向后的DT1進入盲孔，使插裝閥16.1后無背壓。至此，系統中的三個插裝閥的狀態為17.1關閉、16.1導通、16.2關閉；系統的壓力由壓力蓋板18.1內的溢流閥決定。這樣主油路經插裝閥16.1分流后經左右缸的調速閥分別進入液壓缸下腔。液壓缸上腔回油經預壓單向閥6.1回油箱。至此啟門過程結束。

    ③閘門關閉表孔閘門是靠自重下落的，系統只需將液控單向閥打開即可實現閘門下落。液壓泵同樣空載運行25s后DT5、DT6得電，控制油路第一條經阻尼孔、單向閥、換向后的DT5作用于10MPa溢流閥上，系統壓力由此確定為10MPa，同時控制油還作用在插裝閥17.1上，使其產生背壓；第二條經DT2進入盲孔，使插裝閥16.2無背壓；第四條經DT1、梭閥作用在插裝閥16.1上，使其產生背壓；第三條經換向后的DT6、單向節流閥直接作用在左右缸下腔的液控單向閥上，并將其打開。此時三個插裝閥的狀態為17.1關閉、16.1關閉、16.2打開。液壓缸下腔回油經單向閥、調速閥、插裝閥16.2、17.1進入上腔。液壓缸上腔與下腔的容積差通過自吸的方式從油箱中補油。

    ④閘門糾偏閘門糾偏是對液壓缸位移進行直接檢測，并通過電液閉環實現旁路糾偏。糾偏回路由接入液壓缸下腔的單向節流閥及三位四通電磁換向閥組合而成。糾偏原則：在啟門過程中，哪一缸的速度快（即流量大），則將哪一缸下腔的油通過旁路糾偏回路放掉一部分，減小此缸的進油量，即降低此缸的運行速度，以達到與另一缸的同步；落門時相反，哪一缸的速度快，則將另一缸下腔的油放掉，增加另一缸的排油量，以達到與這一缸韻；回步。具體執行情況為：啟門過程中，如果左缸速度快，超出系統允許偏差，則DT3動作，左側液壓缸下腔的油通過單向節流閥、換向后的換向閥、插裝閥16.2、17.1進入油箱；當落門過程中，如果左缸速度快，則DT4動作，將右液壓缸下腔的油通過單向節流閥、換向后的換向閥、插裝閥16.2、17.1進入油箱。總之，現場只需根據閘門左右缸當前的實際開度值的大小（無論啟門還是落門）來判斷并糾偏。

    ⑤閘門自動復位閘門長時間全開時，為防止因液壓系統泄漏引起閘門下沉而影響運行，在工作回路中設置了閘門下沉自動回升功能。當閘門從開肩位置下滑，下滑量達200mm時，行程控制裝置指令工作液壓泵啟動（自動泵啟動，若自動泵故障，控制系統將自動切換至備用泵啟動），使門復位，同時發出報警信號；若備用液壓泵電動機組或液壓系統故障，閘門復位失敗，閘門繼續下滑，下滑量達205mm，行程控制裝置再次指令備用泵肩動，并向值班室發出緊急報警信號。