作者：杨继政 王召玉 刘晓 陆彦伯
【摘 要】介绍了白石水库溢流坝弧形闸门双吊点液压启闭机设计特点、安装过程及双缸同步的质量控制,以期促进该技术广泛应用与提高。
【关键词】弧形闸门;液压启闭机;质量控制;白石水库
白石水库溢流坝共设11孔弧形工作门,其中闸门尺寸为12.0 m×15.8 m,每扇闸门总重117 t,采用双吊点后拉式2×1 400 kN液压启闭机启吊,依靠闸门自重闭门,液压缸支承在闸墩顶部铰支座上,活塞杆与闸门下主梁固定连接。实践证明,用液压启闭机启闭弧形闸门,具有运行灵活、安全可靠、节省土建工程量等优点;但安装精度要求高,对相关的闸门等设施的制造、安装质量也必须有较高的要求。笔者对白石水库工程11孔弧形闸门液压启闭机安装过程中的做法和注意的问题加以总结论述,旨在使这项技术能广泛应用与提高。
1液压启闭机设计特点
一是电气控制系统采用PLC程序控制和简化的常规继电器并存方式,可以实现现地PLC程序自动控制,远程集中控制和现地手动控制。二是有闸门下滑200 mm后自动复位功能,2支液压缸不同步大于等于10 mm时,自动纠偏功能;设置液压锁紧回路,闸门可以设定在任意位置停机。三是泵站备用回路,相邻2孔闸门的泵站设计了联络回路,当其中任一泵站出现问题时,只要打开相应的联络阀,另一泵站可启闭相邻孔口的闸门。四是机组备用回路,每套液压系统设有2套油泵电机组,可同时共用并互为备用,即其中一台因故障停止工作,另一台将继续工作,但运行速度减半。五是液压站采用集中布置,即油泵电机组,控制阀组与油箱做成一体化结构,液压系统总体结构先进、合理、可靠、易于维修。六是油箱和管路采用不锈钢材料,以防止管路和油箱锈蚀而污染油液,在油箱上安装有吸湿空气滤清器,以防止空气污染中的水分进入系统。设计有回油滤油器、滤油式隔板及磁铁串,使系统工作介质的清洁度得到有效保证。七是液压控制阀采用集成块结构,结构紧凑,密封性好,噪音低,减少泄露点。八是设置了手动应急关闭闸门功能。
2液压起闭机安装中质量控制
液压系统运行时很容易因系统不洁净使液压阀发生堵塞,从而影响液压系统的正常运行,所以必须采取有效措施防止安装过程中的系统污染[1-2]。白石水库中主要从以下几个方面进行控制。一是安装管路前检查设备的外露油口是否有端塞,要求安装配管前端塞不得脱落,如果有脱落,必须效仿管路清洗方法进行清洗,以免由于某个元件污染而影响整个系统的正常使用。二是液压管路焊接应优先采用氩弧焊工艺,这种焊接工艺虽然成本高,安装效率低,但可避免管子内壁出现氧化皮、焊渣等杂物而污染管路。在白石工程中为了既降低成本,又确保工程质量,采用了氩弧焊打底一周,外面用普通电弧焊补强的做法,既避免了管路污染问题,又降低了成本,提高安装效率,并满足设计强度。三是管路采用2次安装法,一次安装后拆下管路,用20%硫酸或盐酸溶液进行酸洗,在用10%苏打水充分中和,然后磷化干燥。二次安装后,整体管路进行油液循环冲洗,冲洗时将管路和阀组及液压缸分开,使管路成闭环回路连接,并接入过滤精度为20 μm的滤油机形成回路,冲洗泵的流量应不小于250 L/min,直至循环冲洗液清洁度NAS9级标准为合格。四是在注油前必须对油液进行清洁度检查,如果检查发现清洁度没有达到NAS9级标准,要求施工单位必须用滤油机进行过滤,直至达到NAS9级才能注入油箱,注入后应立即密封油箱注油孔,以免造成二次污染。
3液压启闭机双缸同步的质量控制
双吊点液压启闭机双缸能否同步直接影响整个系统的正常运行,同时也是液压启闭机设计、制造、安装行业的控制难点。白石水库监理工程师吸取了其他工程经验教训,总结了可能影响不同步的主要因素,并有针对性地从弧门、门槽埋件、液压泵站及液压缸的制造、安装上采取有效的质量控制措施,最终保证了液压启闭机同步可靠,一次调试成功。影响不同步的主要因素有:弧门制造、安装的误差,使弧门2个吊点的受力不完全一致;弧门门槽的垂直度误差,引起两侧水封及侧轮运动时磨阻力不同;2只油缸内径尺寸的公差不同,引起活塞杆移动时磨阻力不同。
液压启闭机双缸同步的质量控制措施:一是严格控制弧形闸门的制造质量。在制造过程中严格对弧形闸门的材质、结构尺寸、焊缝等认真把关;每扇闸门出厂前,在组装平台上进行模拟预组装,监理人员在验收时,重点对下主梁上的2只吊耳位置进行检查,待验收合格后方可出厂。二是严格控制闸门槽及弧形闸门的安装质量。施工单位有切实可行的施工措施和质量控制方法,并制定方案,上报监理工程师,待监理工程师批准后方可出厂。严格检查门槽的垂直度、空口尺寸和接茬处的平整度,要求门槽单元工程质量优良率达到100%,在实施过程中,要求监理人员100%进行检查。必须保证弧门门体安装达到优良,重点提高铰座轴孔倾斜度、两铰座轴线相对位移的偏差、铰轴中心至面板外缘曲率半径、两侧曲率半径相对差等检测项目的安装精度[3-4]。在同一孔构件制造和安装时,尽量减小构件制造和安装的允许偏差值,以免在制造和安装2个环节中出现累计偏差超差而影响同步运行。三是液压泵站出厂验收。对液压泵站制造的工序质量、工艺准备、原材料、分包采购、试验等进行检查监督。监理工程师重点对液压泵站功能进行试验,将系统工作压力调为设计压力16 MPa时,在阀、管道、电机、油泵工作一切正常情况下,检验活塞杆完成外伸、回缩、调速和同步功能。四是机、油、电控制系统出厂联调测试。随机抽取2支油缸总承,1台电控柜和1台液压泵站系统。将固定平行放置的2个油缸阀组用两软油管与泵站液压系统联通,泵站电器线路与电控柜线路接通,接通电源后,按液压启闭机使用说明书调试操作,以活塞杆外伸为开启闸门,活塞杆回缩为关闭闸门,在2个活塞杆吊头处安置2支开度仪传感器,完成了无荷载条件下的现地手动和自动控制操作系统,实现机、液、电联合调试试验。在试验中油缸运行很平稳,没有抖动、爬行现象,无渗露和损坏。原始记录完整真实,个别尺寸有微量超差的作了详细记载,并作对号安装,达到理想配合值。在机、油、电联调试验过程中,液压启闭机的现地手动和自动启、闭弧门功能,预置开度功能及液压启闭机的各项保护功能,均符合白石水库液压启闭机的设计和标准,液压启闭机完全具备出厂条件,方可发往工地。
4建议
辽西地区春秋两季风沙较大,需要有对外露的活塞杆、阀块、传感器起保护作用的护套,以减少风沙对其的侵蚀,延长使用寿命;白石水库为活塞杆自行设计、安装了直筒护套,这种护套本身不带伸缩节;因此启闭机运行时要拆下,汛期将护套取下,汛后重新安装,但制作成本低廉。根据白石水库溢流坝弧门冬季不运行,油箱设有油加热系统的实际情况,将原设计的航空液压油SY 1181-76 N15改为N 32抗磨液压油。这样既降低了成本,又减少了渗油量,在运行中效果很好。本系统故障显示无记忆,而且存在多个故障使用1个光子牌,建议其他使用单位在故障显示系统中应增加延时继电器,使故障显示有记忆,并增加光子牌数量,使每个主要故障都有自己的光子牌,这样可以迅速地找出故障点,极大地缩短了维修周期,使进一步提高运行的安全性。弹拉式传感器安装在油缸缸体下端,对调试和维修很不方便,应安装在缸体上端平台附近,以利于调试、维修。在调试过程中发现,弹拉式传感器的技术性能还不是很成熟,性能不稳定,有时出现钢带断裂、卡壳、零点漂移以及线路潮湿、系统屏蔽不好,使传输信号混乱,应进一步攻关完善。
5参考文献
[1] 陈满洲.对黑河泄洪洞弧形闸门采用双吊点液压启闭机的分析与看法[J].陕西水利水电技术,2001(2):8-13.
[2] 谭宗柒,黄星德.闸门双吊点液压启闭机液压同步系统分析[J].起重运输机械,2009(12):55-58.
[3] 谷鹏静,王利会.液压启闭机的日常管理与维护[J].河北水利,2008(11):27.
[4] 周岸,田勇.双吊点闸门液压启闭机同步系统概述[J].机电产品开发与创新,2006,19(4):140-142.
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