嵌入（内置）式液压启闭机设计

2015-03-25张春丰

东北水利水电 2015年8期

周兵，张春丰，袁伟

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021）

1 概述

液压启闭机作为水电工程启闭设备中一种，依据工程部位及使用功能不同布置形式多种多样。

大藤峡水利枢纽为日调节水库，泄水系统分别设在黔江主坝和南木江副坝两处。黔江主坝设有3个泄水高孔和18个泄水低孔，南木江副坝设有2个泄水低孔，共设23孔。主坝泄水高孔两侧共设18个泄水低孔，泄水高孔左侧设有7孔泄水低孔，右侧设有11孔泄水低孔。泄水低孔堰顶高程为22.0m，孔口净宽10.0m，闸门检修平台既坝顶高程为64.0m，每孔泄水低孔均设一道事故闸门、一道工作闸门和一道检修闸门

基于工程总体布置对空间尺寸的限制，工程对坝面或闸门检修平台整洁、美观的要求，其它设备布置相互之间空间的要求，选择布置在平面闸门门槽内的液压启闭机操作运行泄水低孔工作闸门作为工程综合比选的一种方案。

2 布置

此工程工作闸门采用嵌入式液压启闭机布置方式，平面闸门为双吊点，每扇平面闸门由1台（套）2×4000kN液压启闭机操作运行，工作行程19m。两机架分别布置在电站泄洪坝段工作闸门孔口两侧门槽上部闸门检修平台64.00m高程上。两油缸分别布置在相应的机架上，通过液压启闭机机架垂直安装在工作闸门边梁内。液压启闭机上端通过液压缸上的球面法兰自由状态落在固定在液压启闭机支架上的球面底座上，液压启闭机活塞杆下端穿过闸门边梁底板（为液压机与闸门连接在结构设计上设置了专用的闸门边梁底板）采用专用螺母通过螺纹连接方式固定在边梁底板上，液压启闭机与闸门连接方式可采用销轴或螺纹连接，螺纹连接方式较销轴连接方式在空间尺寸上更小，使液压启闭机缸体部分结构更加紧凑，由于闸门结构空间尺寸的限制，选择螺纹连接方式可满足工程布置要求。边梁设置套筒，用于保护缸体及其附件，同时由于边梁开孔应等强度补强。布置上闸门完全开启时，闸门顶部不超出门槽。闸门埋件制造、安装应严格按DL/T5018-2004《水电水利工程钢闸门制造安装及验收规范》执行，尺寸超差在启门过程中将对液压机产生较大的侧向力，易破坏。检修时应利用坝顶门机将闸门及液压机分别吊至闸门检修平台以上进行。

依据启闭容量、调度方式及布置方式，此嵌入式液压启闭机采用1机1站的操作运行方式。泵站布置在闸墩上，配有一套现地控制系统，并预留远程接口，可传送液压机行程、系统压力、液压油温度等信号至中控室，对液压机进行远程控制。

3 工作原理及系统配置

嵌入式液压启闭机液压系统原理与常规双吊点平面闸门液压启闭机相同，通过液压系统可以实现开启闸门、关闭闸门、油缸安装检修、闸门启闭同步纠偏、闸门自动回复等工况。同时液压系统具有液压泵工作异常、液压系统工作压力过高或过低、液滤油器堵满、油箱液位过高或过低、油箱油温过高、声光报警等保护功能。

嵌入式液压启闭机对闸门门槽制造、安装精度的要求更加严格，所以液压系统同步纠偏设计精度随之提高。液压系统同步纠偏回路一般情况下采用节流阀、方向阀、比例方向阀、伺服回路等，伺服回路造价较高，节流阀、方向阀调节精度较低，同步纠偏回路选择比例方向阀既经济又满足本液压机使用条件。

整体系统的配置设计及结构设计在满足工程需要的前提下，突出显了设备的安全、可靠、检修周期长等特点。在选择泵、阀件及其附件时选取了国内外知名公司的优质产品，设计出一套高性能液压启闭设备。

4 行程检测装置

行程检测装置是液压启闭机重要的部件之一，通过对液压启闭机行程测量直接或间接反应各种闸门的开度，同时也可根据需要对闸门启闭及开度进行控制，这对工程来说至关重要。

液压启闭机行程检测装置有内置式磁致伸缩位移传感器、内、外置钢丝绳、钢带绝对式编码器、静磁栅闸门开度仪及与陶瓷活塞杆配套使用的行程检测装置等多种形式。内置式磁致伸缩位移传感器适合行程在5m以下液压机，安装结构较复杂，信号电缆出线在液压机上端盖；内、外置钢丝绳、钢带绝对式编码器所占用空间尺寸较大，信号电缆出线在液压机上端盖；静磁栅平面闸门开度仪，其属于数字化直线绝对位移传感器。信号电缆出线在闸门上端。静磁栅尺固定在门槽上，测量杆安装在闸门上，静磁栅尺通过自适应门体晃动机构与测量杆无接触配合安装，直接显示闸门启升高度；安装于油缸内部与陶瓷活塞杆配套使用的行程检测装置（包括编码器和计数卡），直接测量活塞杆的运行行程。信号电缆出线在闸门上端。综合嵌入式液压启闭机布置特点、闸门布置及运行使用情况、传感器出线方式等因素，内置式磁致伸缩位移传感器和内、外置钢丝绳、钢带绝对式编码器不适用此液压机。可选择静磁栅闸门开度仪及与陶瓷活塞杆配套使用的行程检测装置作为嵌入式液压启闭机行程检测装置。