趙 俊 濤

(四川大唐國際甘孜水電開發(fā)有限公司，四川.甘孜　626001)

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論黃金坪水電站溢洪道弧門控制

趙 俊 濤

(四川大唐國際甘孜水電開發(fā)有限公司，四川.甘孜626001)

摘要：論述了黃金坪水電站溢洪道弧門開啟、關(guān)閉、弧門同步、弧門自動復(fù)位控制等功能，通過與傳統(tǒng)弧門控制對比，突出了黃金坪水電站溢洪道弧門控制的優(yōu)越性，具有重要意義及推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：弧門；開度；活塞桿；黃金坪水電站

1概述

黃金坪水電站位于甘孜藏族自治州康定市黃金坪鄉(xiāng)境內(nèi)，為大渡河干流規(guī)劃調(diào)整推薦二十二級方案中的第十一級電站，上游接長河壩水電站，下游接瀘定水電站。電站總裝機(jī)容量為850 MW，采用左岸大廠房、右岸小廠房兩個地下廠房開發(fā)的布置方式，其中左岸大廠房總裝機(jī)容量為800 MW，從水庫左岸引水發(fā)電，多年平均年發(fā)電量35億 kW·h，年利用小時數(shù)為4 370 h，主要任務(wù)為發(fā)電；右岸小廠房總裝機(jī)容量為50 MW，從水庫右岸引水發(fā)電，多年平均年發(fā)電量3.61 億 kW·h，年利用小時數(shù)為7 220 h，主要任務(wù)為承擔(dān)電站脫水段環(huán)保供水。

溢洪道位于大壩的左岸，共3孔，每孔設(shè)工作弧門一扇，工作弧門前設(shè)有檢修弧門門槽，3孔共用一扇檢修弧門門葉。工作弧門孔口尺寸為13 m×15.85 m-15.35 m(孔口寬度×孔口高度-設(shè)計(jì)水頭，下同)，底坎高程為1 460.65 m，弧門按正常蓄水位高程1 476 m設(shè)計(jì)。門型為露頂弧形弧門，采用主橫梁、斜支臂的框架型式，支鉸采用自潤滑球面滑動軸承支承。支鉸布置在底坎以上8.5 m處，支鉸高程為1 469.15 m，面板弧面半徑為18 m?；￠T為動水啟閉，可局部開啟。每孔弧門由一臺容量為2×1 600 kN的懸掛后拉式液壓啟閉機(jī)操作。

2弧門的主要技術(shù)參數(shù)、組成與結(jié)構(gòu)

2.1弧門的主要技術(shù)參數(shù)

(1)型式后拉式(油缸上支承)液壓啟閉機(jī)

(2)額定啟門力2×1 600 kN

(3)工作行程6.891 m

(4)最大行程7.19 m

(5)油缸內(nèi)徑400 mm

(6)油缸壁厚≥40 mm

(7)活塞桿桿徑220 mm

(8)上鉸點(diǎn)到下鉸點(diǎn)距離最小9.5 m，最大16.391 m

(9)啟門速度(活塞速度)0.7/0.35 m/min左右(雙速)

(10)閉門速度(活塞速度)0.7 m/min左右(可調(diào))

(11)吊點(diǎn)間距12 m。

2.2弧門的組成與結(jié)構(gòu)

2.2.1啟閉機(jī)的組成

黃金坪水電站溢洪道每個弧門配置一臺液壓啟閉機(jī)，每臺啟閉機(jī)的組成包括：油缸、支鉸座、行程檢測及限位裝置、與弧門的連接軸、液壓泵站、液壓管路系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等。

2.2.2啟閉機(jī)的主要結(jié)構(gòu)

(1)溢洪道共設(shè)三臺液壓啟閉機(jī)，每臺液壓啟閉機(jī)設(shè)置一套油泵站。

(2)油缸支鉸座用二期混凝土固定在工作弧門兩側(cè)的閘墩內(nèi)。

(3)油缸上端與支座鉸接，油缸沿水流方向擺動，支承鉸處采用知名品牌的自潤滑球面滑動軸承。

(4)活塞桿下端設(shè)有吊頭及吊頭軸，與弧門吊耳相連，吊頭的支承采用知名品牌的自潤滑球面滑動軸承。

(5)活塞桿采用陶瓷活塞桿。

(6)行程檢測采用非接觸式掃描檢測行程裝置,檢測精度≤1 mm，具有模擬和數(shù)字兩種輸出模式，防護(hù)等級為IP68。

(7)在油缸擺動的工作平面內(nèi)，油缸的擺動范圍滿足弧門啟閉全過程的要求。

(8)為保證在特殊情況下啟閉機(jī)在失去主供電源和外來備用電源的情況下仍能開啟弧門，三臺溢流壩液壓啟閉機(jī)均設(shè)一臺移動泵站。移動泵站啟門速度為0.07 m/min左右，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、攜帶方便、機(jī)動性強(qiáng)等特點(diǎn)。各液壓泵站均留有與移動泵站連接的快速接頭。

3運(yùn)行與操作

(1)每一套液壓泵站設(shè)兩臺手動變量油泵-電動機(jī)組。正常工作時，兩組油泵-電機(jī)組同時投入工作，啟閉速度為額定值；當(dāng)一套油泵-電動機(jī)組出現(xiàn)故障時，另一套仍然可以投入工作，但啟閉速度為額定值的一半。該油泵站同時設(shè)一臺移動泵站，以保證在特殊情況下啟閉機(jī)失去主供電源和外來備用電源后仍能開啟弧門。

(2)關(guān)閉弧門時，油泵-電動機(jī)組啟動，壓力油打開下腔油路閉鎖塊，弧門依靠自重下降。

(3)該機(jī)設(shè)置有上、下極限限位開關(guān)并能自動切斷油泵-電動機(jī)組電源。 如弧門需要在某一開度位置停留，操作前，可在位置控制裝置預(yù)置開度值，當(dāng)弧門到達(dá)預(yù)置開度時，自動切斷油泵-電動機(jī)組電源，下腔油路閉鎖塊投入工作。

(4)由于液壓系統(tǒng)的泄漏，要求將弧門下滑的速率控制在48 h內(nèi)下滑量不大于200 mm。

(5)弧門在全開或局開位置下滑達(dá)150 mm且兩缸行程偏差小于20 mm時，主用油泵-電動機(jī)組自動投入運(yùn)行，將弧門提升恢復(fù)原位。如果油泵-電動機(jī)組未投入運(yùn)行、繼續(xù)下滑50 mm時，將自動接通備用油泵-電動機(jī)組，將弧門提升恢復(fù)原位。此時，PLC自動向集控室及機(jī)旁發(fā)出聲光報(bào)警信號。

(6)弧門在啟閉過程中，行程指示及位置控制裝置全程連續(xù)檢測兩只液壓缸的行程偏差，當(dāng)偏差值大于10 mm時將自動糾偏；當(dāng)偏差值大于20 mm時，自動停機(jī)并發(fā)出聲光報(bào)警信號。

(7)電氣控制為三種方式:即遠(yuǎn)控、現(xiàn)地、檢修三種模式，且三種模式相互閉鎖。

4活塞桿與開度檢測裝置

過去經(jīng)常采用的傳統(tǒng)內(nèi)置式行程檢測手段有兩種：一種是鋼絲繩形式，另一種為磁感式，它們均存在一定的局限性和缺陷。鋼絲繩內(nèi)置式行程檢測裝置是將旋轉(zhuǎn)編碼器與恒力彈簧機(jī)構(gòu)組合成一種能安裝于液壓缸上蓋頂部的裝置，帶動編碼器旋轉(zhuǎn)的鋼絲繩通過連接螺釘與活塞桿頭部連接，隨活塞桿的伸出與縮回而帶動編碼器旋轉(zhuǎn)，從而檢測出油缸的行程。由于鋼絲繩易繞曲而造成測值偏差且故障率高，穩(wěn)定性差，其應(yīng)用范圍較為有限；磁感式線性位移傳感器由于受到長度的限制，無法滿足某些液壓啟閉機(jī)的行程檢測要求，而且當(dāng)液壓缸的布置形式為傾斜或水平時，傳感器就會產(chǎn)生一定的自由撓度，從而直接影響到行程檢測的精度；另外，其必須且只能安裝于液壓缸上蓋頂部，活塞桿中間也必須留有用于安裝線性位移傳感器的長孔。鑒于以上因素，磁感式線性位移傳感器的應(yīng)用范圍也較為有限。上述兩種內(nèi)置式行程檢測裝置不但外形較大、必須有充裕的空間方能使用，而且安裝過程較為麻煩，特別是在檢修時，需要將液壓缸上蓋打開，整個過程費(fèi)時、費(fèi)力。

黃金坪水電站溢洪道弧門液壓啟閉機(jī)采用了一種輸出脈沖信號的傳感器與帶內(nèi)置式行程檢測裝置的陶瓷活塞桿相結(jié)合使用的行程檢測方式，其可以解決以往行程檢測的不足之處。這種集成于陶瓷活塞扦上的內(nèi)置式行程檢測裝置可以直接檢測出活塞桿的位移而不需轉(zhuǎn)換，故不存在累積誤差，所以其行程檢測長度不受限制，任意行程均可檢測，而且其檢測精度可以達(dá)到1 mm；另外，由于其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，只需直接安裝于液壓缸的下端蓋上，在液壓缸外部不需要增設(shè)另外的裝置，因此檢修非常方便，不僅保證了黃金坪水電站溢洪道弧門的開度檢測精度，提高了其防腐耐磨性能，也為后續(xù)的檢修維護(hù)工作帶來了很大的方便。具體原理如下：

陶瓷活塞桿內(nèi)置式行程檢測裝置是在活塞桿基體上加工溝槽，采用脈沖信號的傳感器對活塞桿進(jìn)行行程檢測。其具體方法是：先在活塞桿基體表面加工等距離的、具有一定深度的溝槽，然后在其表面噴涂陶瓷材料。其原理是由于活塞桿基體具有導(dǎo)磁性，而表面噴涂的陶瓷材料是非金屬

材料，不具有導(dǎo)磁性，當(dāng)傳感器通過高低不一的溝槽時，氣隙是不一樣的，氣隙的變化將引起磁阻、磁場和電流等的變化而輸出脈沖信號，傳感器就可以檢測出活塞桿基體上溝槽的間距，而活塞桿基體上的溝槽是等距離的，從而可以將其轉(zhuǎn)換成活塞桿的行程。

5結(jié)語

黃金坪水電站溢洪道弧門已于2015年6月安裝調(diào)試完成，從6個月以來的運(yùn)行情況看，設(shè)備開度測量精度、弧門控制等完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，為黃金坪水電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，亦為今后類似工程設(shè)計(jì)與施工提供了很好的參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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(責(zé)任編輯：李燕輝)

趙俊濤(1989-)，男，河南洛陽人，助理工程師，學(xué)士，從事水電廠技術(shù)與管理工作.

作者簡介:

文章編號:1001-2184(2016)02-0022-02

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

中圖分類號:TV7;TV737

收稿日期:2015-12-31