紫坪鋪工程沖沙洞事故門無重閉門液壓系統(tǒng)改造

葛 凱， 付 雄 葦

(1.四川省紫坪鋪開發(fā)有限責(zé)任公司，四川 成都 610091；2.華電金沙江上游水電開發(fā)有限公司蘇洼龍(昌波)分公司，西藏 昌都 854514)

紫坪鋪工程沖沙洞事故門無重閉門液壓系統(tǒng)改造

葛 凱1， 付 雄 葦2

(1.四川省紫坪鋪開發(fā)有限責(zé)任公司，四川 成都 610091；2.華電金沙江上游水電開發(fā)有限公司蘇洼龍(昌波)分公司，西藏 昌都 854514)

對紫坪鋪水利樞紐沖沙洞事故檢修門液壓系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)施并應(yīng)用于長行程、多節(jié)拉桿連接平面閘門的無重閉門檢修工況，不但保障了原有液壓系統(tǒng)在閘門操作過程中的固有安全穩(wěn)定狀態(tài)，而且提高了事故檢修閘在檢修狀態(tài)下拉桿的拆裝速度和穩(wěn)定性，提高了檢修效率，可為類似拉桿連接液壓啟閉平面閘門檢修提供參考。

事故檢修門；液壓管路；無重閉門；拉桿；改造；紫坪鋪工程

1 概 述

紫坪鋪水利樞紐工程位于四川省成都市西北60余km的岷江上游，是一座以灌溉和供水為主，兼有發(fā)電、防洪、環(huán)境保護(hù)、旅游等綜合效益的大(1)型水利樞紐工程。樞紐泄洪設(shè)施由兩條泄洪排沙洞和一條沖沙放空洞組成，其中沖沙放空洞進(jìn)口位于進(jìn)水口中間，進(jìn)口設(shè)置一潛孔平面事故檢修門，門葉分為上下兩節(jié)，門葉上方配置加重箱，止水方式為前止水，閘門通過24節(jié)拉桿與液壓啟閉機(jī)活塞桿連接，閘門運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性對整個樞紐以及下游的安全十分重要。針對該閘門無重閉門工況，筆者對其液壓系統(tǒng)改造情況進(jìn)行了分析。

2 閘門運(yùn)行工況及其存在的問題

2.1 正常啟閉運(yùn)行

紫坪鋪水利樞紐沖沙放空洞事故檢修門的啟閉操作由一臺4 000 kN-6.2 m液壓啟閉機(jī)完成，該液壓啟閉機(jī)由一套液壓缸總成及機(jī)架總成、一套液壓控制閥組、一套液壓泵站設(shè)備、一套電控設(shè)備和一套管道及附加設(shè)備組成，其技術(shù)參數(shù)見表1。

2.2 檢修工況運(yùn)行

根據(jù)沖沙放空洞事故檢修門運(yùn)行情況，當(dāng)需要對其進(jìn)行大修時，需逐節(jié)拆除拉桿并提升閘門至檢修平臺，此時液壓啟閉機(jī)活塞桿與拉桿及閘門解除連接后，需單獨(dú)伸出活塞桿進(jìn)行閉門操作以連接下一節(jié)拉桿，此工況為檢修無重閉門工況。

2.3 存在的問題

表1 啟閉機(jī)技術(shù)參數(shù)表

紫坪鋪水利樞紐沖沙放空洞事故檢修門門葉、加重箱、拉桿以及換向吊頭合計(jì)重達(dá)2 215 kN，考慮到樞紐進(jìn)水口配置的雙向門機(jī)最大啟門力為2 000 kN，在檢修無重閉門工況下，閘門的拆裝工作均需用到液壓啟閉機(jī)，然而，在原有的液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)上已不能滿足該工況的工作效率，因此，針對該閘門檢修無重閉門工況存在的問題，必須對液壓系統(tǒng)進(jìn)行改造，筆者對該改造項(xiàng)目進(jìn)行了分析論述。

3 液壓系統(tǒng)的改造

3.1 液壓系統(tǒng)分析

沖沙放空洞事故檢修門液壓啟閉機(jī)液壓原理見圖1。

由圖1可知，關(guān)閉閘門操作的液壓系統(tǒng)運(yùn)行流程為：電磁閥YV1通電，空載啟動液壓泵電動機(jī)組，延時10 s左右，電磁閥YV1斷電，YV2、YV4通電，壓力油打開2.1液控單向閥，液壓缸有桿腔油液經(jīng)1.1調(diào)速閥調(diào)節(jié)閉門速度后進(jìn)入液壓缸無桿腔，同時壓力油經(jīng)3.1順序閥向液壓無桿腔補(bǔ)油。上述閉門操作是依靠閘門、加重箱、拉桿、液壓活塞桿等設(shè)備自重情況下進(jìn)行的，系統(tǒng)供給的油液流經(jīng)順序閥3.1后部分補(bǔ)給于無桿腔，部分經(jīng)單向閥4.1流回油箱。表2為沖沙放空洞事故檢修門實(shí)際閉門操作中部分運(yùn)行統(tǒng)計(jì)參數(shù)。

圖1 沖沙放空洞事故檢修門啟閉機(jī)液壓原理圖

表2 沖沙放空洞事故檢修門閉門操作運(yùn)行參數(shù)表

由上述沖沙放空洞事故檢修門閉門運(yùn)行情況可知，實(shí)際運(yùn)行中閉門速度約為0.4 m/s，結(jié)合表1中的啟閉機(jī)參數(shù)以及圖1，可以計(jì)算出閉門工況下系統(tǒng)液壓油流經(jīng)順序閥3.1后補(bǔ)給無桿腔的流量q補(bǔ)，根據(jù)差動液壓缸流量參數(shù)計(jì)算公式：

(1)

帶入數(shù)據(jù)V閉門=0.4m/s，d活塞桿=0.26m到公式(1)，由式(1)可知：q補(bǔ)=21.24L/min；沖沙放空洞事故檢修門液壓系統(tǒng)油泵為定量柱塞泵，其額定流量為150L/min，由此可見，閉門工況下，液壓系統(tǒng)提供的液壓油少部分補(bǔ)給無桿腔，大部分經(jīng)插裝壓力控制閥5.1和單向閥4.1流回油箱。

綜上所述，閉門操作時，系統(tǒng)供給的液壓油大部分經(jīng)單向閥4.1流回油箱，因原液壓回油管路單向閥4.1處的壓力值小于無桿腔的壓力值，加之沖沙洞事故檢修門液壓啟閉機(jī)在無重閉門工況下卸除閘門、加重箱、拉桿負(fù)重，完全依靠活塞桿自重進(jìn)行伸出以連接下一節(jié)拉桿更是非常緩慢，因此，需要對沖沙洞事故檢修門液壓系統(tǒng)管路進(jìn)行優(yōu)化改造，以適應(yīng)事故檢修門大修拉桿拆裝工作的無重閉門工況。

3.2 改造方案

綜合考慮以下因素：改造優(yōu)化后的方案啟用頻率較小，且僅應(yīng)用于沖沙洞事故檢修門大修時的無重閉門工況；鑒于該閘門為前止水，正常運(yùn)行時應(yīng)保證其原有的運(yùn)行速度，以確保水封及支承結(jié)構(gòu)在工作段的運(yùn)行安全，且須保證沖沙放空洞在樞紐防洪供水時能精確投用，這就需要保持原有液壓系統(tǒng)仍能不受干擾地平穩(wěn)運(yùn)行。因此，根據(jù)上述3.1液壓系統(tǒng)分析，可從系統(tǒng)補(bǔ)給無桿腔液壓油考慮，在圖1中回油管路單向閥4.1前①標(biāo)識處并聯(lián)增設(shè)一壓力控制回路，對系統(tǒng)供給流經(jīng)順序閥3.1后的液壓油形成回油背壓回路，使得系統(tǒng)供給的大部分液壓油能流向無桿腔，以加快活塞桿的伸出速度；為避免改造后的回油管路對日常閘門操作運(yùn)行穩(wěn)定性造成影響，背壓回路采用與圖1PQT裝置類似的并聯(lián)增設(shè)支路布置型式；同時考慮無重閉門工況的運(yùn)行頻次較低且檢修工況下對活塞桿伸出速度的精度要求不高，背壓回路選用上海立新液壓DB10-1-50/5型直動式溢流閥。綜上分析，在保障原有液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，從經(jīng)濟(jì)、改造方案實(shí)施便捷、不對原有液壓系統(tǒng)造成干擾影響的前提出發(fā)，確定實(shí)施該改造方案，并聯(lián)增設(shè)回油背壓管路改造實(shí)施方案和改造后的液壓回油管路實(shí)際圖見圖2。

(a)改造示意圖 (b)改造后的液壓回油管路圖圖2 無重閉門工況改造方案示意圖

紫坪鋪水利樞紐沖沙放空洞事故檢修閘液壓系統(tǒng)管路在完成以上改造項(xiàng)目后，可關(guān)閉如圖2所示的6.1(3331)截止閥，開啟7.1(3351)截止閥，并通過調(diào)節(jié)8.1溢流閥進(jìn)行閘門大修無重閉門操作，既保證了原有液壓系統(tǒng)不受影響，又可滿足該工況下的檢修作業(yè)效率，該改造項(xiàng)目達(dá)到了預(yù)期效果。

4 結(jié) 語

紫坪鋪沖沙放空洞事故檢修門無重閉門工況液壓改造項(xiàng)目的實(shí)踐應(yīng)用，適應(yīng)了多節(jié)拉桿連接、長行程平面閘門的檢修工況，改造方案采用并聯(lián)增設(shè)液壓回油支路型式，保留了原設(shè)計(jì)液壓回油管路，分別投用于不同工況，原液壓回油管路確保了樞紐閘門的啟閉穩(wěn)定性不受影響，新增設(shè)的并聯(lián)液壓回油管路投用于無重閉門工況，提高了閘門檢修時多節(jié)拉桿的拆卸和安裝效率。同時，改造項(xiàng)目實(shí)施工期短、投資小、對液壓泵站設(shè)施設(shè)備干擾?。恍吕弦簤汗苈藩?dú)立運(yùn)行，操作切換便捷，為同類液壓啟閉拉桿連接式平面閘門檢修的無重閉門操作提供了經(jīng)驗(yàn)和參考。

葛 凱(1989- )，男，四川仁壽人，助理工程師，碩士，從事水工金結(jié)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)技術(shù)與管理工作；

付雄葦(1989- )，男，四川內(nèi)江人，助理工程師，學(xué)士，從事水電工程建設(shè)技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2017- 01- 10

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