向家坝闸门液压系统优化浅析.pdf

第4 O卷第 1 0期 2 0 1 4 年 1 0月 水 力 发 电 向 家 坝 闸 门 液 压 系 统 优 了 匕凌 析 周显壤 ，马 贵 ，谢 明 向家坝水力发 电厂 ，四川 宜宾 6 4 4 6 1 2 摘要 向家坝水电站 曾经 出现机组快速 门在闸门全开做防动措施时液压系统漏油 的现象 。通 过分 析得 到 ，气温 上 升较 快是此次快速 门油压异常升高 的直接原 因 ，而 回油管路 上球阀关闭则是本 次漏油的关键所在 。根 据漏油原 因， 提出优化 液压系统防动操作措施 、增 加回油箱漏油监视 、监视液压 系统油缸压力 变化 、改进安装工艺及油品等改进 措施 。 关键词 闸门 ；液压 系统 ；防动措施 ；优化 ；向家坝水 电站 An a l y s i s a n d Op timi z a ti o n o n An t i m o v i n g M e a s u r e s o f Hy d r a u l i c S y s t e m f o r Ga t e s i n Xi a n g j i a b a Hy d r o p o e r S t a ti o n ZHOU Xi a nr a n g ，MA Gui ，XI E Mi n g X i a n g j i a b a H y d r o p o w e r P l a n t ， Y i b i n 6 4 4 6 1 2 ， S i c h u a n ， C h i n a Ab s t r a c t T h e h y d r a u l i c s y s t e m o f f a s t g a t e s i n Xi a n g j i a b a H y d r o p o w e r S t a t i o n a p p e a r s o i l l e a k a g e w h e n t h e a n t i mo v i n g me a s u r e s a r e c a r r y i n g o u t f o r t h e f u l l o p e n e d g a t e ． T h e a n a l y s e s s h o w t h a t t h e r a p i d t e mp e r a t u r e r i s e i s t h e d i r e c t c a u s e o f a b n o r ma l r i s e o f o i l p r e s s u r e ．a n d t h e s h u t o ff o f K 0 8 b a l l v a l v e i n r e t u m p i p e i s t h e k e y o f t h i s o Ⅱ l e a k a g e ．Ac c o r d i n g t o l e a ka g e c a u s e s ，t h e a nt i mo v i n g me a s ur e s o f h y dr au l i c s ys t e m a r e i mpr o v e d b y o pt i mi z i ng t he a n t i mo vi n g o pe r a t i o ns o f h y d r a u l i c s y s t e m， i n c r e a s i n g t h e 0 i l l e a k a g e mo n i t o r o f r e t u r n o i l t a n k ， mo n i t o r i n g t h e p r e s s u r e c h a n g e s o f h y d r a u l i c s y s t e m a n d h y d r a u l i c c y l i n d e r a n d i mp r o v i n g i n s t a l l a t i o n p r o c e s s a n d o i l q u a l i t y ． Ke y Wo r d s g a t e ； h y d r a u l i c s y s t e m； a n t i - m o v i n g m e a s u r e ； o p t i mi z a t i o n ； X i a n g j i a b a H y d r o p o w e r S t a t i o n 中 图分 类 号 T H1 3 7 文 献 标 识 码 B 文 章 编 号 0 5 5 9 9 3 4 2 2 01 4 1 0 0 0 9 9 0 3 向 家坝 水 电站 安 装 有 8台 8 0 0 MW 混 流式 水 轮 发 电机 机 组 ，其 中右 岸 4台 机组 为地 下 厂 房 ，左 岸 4台 机 组 为 坝 后 式 厂 房 。 泄 洪 建 筑 物 位 于 河 床 中 部 略 靠 右 侧 ． 南 1 2个 表 孑 L、 1 0个 中孑 L 组 成 。 向 家 坝水 电站 共 有 3 3套 闸 门液 压 启 闭机 系 统 ， 其 中 进 水 口快 速 门 8套 、中孔 1 0套 、表 孔 1 2套 、 排 沙 洞 3套 。 闸 门 液 压 启 闭 机 系 统 对 电 站 机 组 运 行 及 防 洪 安 全 起 着 至 关 重 要 的 作 用 。 2 0 1 3年 6月 ， 向 家 坝 电 站 一 台 机 组 进 行 检 修 ， 快 速 门 在 全 开 状 态 下 做 防 动措 施 ．以方 便 维 护部 门对 闸门进 行 检 修 。数 天 后 ，检杏 发 现 液 压 启 闭机 补 油 管 球 阀 连接 法 兰 漏 油 。 油 液 成 股 流 出 ， 进 一 步 检 查 发 现 一 球 阀 密 封 垫 破 裂 ，本 次 漏 油 量 约 2 4 0 0 L。 针 对 此 次 出 现 的 问 题 ，探讨 闸 门在 全 开 、全 关 时 的防 动措 施 以保 证 闸 门液 压 系统 正 常 运 行 ．保 障机 组 及 泄 洪设 施 正 常 运 行 显得 尤 为重 要 。 冈 各 闸 门液 压 系 统 的原 理 类 似 ， 本 文 通 过 分 析 进 水 口 快 速 门 液 压 系 统 原 理 来 探 讨 如 何 优 化 闸 门 在 全 开 、全 关 时 的 防 动 措 施 及 液 压 系 统 的 改 进 措 施 。 1 快速门启闭机组成及液压系统工作原理 1 ． 1启 闭机组 成 向家 坝水 电站 每 台机 组 进 水 口布 置 一 道 快 速 闸 门 ，用 于 机 组 停 机 时 导 叶 无 法 关 闭 或 过 速 时 动 水 快 速 闭 门 、相 关 设 备 检 修 时 挡 水 。 每 道 闸 门 布 置 1台 快 速 门 液 压 启 闭 机 ， 由 1个 液 压 泵 站 驱 动 和 控 制 。 液 压 启 闭 机 总 体 布 置 形 式 为 单 吊 点 、尾 部 球 面 法 兰 支 承 ，垂 直单 作 用 油 缸 。每 个 液 压泵 站设 2台手 动 变量柱 塞 油泵一电动机 组 ，互 为热备 用 。 回油 箱设 置 油 缸 无 杆 腔 补 油 回 路 ， 补 偿 闸 门 在 开 启 状 态 下 油 缸 收稿 日期 2 0 1 4 0 8 1 4 作 者简介 周 显壤 1 9 8 5 一 ，男 ，贵州 黎平人 ，T程 师 ，主要 从事水 电站运行管理 作． 和 液 压 系 统 的 泄 漏 ．避 免 油 缸 的 无 杆 腔 产 生 负 压 对 液压 系 统 及油 缸 造成 损 坏 ，同时 快 速 门设 置 有全 开 位机 械锁 定 装置 ，以确 保 可 以 固定 在 全 开 位 置 。液 压 系 统 还 设 有 管 路 油 压 监 视 装 置 及 压 力 开 关 ．监 视 闸 门在 各 种 运 行 工 况 下 的状 态 ，保 证 设 备 的 正 常 运 行 。 1 - 2液压 系统 工作原 理 液压 系统 工作 原 理 见 图 1 ，快 速 门 主要 有开 启 、 慢速 闭 门 、快速 闭 门等几 种运 行工 况 。 1 开 启 闸 门 。 正 常 启 门 时 ， 首 先 YV1得 电 ， 同 时 1号 油 泵 启 动 ．延 时 1 0 S启 动 2号 油 泵 ．再 延 时 4 S后 ，YV1失 电 ， 系 统 升 压 ，YV3得 电 液 压 油 经 插 装 阀进 入 油缸 有 杆 腔 ，无 杆 腔 油 液 经 插 装 阀 、 回油 滤 油 器 流 回 油 箱 。 2 慢 速 闭 门 。 慢 速 闭 门 时 ，油 泵 启 动 ， 电 磁 铁 YV6得 电 ，闸门靠 自重下落 关 闭 ，油缸 下 腔 的油 液经 节 流孔 板 、插装 阀 回到油 箱 ，闭 门速 度 由插 装 阀控 制盖板 调节 ，同时油 箱经单 向阀 向上 腔补 油 3 快 速 闭 门 。 快 速 闭 门 时 ， 油 泵 不 启 动 ， 电 磁 铁 YV2得 电 或 打 开快 速 闭 门手 动 阀 K1 3 ，闸 门 靠 自重 下 落 关 闭 ． 油 缸 下 腔 的 油 液 经 节 流 孔 板 、 插 装 阀 回 到 上 腔 形 成 差 动 回 路 ． 同 时 油 箱 经 单 向 阀 向 无 杆 腔 补 油 。 2 液压系统漏油原因分析 闸门液压 系统 漏油 一般 有 以下几个 原 冈 1 管 路 质 量 差 ，在 安 装 或 更 换 液 压 管 路 时 ，如 果 存 液 压 系统 中 安 装 了 劣 质 管 路 或 密 封 垫 ， 南 于 其 承 压能力低 、使用寿命短 ，使用时间不长就会l 现漏油。 2管路 弯 曲不 良 ，在装 配 硬 管 的过 程 巾 ，不 按 规定 弯 曲半 径使 管 路 弯 曲 ．会使 管 路 产生 不 同的 弯 曲 内应 力 ，在 油 压 的 作 用 下 会 逐 渐 发 生 渗 漏 。 3 液 压 管 路 疲 劳 破 坏 或 老 化 ， 如 果 液 油 受 到 污染 ．会 使 油管 受 到磨 损 和腐 蚀 ，加速 管 路 的破 裂 而 漏 油 。 4 油温 温升 过快 ，引起 管路 内 力异常 变化 ， 图 1 进 水 口快 速 门 液压 系 统原 理 ， 业嵌， 叮l - J刁 、 I TJI J， D‘ ，J ， Ll ，u I u／． - K, I ， 当部 分 薄 弱环 节 不 能 承 受该 压 力 时 ．会 出现 破 裂 发 生 漏 油 本 文 所 述 机 组 快 速 门 漏 油 事 件 发 生 在 快 速 门 全 开 做 防 动 措 施 时 ，当 时 的 防动 措 施 共 关 闭 了 K1 1 、 K0 7、K0 8阀 门 。 通 过 分 析 ，此 次 漏 油 事 件 是 由于 当 时 气 温 上 升 较 快 ．环 境 温 度 由 2 0℃上 升 至 3 2℃ ． 导 致 无 杆 腔 油 液 因 温 度 上 升 膨 胀 ， 压 力 升 高 后 无 法 泄 压 ，球 阀密 封 为 橡 胶平 垫 ，是 液 压 系 统 的薄 弱 部 件 ，压力 过大 导致 平整 密封 被挤 出 ；此 外 ，理 论 上 ， 当上 腔 及其 回油 路压 力 达 到 1 MP a左 右 时 ，压 力 会 经 过 YV6溢 流 阀泄 压 ，但 因回油 管路 上 K0 8球 阀关 闭 。溢 流 阀 主 阀 芯 动 作 后 不 能 打 通 主 回 油 管 路 ． 导 致 上 腔 及 其 回油 路 压 力 随 着 温 度 变 化 而 很 快 增 大 ， 最 终 导 致最 薄 弱 的密 封垫 宣 泄 压 力 ，出现 漏 油 。综 上 所 述 ，气 温 上 升 较 快 是此 次 快 速 门油 压异 常升 高 的 直 接 原 【 大 ] ， 而 回油 管 路 上 K0 8球 阀关 闭 则 是 本 次 漏 油 的 关 键 所 在 3 液压系统防动措施优化及改进措施 3 ． 1 防动 措施 优化 闸 门 做 防 动 措 施 的 目 的 是 保 证 闸 门 在 某 一 状 态 下 不 会 出 现 误 动 。保 证 检 修 作 业 人 员 的 人 身 安 全 及 设 备 安 全 。～般 主要 有 全 关 、全 开 、局 部 开启 几 种 状态 下 需 要 做 防 动措 施 ，下 面 以快 速 门液 压 系统 为 例 探 讨 几 种 状 态 下 的 防 动 措 施 。 1 快 速 门全 关 防动 措 施 ① 全开 快 速 门快 速 闭 门手 动 阀 Kl 3 ；② 全 关 快速 门油 泵 总 出油 阀 K 0 7 ； ③ 将 快 速 门 两 俞油 泵 电机 断 引 。快 速 门在 全 关 时 ， 将 快 速 闭 门 手 动 阀 K1 3打 开 。油 缸 有 杆 腔 接 通 回 油 ，同 时关 闭油 泵 总 油 阀 K0 7，可 确 保 快 速 门在 全 关 状 态 不 会 误 动 2快 速 门液 压 肩 闭 机 开启 状 态 ① 全 关 快速 门油 泵 总 出 油 阀 K 0 7；② 全 关 快 速 门油 缸 有 杆 腔 阀 门 Kl l 阀 ；③将快速门两 台油泵电机断引；④ 快速 门 液 压 启 闭 机 在 全 开 状 态 ，如 有 人 在 闸 门下 方 作 业 ， 则 上机 械 锁定 无 检修 特 殊要 求 情况 下 应保 持 油缸 无 杆腔 相连 阀门 K0 8、K0 9、K1 2在 开启 状 态 ，在 快 速 门全 关状 态 下 应保 持 油缸 有 杆 腔 相连 阀门 K1 1在 开 启 状 态 ，保 证 当油 缸压 力 异 常 升 高 时油 可 以直 接 回 至 回 油 箱 。 综 上 ， 当 闸 门 在 全 关 状 态 时 ，液 压 系 统 的 防 动 措 施 需 要 保 证 有 杆 腔 无 压 力 油 源 进 入 ， 防 止 闸 门 出 现 误 开 ， 故 需 要 关 闭 油 泵 总 出 油 阀 。 当 闸 门 在 全 开 或 局 部 开 启状 态 时 ．将 油泵 总 H { 油 阀及有 杆 腔管 路 阀 门 关 闭 ， 同 时 保 证 无 杆 腔 排 油 管 路 通 畅 ， 即 可 保 证 闸 门不 会 出现 误 动 ， 同时 防止 在 环 境 温度 突变 时 的 液 压 系 统 漏 油 。 3 _ 2增 加 回油箱 漏油 监视 由 于 快 速 门 液 压 系 统 主 油 箱 液 位 模 拟 量 信 号 未 接 入监 控 系统 ，计 算 机 监 控 系统 无 法监 视 主 油 箱液 位 的实 时值 ，而监 控 报 出 “ 液 位 异 常 ”信 号 需 主油 箱 液位 降 至 液位 过 低 值 4 0 0 mm ， 由于 液 压启 闭 机 的 自身 系 统 特 性 ， 当 机 组 正 常 运 行 时 快 速 门 处 于 全 开 位 ，此 时 的油箱 液 位 在最 高 位 约 1 0 0 0 mm ， 若 此 时 出现 油 液异 常 泄 漏情 况 ．系统短 时 间 内将 无 法 报 出故 障信 号 ，这 对 快 速 门 的正 常运 行 ．尤 其是 快 闭 的 性 能 有 重 要 影 响 。 针 对 该 情 况 在 快 速 门 电 控 程 序 中增 加 液 压 油泄 漏 监 视 功能 ， 即在 闸 门正 常持 住 工 况 下 ，当主 油箱 液位 下 降量 达 到设 定 值 时 ，发 出开关 量 报 警 信号 ，并 传送 至 监 控 系统 ，从 而实 现 远 端对 快速 门液 压 系统漏 油情 况 的监视 。 3 ． 3监视 液压 系统及油 缸压 力变 化 油 缸 无 杆 腔 及 有 杆 腔 均 设 置 有 压 力 表 及 压 力 开 关 。用于 对 油 缸 压力 进 行 监视 及 报 警 ，在 液 压 系统 做 了防 动措 施 时 ，需 加 强 对压 力 的监 视 ，如 出现异 常信号 ，及 时进 行现 场检 查 ，排除 故 障。 3 ． 4安装工 艺及 油 品改进 1 补 油管 球 阀 K1 4与 逆止 阀安 装位 置 由于 安 装 空 间 问 题 颠 倒 了位 置 ，这 与 原 设 计 不 符 ， 如 该 逆 止 阀安装 在 无 杆腔 与 K1 4之 间 ，漏油 部 分可 能 在其 他 薄 弱 位 置 ， 或 压 力 异 常 升 高 可 能 引 起 油 缸 抬 机 ， 对 油 缸 造 成 损 坏 。 2 增 加 密 封 垫 的 耐 受 压 强 、更 换 油 品 ，减 小 油 的体 积 膨胀 系 数 。防止 出现 油 温升 高 引起 漏 油 现 象 。 4 结语 向家 坝 水 电 站 所 处 地 理 位 置 较 为 复 杂 ，季 节 温 差 及 早 晚 温 差 均 较 大 ， 容 易 引 起 闸 门 液 压 系 统 的 油 温 、油 压 变 化 ，故 在 日常 工 作 中 还 需 考 虑 这 些 因 素 带 来 的影 响 。在检 修 工 作 做 防动 措 施 时需 要 根据 实 际情 况 合 理 安排 ，并 加 强巡 检 、监 视 ，以保 证 闸 门 系统 的安 全 可靠 ，保 障机组 及大 坝安 全 。 参考 文献 [ 1 ]张才庭 ，董超 ，董友龙 ，等． 液压肩 闭机 的 日常管理和 常见故 障 维护 [ J ] ． 治淮 ，2 0 1 2 ， 8 2 3 2 5 ． 『 2 ]齐正龙 ，杨新伟． 气温变化对液压启闭机影响 的研 究[ J ] ． 水 力发 电， 2 0 0 3 ， 2 9 7 5 6 5 7 ． 『 3 ]沈燕萍 ，金晓华． 水 口水 电站进水 口快速 闸门启 闭机液压 系统改 造设计简介 [ J ] ． 大坝与安全 ， 2 0 1 2 6 8 1 0 ． 责任 编辑焦雪 梅 W a r e r P o w e r V o z ． 4 0 N o ． 1 0 扣 圃