向家坝水电站门式启闭机液压抓梁密封改造.pdf

第4 O卷第 1 0期 2 0 1 4 年 1 0月 水 力 发 电 向家坝水 电站 门式启 闭机液压 抓 梁密封 改造 瞻 向家坝水 力发 电厂 ， 跃 四川宜宾6 4 4 6 1 2 摘要 向家 坝水 电站采用 门机液压 自动抓梁启 闭闸门 ，整个过程均在水下作业 。门机的抓梁 曾发生多次密封性能 不 良导致抓梁 部件烧毁 的情况 ，直接影响 了闸门的正常启闭 ，针对此问题 ，根据抓梁 的密封结构与形式 ，提 出了其 插座组 由单层 密封全部改为双层密封并加装进 水检测装置 、插头 由灌胶密封改为灌注石蜡密封 的改造措施 ，以大大 提高抓梁 的密封性能 ，保障设备 的安全运行。 关键词 液压抓梁 ；密封 ；改造 ；向家坝水电站 T r a n s f o r ma t i o n o n t h e S e a l o f Hy d r a u l i c Gr a b b i n g B e a m o f Ga n t r y Ho i s t i n X i a n g j i a b a Hy d r o p o w e r S t a t i o n TANG Yue 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 a u t o m a t i c g r a b b i n g b e a m i s u s e d t o o p e n o r c l o s e t h e g a t e s i n X i a n g j i a b a Hy d r o p o w e r S t a t i o n ， a n d t h e wh o l e o p e n i n g a n d c l o s i n g p r o c e s s w i l l b e c a r r i e d o u t u n d e r wa t e r ． Th e e l e c t r i c a l c o mp o n e n t s o f g r a b b i n g b e a m a r e r e p e a t e d l y d a ma g e d i n t h e o p e n i n g a n d c l o s i n g o p e r a t i o n s b e c a u s e o f p o o r b e a m s e a l ，a n d t h e n o r ma l o p e n i n g a n d c l o s i n g g a t e s a r e d i r e c t l y a f f e c t e d ．F o r s o l v i n g t h i s p r o b l e m，t h e t w o i mp r o v e me n t s o n t h e s e a l o f g r a b b i n g b e a m a r e c o n d u c t e d a c c o r d i n g t o t h e s t r u c t u r e a n d f o r m o f s e a l ， i n w h i c h ， t h e s i n g l e l a y e r s e a l o f e l e c t r i c a l s o c k e t s i s r e p l a c e d b y d o u b l e - l a y e r s e a l a n d t h e wa t e r d e t e c t i o n d e v i c e i s i n s t a l l e d ，a n d t h e s o c k e t s a r e fi l l e d wi t h p a r a f f i n t o r e p l a c e t h e s e a l a n t ．T h e t r a n s f o r ma t i o n s o n s e a l h a v e g r e a t l y i mp r o v e d t h e s e a l i n g p e r f o r ma n c e o f g r a b b i n g b e a m a n d e n s u r e t h e s a f e o p e r a t i o n o f g a t e o p e n i n g a n d c l o s i n g ． Ke y Wo r d s h y d r a u l i c g r a b b i n g b e a m； s e a l ； t r a n s f o r ma t i o n ； Xi a n g j i a b a Hy d r o p o w e r S t a t i o n 中图分类号 T V 6 6 3 ． 1 文献标识码 B 文章编号 0 5 5 9 9 3 4 2 2 0 1 4 1 0 0 0 9 3 0 3 1 工程概 况 向 家 坝 水 电 站 门 式 启 闭 机 以 下 简 称“ 门 机 ” 用 于 肩 闭 电 站 机 组 进 水 口 、尾 水 及 泄 洪 坝 顶 等 区 域 的 平 板 闸 门 ， 主 要 通 过 各 门 机 配 套 的 液 压 抓 梁 进 行 。 门 机 的 吊 耳 与 液 压 抓 梁 的 吊 耳 通 过 手 动 穿 销 装 置 联 接 ，联 为一 体 后 ，抓 梁投 入 ，同主 随 行 电缆 与 门机 主起 升 联 动 升 降 。 当液 压 抓 梁 与平 板 闸 门定 位 联 系 好 后 ，可 以 控 制 抓 梁 液 压 泵 站 进 行 穿 销 与 退 销 动 作 ， 进 而 控 制 闸 门 的 肩 闭 。 向家 坝 水 电站所 有 平 板 闸门 均 为潜 孑 L 式 ，整 个 闸 门均 在水 面 以下 。根 据设 计 计 算 。在 电站 正 常 蓄 水 位 时 ，抓 梁 最 大 的 下 水 深 度 达 7 2 m， 由 此 ，整 个 抓 梁 的 电 控 系 统 承 受 0 ． 7 2 MP a的 水 压 ，这 对 抓 梁 的 电控 设 备 的密封性 能要 求较 高 。 目前 。抓 梁 的 密 封 形 式 如 表 1所 示 。 液 压 泵 站 采 用 双层 密 封 结构 ，密 封性 能较 好 。插 头 、插 座 均 采 用 单 层 密 封 圈 结 构 ，插 头 与 电 缆 的 连 接 均 采 用 灌 胶 密 封 ，由于 门机 参 与 其 他工 作 时 ，需 对 主 插 头进 行 拆 卸 ．这 种 工况 可能 导 致密 封 破 坏 ，增 大 进水 的 可 能 性 ，一 旦 进 水 ，会 导 致插 头 、插 座 、各 动 力 电 缆 等 短 路 烧 毁 ，若 门 机 在 水 下 穿 退 销 未 完 成 时 发 生 收稿 日期 2 0 1 4 一 O 8 一 J 4 作者 简介 唐跃 1 9 8 6 一 ，男 ，四川 I眉山人 ， 程师 ，主要 从 事起重设备及水工金结设备的维护检修 与管理 丁作． 水 力 发 电 2 0 1 4年 1 0月 以上故 障 ，门机 则 无法 投 人 或退 出工 作 ，带 来很 大 麻烦 。而 在实 际生 产过 程 中 ，向家 坝 水 电站 门机 曾 发 生 过捅 头 、插 座 组 、电缆 等 短路 烧 毁 的情 况 ，因 此 ，对插 头 、插 座 组进 行 改 造 ，以及 制定 进 水后 的 补 救 措 施 十 分 必 要 。 表 1 门机 液 压 抓 梁 密 封 结构 抓梁上部件 密封形式 液压泵站 主电缆插头 电缆插座组 各动力与信号分捕头 各电缆与插头 的连接处 双层 0形密封圈 与插座连接处单层 O形 密封 罔 单层 0形密封圈 与插座连接处单层 0形 密封圈 接头处灌胶 、涂胶密封 2 改造措施 2 ． 1 插座 组密 封 改造 插 座 组 的 结 构 如 图 1所 示 。 ①抓梁主随行电缆②电缆主插头；⑧主插座及密封；④插座组密封 ⑤插魔组体；⑥插座组密封；⑦各分插座及密封；⑧各分电缆 图 1 抓 梁 电 缆 插 座 组 结构 从 图 1可 以看 出 ，插 座组 有 4处 密 封 部位 曼 ④⑥ ⑦ 处 ，均 采用 单 层 O形 密 封 圈进 行 密 封 。改 造 时 ，从 加强 密封 和进水 后监 测两 方 面采取措 施 。 1 将 4处 密封 部 位 全部 改 造 为双 层 密封 ，且 在 回 装 时 ，在 密 封 接 触 面 全 部 涂 抹 防 水 平 面 密 封 胶 。 这 种 方 式 只 需 改 造 插 座 组 的结 构 ，简 单 易 行 。 2在 插 座组 腔 体 内加 装 进水 检 测 装 置 。这 样 即使 发 生 密 封 不 严 进 水 后 ． 门 机 操 作 人 员 可 以 得 到 进 水 警 告信 号 ，可尽 快 将 抓 梁提 出水 面 ，避免 发 生 短 路 烧 毁 部 件 。 本 文着 重 介 绍在 插座 组 腔 体 内加 装 的进 水 检 测 装 置 。 抓 梁 主 随 行 电 缆 型 号 为 YT G P 1 8 1 1T l l n ， 为 1 8 电缆 。在 实 际 中 ，最 多 时 只用 了 1 7芯 ，其 中 1号 线 为 地 线 ，2 ～ 4号 线 为 抓 梁 油 泵 电机 3 8 0 V 动 力 线 ，5、6号 为 油 泵 电 机 电 磁 阀 电 源 线 。7、 8号 为 2 4 V 公 用 电 源 线 ，9 ～1 7号 为 定 位 、穿 销 、退 销 、行 程及 带 抓 梁检 测 信号 线 。利 用这 根 未用 芯 线 ，在 插 座组 腔体 内布 置一接 近 开关 ，加装 布置 如 图 2所 示 。 此 接 近 开 关 接 电 缆 内 闲 置 的 第 1 8号 线 ．通 过 插 座 、插 头 、 滑 环 ， 连 接 盘 柜 内 加 装 的 继 电 器 线 圈 ， 鼍 wm P r P m r V o 1 ． 4 0 1 0 ① ② ③ ①抓梁插座组腔体；②进水检测接近开关 ⑧接近开关安装支架；④渗水 图 2加装进水检测接近开关 辜 、 一 甍韦韦 j ‘ 1 I l’ f 7 }6 7 6 7 仁 图 3抓梁控制回路改造 如 图 3所 示 加 装 继 电 器 常 开 触 点 接 入 门 机 P L C 的 一 宅 闲 输 入 点 ，当接 近 开 关接 触 到插 座 组底 部 渗 水后 ，接 近 开 关 闭合 ，继 电器 线 圈得 电 ，常 开触 点 合 。在 程 序 中加入 一 段 简单 程 序 ．使 该输 入点 控 制 司机 室 操 作 俞 上 的报警 信 号 灯 与蜂 鸣 器 ，得 到 声 光报 警 ，从 而完 成进 水报 警控 制 。 2 ． 2插 头密封 改造 插 头 最 需 要 关 注 的 密 封 部 位 是 插 头 针 孔 与 电 缆 线 连 接 处 。 目前 ，一 般 使 用 的 方 法 主 要 有 以 下 几 种 ①硫 化 处 理 。这 种 方法 的密 封性 较 好 ，但 是 处 理 工 艺 较 复杂 ，需专 门 的处理 设 备 。② 灌 胶 密封 ，这 种 方 法 简单 易 行 ，但 密 封性 能 较硫 化 方 式 差 ， 目前r J 机 抓 梁上 全 部使 用 这 种密 封 方 法 。③ 灌 注石 蜡 。高 温 使 石 蜡 熔 化 后 灌 入 插 头 中 ． 固 化 后 ， 可 以 有 很 好 的绝 绝缘 抗压 性能 。 目前 ，工 程采 用 灌胶 密封 方 法 ，由于 密 封胶 具 有一 定 的 固体 形态 ，线 缆密封 时 ．有 可能存 在 空 隙 ． 这 就要 求 我们 在 灌 注 密封 胶 时 必须 挤 压 胶体 ，以 使 其填 满 插 头 ，但 仍 不 能确 保 密封 的完 好性 。而 对 于 石蜡 ，其 具有 很 好 的 绝缘 性 ，也不 溶 于水 ，密 封 性 能 强 ，且 遇 热 易 熔 化 呈 液 态 性 状 ，冷 却 后 迅 速 同化 ， 可 以将插 头空 间部 位完 全填满 。这种方 法 操作 简单 ， 绝 缘 及密 封性 强 ，优 点 十分 明显 。 冈此 ，将 插 头 密 封 改 为 灌 注 蜜 蜡 的 方式 ，具 体 的操 作 及 工 艺 如 下 ① 用 绝缘 清 洗剂 将 电缆插 头 清 洗 干净 ；② 将 各 对 应 叶、 J C ， b I ，， 】 J 芒j l ＼．1 u J乏 J ， J ＼ 巳 I J i t ． ． - 1 l J l l b ／ I 义 L I I I 、 术口占 土 L 巳 电缆 焊 接 存 捅 头 上 ；⑧ 每 个 焊 头 套热 缩 管 ，使 各线 路 相互 绝 缘 ；④ 加 热 容 器 内石 蜡 ，并 保 持 容 器 的 较 高温 度 ，使 石蜡 呈液 态 ；⑤ 将石 蜡快 速 倒入 插 头 中 ， 高 度 以 淹 没热 缩 管 为 宜 ；⑥ 等 待 石 蜡 冷却 固化 ，观 察 同化 情 况 ，然 后将 电缆头 浸 入水 中 ，加 压 ，2 ～ 3 h 后 ，测 量 电缆 的绝缘 性 能 。 3 结语 经 过 改 造 ， 向 家 坝 水 电 站 门 机 抓 梁 插 座 组 和 插 头 的 密 封 性 得 到 较 大 提 升 ， 且 改 造 方 法 简 单 易 行 ， 改造 成本 较低 ，值得推 广 。但 值得 注意 的是 ，虽 然改 造后 液压 抓梁 的运行可 靠性得 到 了保 障 ，但作为 水下 运 行 设 备 ，也 容 不 得 半 点 马 虎 ，建 议 要 定 期 检 查 所 有 上 接 第 3 7页 响 ，如机 组 的水 力 特 性 发 生 变 化 ， 则 在 相 同的 P I D参 数 下 ，其 调 节 特 性 将 发 生 改 变 ， 有 可 能 导 致 i 『；； J 节 品 质 的 恶 化 ， 冈 此 ，为 保 证 有 功 功 率 调 节 品 质 ． 在 向 家 坝 电 站 蓄 水 过 程 中 ． 水 头 由 9 0 I 1 1 上 升 至 1 1 0 m。 选 择 机 组 进 行 了 专 门 的 型 式 试 验 ，经 过 试 验 验证 ，存 适 当的 P I D 参数 下 ，机 组 的 有 功 功 率 调 节 和 一 次 调 频 功 能 仍 能 保 持 与 低 水 头 时 一 致 ．能 够 满 足相 关 国标 、行 标要 求 。 机 组频率 频率给定 功率给定 机 组功率 频率死 屏 嗣 功率差值系数 l ] ’／ 1TnS ’ ／ S 图 8第 二 次 优 化 后 调 速 器 有 功 功 率 调 节模 型 4 结语 向 家 坝 电 厂 稳 定 运 行 后 ， 毛 水 头 相 对 稳 定 丰 水 期 约 9 0 I T I ，枯 水 期 约 1 1 0 IT I ， 因 此 ， 机 组 的 水 上 接 第 7 4页 设计 使得整个调 速系统结构 简单 ，降 低设 备成本投入 ，运行可靠 ，减小 了设备维护 工作 量。 参 考文献 [ 2 ] 蔡 燕生 ， 剑 锋 ， 宪影． 现代 水轮 机调速 器及其 调整 与试 验 [ M] ． 北 京巾围电力 版社 ，2 0 1 2 ． 周泰经 ，吴应文． 水轮机调速 器实 用技术 [ M] ． 北京 中国水利水 电 m 版 利 ‘ ， 2 0 1 0 ． 密封处 的紧 密性能 和电缆 的绝缘性 能 ，且在设 备投入 使用 之前 ，一 定要全 面检查 ，确保运 行 的万 无一失 。 参考文献 [ 1 ]郭庆 ，壬平 ， 关 l 同 ，等． 液压 自动抓梁水下 电控系统防 水密封 [ J ] ． 现代企业文化 ， 2 0 0 9 3 8 1 2 1 ． 『 2 1马学军 ，韩卫华． 李家峡水电站坝顶 r J 机液压 自动抓 梁改 进及应 用 『 J ] ． 青海电力 ， 2 0 1 3 2 5 4 5 6 ． [ 3 ]张作诚 ，别行强． 葛洲坝 电站 门机液压 自动抓梁改造 [ J ] ． 大坝 与 安 全 ，2 0 1 0 6 5 O 一 5 1 ． [ 4 ]张 明松 ，何旭若． 水下液压系统在水 电站 的应用[ J ] ． 起 重运输机 械 ，2 0 0 7 8 9 1 0 ． 责 任编辑焦 雪梅 力特性 相对 同定 ，调 速 器有 功功 率调 节模 型优 化后 ， 机 组 运 行水 头 一 直 稳定 在 1 1 0 1T I 左 有 ，有 功功 率 调 节 的速 动 性 和稳 定 性 均满 足 要 求 ，一 次 调频 功 能 动 作 正 常 。 从 目前 的 运 行 情 况 来 看 ， 当 前 运 行 模 型 能 够 满 足 向 家 坝 机 组 的 运 行 要 求 。但 该 模 型 的 P I D 参 数对 水 头 的变化 相对 敏感 ，在 后 续 的运 行 维 护过 程 中 ． 还 需 进 一 步 观 察 ， 根 据 机 组 的 运 行 情 况 ，考 虑 增 加 P I D 参 数 对 水 头 的 自适 应 变 化 ， 以 提 高 调 速 器 有 功 功 率 调 节 的 可 靠 性 和 稳 定 性 。 参考文献 f 1 ] 魏守平． 水轮机调节 『 M] ． 武汉 华 巾科技大学出版社 ， 2 0 0 9 ． 2 1 常巾原 ，帅小乐 ， 李初辉 ， 等． 向家坝水电站调速系统 的特点及 问题分析 [ J ] ． 水电站机电技术 ， 2 0 1 2 5 2 3 2 4， 3 5 ． 『 3 ] 李维东 ， 张建 明，苗珍山． 巨型水 电机组调速器若干问题 的研究 与探讨 『 J ] ． 水力发电 ，1 9 9 9 6 3 2 3 5 ． 『 4 ] 田子勤 ，李朝晖 ，熊腾晖 ，等． 峡 电站 全数字式 调速器适应式 P I D调节规律研究[ J ] ． 大 电机技术 ， 2 0 0 3 4 6 8 7 1 ． f 5 ] 李长泉 ，熊 幺 ，张辉 ． 溪洛渡水 电站渊速器 结构特点分析 [ J ] 水力发电 ， 2 0 1 3 ，3 9 8 8 4 8 6 ． 『 6 ] 张 东胜 ，杨云峰 ，曹维福． 托西瓦 水电站7 0 0 MW水轮 机调速 系 统的研制 『 J ] ． 水 力发 电，2 0 0 9， 3 5 1 1 4 8 5 0 ． 责任 编辑高 瑜 『 3 ] 沈祖诒． 水轮机渊节『 M1 ． 北京 巾国水利水电 版社 ，1 9 9 7 ． 『 4] 苑中显 ， 陈永 昌． T程传热学 [ M] ． 北京 科学 出版社 ， 2 1 2 ． 『 5 ] 李鹏 ，王鑫 ，陈磊． 峡7 0 0 MW水 轮发电机组 调速器液 压系统 的运行经验 『 J ] ． 大电机技术 ， 2 0 1 2 4 5 9 6 4 ． 『 6 ] 张东胜 ，杨云峰 ，曹维福．拉西瓦水 电站7 0 0 MW水 轮机调速系 统的研制 『 J ] ． 水力发电 ， 2 0 0 9 ，3 5 1 1 4 8 5 O ． 『 7 ] 李长泉 ，熊 幺，张辉． 溪洛渡水 电站调速器结构特 点分析 [ J ] ． 水 力发 电，2 0 1 3 ， 3 9 8 8 4 8 6 ． 责任编辑王 琪 W a t e r P o w e r V o 1 ． 4 0N o ． 1 0 囚 d 一