液压启闭机原理结构分析与应用选择探讨.pdf

1概况 液压启闭机原理结构分析与应用选择探讨 。 陈争 军 陕西省泾惠渠管理局陕西三原7 1 3 8 0 0 摘要通过对泾惠渠灌区液压启 闭机原理结构的分析和应用选择方面的探讨 ，得 出了液压启 闭机 环保 、 节能、 维修使用简单、 便于实现 自动控制改造的结论。 它是螺杆式和卷扬式启闭机的替 代产品， 广泛用于水利 水 电 设施。 关键词环保； 机 电一体化； 自动控制 ； 通用化 中图分类号 T V 6 6 4 ． 2 文献标识码 B 液压启闭机作为水工闸门的启闭设备已 在很多大中型灌区水利设施 中得到广泛应 用 。 如从上世纪 九十年代开始 ， 在陕 西泾惠渠 灌 区改造 中 由灌 区所 属机械 厂设 计制 作 ， 相 继把渠首枢纽底孔排沙闸、总干 2 排沙闸、 山西庄分水闸、 杨府分水闸、 西郊水库联合闸 等十多处分、配水闸点的螺杆式启闭机更换 成液 压启 闭机 ，并在 2 0 0 5年和 2 0 0 6年灌 区 信息化建设中，对各闸点液压启闭机进行了 技 术改造 ，经过技术 改造后 的液 压启闭机不 仅运行更安全可靠而且实现了水量调度、 控制 远程化，使之满足了现代水利工程管理的需 要， 液压启闭机作为水利工程闸门的启闭设备 以其环保、 节能、 操作维修方便等诸多优点已在 泾惠渠灌 区分 、 配水设施上得到广泛应用。 2液压启 闭机原理结构分析 液压启闭机是以液压油作为介质来传递 动能， 通过活塞和液压缸的相对运动， 实现闸 门的开启和闭合，一台液压启闭机一般由控 制系统 液压操作系统和电器操作系统 和液 压缸组成 ，液压缸 内活塞体和液 压缸 的相 对 直线往 复运动带 动连接在活 塞杆上 的闸门作 直线 或 弧线 运动 ， 从 而达 到闸 门开启 和关 闭 的 目的。 2 ． 1 液压启闭机以液压油作为介质既传递动 能同时也是各运动部件之间的润滑介质 机械零部件之间运动必须有润滑 ，润滑 充分， 零部件之间的磨损就会减小， 相应啮合 噪音小， 能量损失小， 零件之间相对运动就会 平稳， 设备的使用寿命就会延长， 液压启闭机 以液压油作为介质在密封空问反复循环既传 递动能同时也是各运动部件之间的润滑剂 ， 所以液压启闭机相对螺杆式启闭机和卷扬式 启闭机在润滑方面更为充分，各运动部件之 间的磨损以及能量损耗更小。 2 ． 2 液压启闭机的启、 闭动作通过相对独立的 部件来执行 。 液压启 闭机启 、闭 闸门通过它另 外一个 相对独立 的部 件 液压缸来 完成 ，当液压 油通 过液压 系统传 输到液压缸 后 ，又通 过活 塞 杆 将压力传递到闸门上， 用活塞受力面 积的大小和相应 的油缸直径来确定启 闭吨 位，通过活塞和缸体的相对轴线运动来带动 闸门完成开启和闭合。这种原理和结构要比 螺杆式启 闭机 通过变速箱 改变扭矩 、通过丝 母和丝杆的相对旋转，带动丝杠延轴线运动 来实现闸门的启闭要简单。液压启闭机运动 简单也便于操作， 所以故障率就低 ， 后期的维 修 、 养护也相对方便。 2 ． 3 液压启闭机工况控制系统制作过程相对 复杂， 但原理和结构科学简单 液压启闭机的工作状况由控制系统来完 成 控 制 系统 包括 液压控 制 系统 液压泵 站 和电器操作 系统 配电柜 两大部分组成 ； 1 液 压控 制系 统一般 由 电动机 、 液压 泵、 手压泵、 换向阀、 溢流阀、 调速阀、 集成阀、 同步阀、单向阀、液控单向阀以及辅助装置 如 油箱、 油管、 管接头、 压力表 、 滤油器、 散 热器、压力补偿器等这些基本液压元件组 成， 简称液压泵站。 根据液压元件性能和功能 的不 同 ，所组成 的液 压泵站就会 实现不 同的 控制功能和控制效果， 有人工操作、 半人工操 作和全 自动远程控 制。这些液 压元件在 功能 实现上有一个共 同点 通过小流量、 微电流、 小能量、 小元件控制大元件实现大流量 、 大能 量的改变和转换 ， 起到四两拨千斤的效果 ， 这 些液压元件 目 前已全部实现了标准化 、系列 化、 通用化、 相关元件集成化 ， 维修和更换简 单 ， 很方便于液压泵站的功能升级。 2 电气操作系统 配电柜 ， 这和螺杆式 启闭机、 卷扬式启闭机相同， 是操作人员直接 进行控制、 操纵启闭机的平台， 但是它的内部 结构要比螺杆式启闭机 、卷扬式启闭机相对 复杂， 它不仅要控制主电动元件电动机 ， 还要控制各液压元件的电磁部分 如 电磁换 向阀、 电磁溢流调压阀、 电磁节流调速阀等 ， 来实现这些阀件的电动控制功能。 3 液压启闭机的控制系统相对其它形 式 的启 闭机要复杂些 ，但是这些控 制作用 的 实现 都是通过 已经成为标准件 的控 制元件 来 实现 的 ， 这些元件 可组合可分开 ， 相互之 间可 用电线 、 及油管连接， 和其它形式的机械传动 相比能量的传输不受空间约束 ，而且很方便 的实现一个泵站控制多个油缸 闸门 ， 这种 一 站多缸及远距 液控 的结构 既节省动 力资源 又便于操作控制。 ’ 4 随着机电一体化技术的发展和成熟， 液压阀件已发展成模块化 、 智能化， 其电气接 口、 动力接口、 机械接口已经系列化、 标准化、 通用化，靠手动调节旋钮改变压力和流速的 溢流阀和调速阀现已被电磁换向阀、电磁溢 流调压阀、 电磁节流调速阀替代， 实现了自动 控 制或远程调控 。 3液压启闭机的应用选择 水利设施在设计和建设时都是根据地形 地貌， 因地制宜的进行选址、 建设， 这就给配 套 的启 闭设施 设计 和选择 带来 诸多 不便 ， 随 着 对水利工程 管理要求 的提 高 ，液压启 闭机 被广泛应用于现代水利设施中，它在应用选 择时应从一下几个方 面进行设 计选择 3 ． 1有环保 、 节能要求设 施的应用选择 靠近水源就必须远离污染，农业灌溉还 是人畜饮水工程设施都必须以环保为前提。 液压启闭机密封性能好、 环保 、 节能 ， 设备在 运行过程中避免了润滑油脂与水源的接触 。 所以， 在泾惠渠灌区、 宝鸡峡灌区许多枢纽闸 点以及铜川新区供水的豹村水库、宝鸡市供 水的冯家山水库、 西安市沣惠渠渠首进、 排水 闸等在最初设计和后期改造时都选择使用了 液压启闭机。 3 ．2要求操作、 养护 、 维修方便的设施的应用 蔓延 ， 尤其 在 2 0 1 0年 5月份 ， 略 阳、 留坝等县 部分养殖场爆发该病，造成了严重的经济损 失。 2 ． 2 ． 3服务 滞后 汉中大鲵产业虽取得快速发展， 但 目前 政府 参 与度 不够 ， 管理 尚不到 位 ， 服务 体 系 尚不健全。 主要表现在 ①产业定位不明确。 各级 政府对 大鲵 产业 的认识 不统 一 ， 没有 采 取必要的扶持措施， 产业尚处于相对 自由发 展阶段； ②管理力量薄弱。大鲵 由渔政部门 管理 ，市县渔政管理人员共计 1 0 0 余人 ， 面 对庞大的产业规模 ， 没有建立起技术 、 疫病 防治 、 流通等服务体系； ③服务不到位。 市上 没有一家专门从事大鲵养殖技术和病害研 究的机构 ， 鲵病防治技术严重滞后。 3汉中大鲵再发展 的战略思考 3 ． 1发展 思路及 产业 定位 大鲵本身是国家二级保护动物 ， 但大鲵养 殖又可以形成产业并带来可观经济效益。 因此 发展大鲵的基本思路应是高举水生野生动物 保护的大旗， 走 “ 保护中发展 ， 发展中更好保 护” 的道路 ， 即在保护大鲵种质资源中发展大 鲵产业 ， 在产业发展中实现大鲵种质保护。一 方面建好管好现有保护区， 积极争取国家级保 护区，使大鲵种质资源得到最有效的保护； 另 一 方面在条件成熟的地方大力发展大鲵养殖 ， 使其成为人们致富奔小康的重要产业。 大鲵养殖前景广阔， 产业发展形势良好 且处于产业上升期。2 0 0 9 年 ， 大鲵产业产值 已是汉中市生猪产值的 2 0 ． 6 ％， 中药产值的 8 1 ． 8 5 ％， 茶 叶产值 的 1 3 3 ． 7 5 ％， 蔬菜产值的 2 8 ． 4 ％， 常规鱼类产值的 3 6 0 ％， 大鲵产值在 可预见的数年内还会得到快速提升。 因此应 给予明确的产业定位 ， 出台相关产业发展政 策。 大鲵产业应成为 发展绿色产业 建设绿 色汉 中 的支柱产业 ， 应是大农业支柱产业 的重要成员 ， 应该享有猪、 药、 茶 、 菜同样的 地位和政策支持 ， 要像茶叶一样给予重点扶 持。 大鲵养殖业经过不断引导、 规范和发展 ， 必将成为汉中人 民致富奔小康的重要产业。 3 ． 2发展措 施 3 ． 2 ． 1 积极争取政策支持 汉中是全国四大大鲵适生区之一 ， 实践 证明还是优生区， 当前大鲵存量占全国存量 的 6 0 ％。 2 0 1 0年农业部授予汉中“ 中国大鲵 之乡” 的荣誉 ， 我们应以此为契机， 将汉中建 成中国大鲵的政策特 区， 即在汉中境内支持 鼓励大鲵的繁殖 、 养殖 、 产 品开发 、 经营利 用 、 自由流通， 使其成为群众致富奔小康的 重要支柱产业 ， 为大鲵保护发展和汉中的经 济社会发展做 出贡献。 同时我们应最大限度 的用好 、 用活现有政策 ， 在保护的同时做好 发展文章 ， 使大鲵产业得到充分发展。 3 ． 2 ． 2加强和规范行业管理 大鲵属渔业范畴 ，主管部门是市水利 局 ， 具体工作由市水利局水政水产科 、 市水 产工作站等机构管理 ， 各县区均 由县区水利 局领导下的水产站管理。 现行的管理机构除 承担全市的渔业职能外， 相对于快速发展庞 大的大鲵产业规模显得人员少 、级别低， 要 管理好 2 O亿 ～ 3 O亿 规划数字 的产业也 力不从心。为此， 应建立和产业规模相适应 的渔业管 理机构 。 针对汉 中现有 的渔 业机构 ， 建议整合市水利局水政水产科 、市水产工作 站、 市水产试验站的职能和资源， 成立隶属市 水利局的综合性渔业管理局 ，由渔业局对渔 业特别是大鲵进行综合管理 ，做好种群种质 资源保护、养殖和病害防治技术的研究和指 导、 产品开发、 产业规范、 渔政执法等工作。 3 ． 2 ． 3提高行业服务水平 汉 中大鲵养殖已形成 了相对成熟的原 生态、 仿生态、 全人工繁殖技术 ， 但还有许多 技术问题需要解决。诸如全人工繁殖不成 熟 、 不稳定 问题 ， 大鲵 疾病 防治 问题 ， 鲜活 饵 料开发问题等 ， 要靠企业和散户解决这些问 题 是有一 定难度 的 。为此 ， 建议 以市水产 试 验站为依托成立市水产研究所 ， 以该所为主 体 ， 联合相关院所机构 ， 将大鲵研究工作作 为重要 职 能 ， 为 社会 提供 规 范 、 可 行技 术 及 方案， 以支持行业发展。 3 ． 2 ． 4办好协 会 ， 自我规 范 汉中市水生野生动物保护与发展协会 的成立 极大地 促进 了大鲵 产业 的发 展 ， 留坝 县银鑫大鲵协会有力的保护和促进该 县玉 皇庙乡大鲵驯养繁殖工作 ， 这些实践证明协 会在群众性参与度极大的大鲵发展中起到 了举足轻重的作用。办好协会 ， ①要办好市 级协会 ， 使协会成为市级渔业管理部门工作 的帮手和补充； ②鼓励县区重点乡镇或大鲵 养殖相对集中的区域成立大鲵协会 ， 由协会 对产 业发展 实行 自我保 护和规 范 。 3 ． 2 ． 5树立 品牌意 识 品牌有着丰富的内涵， 在市场经济条件 下品牌作用举足轻重。 汉中大鲵在千家万户 参与下蓬勃发展 ，已有一定规模 和产业基 础 ， 但尚未形成知名品牌 ， 养殖户品牌意识 不强 ， 其现象类似汉中茶叶的发展前期。所 以应树立品牌意识 ，加快建立如汉中仙豪 、 阳澄湖大闸蟹一样响亮 的汉中大鲵品牌 ， 赋 予汉中大鲵品牌丰富内涵， 提高汉中大鲵的 市场竞争力和影响力 ，必能促进行业健康 、 快速、 有序的发展。 璇灞 责任 编辑 周 蓓 咂盈强弱匝圄困 水利设施普遍存在着无专人 看管、 无专业人员操作、 养护， 无专业人员维修 的情况， 这种状况给设备的正常使用埋下质量 隐患， 液压启闭机操作简单、 养护方便、 故障率 低正适合于农业灌区及水库枢纽工程放水闸门 运行管理， 也是目前各灌区和病险水库加固工 程 中启闭设施改造时设计选择 的首要 出发点。 3 3要求实现 自动化、 远程化控制设施的应用选择 现代水 利 水 电 工程管理要求 水闸运行 不仅要安全可靠而且便于调度、 控制。 2 0 0 5 年 泾惠渠灌区在信息化建设中，通过在渠首排 沙闸、 山西庄分水闸、 杨府分水闸等闸点的液 压泵站上加装数显装置以及流量和压力控制 装置 ， 通过改造使液压启闭机在设定负荷和 速度下远程操控、安全运行，避免了由于惯 性、 过压、 过载损坏设备和设施。依据现代液 压技术的发展 ， 对原液压泵站所用的 手动 溢流阀和 手动 调速阀更换成电磁溢流阀和 电磁调速阀，经过简单改造后很方便实现水 闸远程 、 自 动化安全操控。 3 ． 4两孔及多孔闸门 、 联合闸的应用选择 取水枢纽闸门、联合闸门多根据地形布 置，闸门的平面布局和运行状况相对复杂， 如 采用螺杆式或卷扬式启闭机就需要多套动力 源， 不便于操作管理， 而液压启闭机的动力传 输不受空间限制 ， 一个泵站可同时控制多个液 压缸 闸门 ， 并能够使各液压缸相对独立的完 成复杂的工况。 西安沣惠渠渠首枢纽联合闸、 泾 惠渠渠首底孔排沙 闸、泾惠渠总干渠 排沙 、 节制闸、 山西庄分水闸、 北干渠杨府分水闸和宝 鸡峡孝母分水闸等液压启闭机在设计制作上都 是采用一站多缸； 泾惠灌区党家堡抽水站进、 排 水闸为一站三缸并成功实现两闸门间距 5 0 0 m 的远距液压控制。液压启闭机的应用选择使多 孑 L 闸、 联合闸， 许多运行状况相对复杂的闸点 在结构上变得简单， 在使用操作上变得方便。 4液压启 闭机的应用效果 目 前泾惠渠灌区、 宝鸡峡灌区 部分 以及 西安沣惠渠渠首、 冯家山水库枢纽等已广泛采 用 了液压启闭机。液压启闭机替代螺杆式启闭 机和卷扬式启闭机， 改变了“ 两层油” 行水水面 一 层油、 停水设备养护一层油 ； 解决了“ 三难” 工人操作难、 上级监控难、 更新改造养护难 的 状况； 在泾惠渠灌区经过对液压启闭_机技术改 造 ， 成功实施 了相 关分 、 配水 闸点闸 门远 程控 制。 为灌区水量统一调度、 自动控制运行改造提 供 了经验借鉴 。 5结语 科技在发展 、 社会在进步， 液压启闭机作 为闸门启闭设施以其环保、 节能、 操控简单、 更 新改造方便 便于实现 自 动化控制等优点 ， 能 够适应现代水利工程运行管理的需要 ， 将会在 水利设施特 别是灌 区建设 中会得 到更为 广泛 的应用。陵翅 褒剩 责任 编辑 周 蓓