论二滩电厂启闭机液压系统及其运行
1 概述
二滩水力发电厂座落在雅砻江下游, 坝高240 m。共有6台单机容量550MW 机组, 总装机容量3 300 MW。其水工建筑中的底孔、中孔、表孔、进水口等全部采用了液压启闭机(见下表), 是因为与卷扬式启闭机相比较, 有着如下明显的优点:(1)液压启闭机有较高的功率、重量比, 系统结构轻巧、简单、出力大。工作可靠、安全、维护工作简便。由于是自润滑, 使用寿命长。(2)有优异的控制性能和稳定可靠的持住力。(3)占地面积小, 易于布置。可实行一站多门、远距离传动。(4)有利于实现闸门的远方集控和自动化控制。特别是把以液压二通插装阀集成控制技术为先导的液压控制装置成功地运用到二滩工程的泄水闸门和机组进水口快速闸门上。使我国水电工程中的液压启闭机液控技术达到了一个新的水平。
2 结构特点
底孔闸门是直升式平面闸门, 设计水头120 m , 一般的水封材料难以达到止水的技术要求。而且在超高水头下, 闸门的载荷很大。滑动支撑所承受的水平推力达2 000 多t 。因此, 闸门在设计中采用了止水与支承合二为一的方式。即:闸门门框上的支承面(也是止水面)与闸门上的滑动支承面(也是止水面)在水平推力的作用下紧密配合, 以承受巨大的载荷和达到较好的止水效果。为承受巨大的载荷和达到较好的止水效果, 闸门上的止水面材料采用青铜制造。门框上的止水面材料采用3Cr13 制造, 底坎止水面浇铸巴氏合金。这是在国内首次采用的闸门金属止水型式。闸门在全关位置时, 要求金属止水面间的配合间隙小于0 .03 mm , 闸门底止水与底坎止水面应平行, 并保持一定的下压力。油缸和机座是垂直固定安装在闸门上方, 活塞杆吊头与闸门是采用刚性联接(使用承重螺母)。
3 液压控制回路系统分析液压启闭机液压系统主要由执行机构、液压控制系统、动力部分和辅助系统组成。而该液压控制系统主要由基本控制回路和同步控制回路两大部分组成。
3.1 基本控制回路
3.1.1 空载启动回路油泵启动后, 液压控制油经压力控制阀盖板上的单向阀流回油箱, 使液压油打开压力控制阀流回油箱, 实现空载启动。
3 .1.2 方向控制回路
(1)闸门上升(活塞杆回缩):油泵空载启动后, 控制下腔主油路方向的电磁阀和控制小泵主油路方向的电磁阀得电,下腔主油路方向控制阀后的液控油接通油箱, 下腔主油路方向控制阀开启。控制小泵输出液压油的方向控制阀关闭, 同时:开启小泵压力控制阀(此时小泵空载), 关闭上升系统压力控制阀盖板上的单向阀回油管路, 建立上升系统压力。大泵输出液压油经下腔主油路方向控制阀※两个带桥式单向阀的调速阀※油缸安全锁定块※进入两支油缸有杆腔。两支油缸无杆腔液压油经上腔回油方向控制阀※过滤器※回到油箱。
(2)闸门下降(活塞杆伸长):由于无杆腔容积大于有杆腔容积, 为保证闸门下降速度, 此时大小两台油泵同时向上腔供油。油泵空载启动后, 控制上腔主油路的电磁阀得电, 使上腔主油路方向控制阀后的液控油失压, 同时关闭上下腔压力控制阀盖板上的液控单向阀回油通道, 建立下降系统压力。小泵输出液压油经小泵上腔方向控制阀与大泵输出液压油汇合※上腔主油路方向控制阀※系统上腔最低压力控制阀※进入油缸无杆腔。同时液控油打开两缸下腔上的安全锁定控制块液压锁。有杆腔液压油经两缸安全锁定控制块※两个带桥式单向阀的调速阀※下腔回油方向控制阀※过滤器※回油箱。
4 液压控制系统的特性分析由以上基本回路和同步回路, 以及采用的新型液压元件,可以看到, 该系统是以液压二通插装阀集成控制技术为先导的液压控制装置。系统的主油路是通过液控回路控制液压插装阀的开关而实现其功能的。由于插装阀具有内阻小, 适宜大流量高压力工作, 阀口采用锥面密封, 用液压先导控制, 并带有阻尼孔, 因而使该液压系统运行平稳, 工作可靠, 冲击小,泄漏少。
5 存在的问题及解决方法二滩电厂底孔液压启闭机, 从1998 年5 月1 号投入使用以来。液压系统运行平稳可靠, 由于采用了液压集成控制块,减少了管道布置。2#、3#闸门自1998 年6 月中旬到9 月上旬, 在全开位置近3 个月, 闸门只下沉了20 mm 。通过检测,闸门两测的运行水平偏差小于3 mm。闸门在到达全关位置后液压启闭机延时两秒钟停机, 使闸门底止水与底坎结合严密。中孔、表孔、和进水口液压启闭机经过二至三年的运行,基本情况良好, 但也存在下列问题:
(1)由于开度检测装置没有采用绝对型轴角编码器, 运行不稳定, 而造成开度数字不正确。从而引发进水口快速门液压站油泵长时间运行, 至使主油箱油温过高, 油泵损坏(因PLC 有下沉回升程序)。双缸液压启闭机不能正常纠偏。闸门从开启位运行至全关闭位置时, 因开度检测装置的重复精度问题, 底止水的压缩量不够, 使底止水产生高压射水、造成闸门振动。解决办法:①更换性能稳定可靠的开度仪, ②增加油泵一次启动运行最长时间限定程序, 并发出事故报警。
(2)由于表孔弧形刚度较差, 启闭时由于两侧止水的磨擦阻力不均衡, 侧轨的安装误差, 弧门导向轮与侧轨的阻力变化, 以及液压管道的布置等多种因素影响。两支油缸的负荷极不均衡, 并不但变化。常使液压启闭机在启闭过程中因纠偏不力, 而停机。(当同步误差超过20 mm 时, 系统故障停机)。解决办法;适当增大旁路纠偏回路的纠偏流量, 以提高纠偏能力。
6 结束语
液压启闭机与传统的卷扬式启闭机相比较, 有着诸多的优点。随着我国水利水电工程技术的发展, 水电金属结构中重要的设备, 液压启闭机也得到了越来越广泛地运用, 目前,三峡工程中除表孔外的所有工作闸门全部采用了液压启闭机。
因此, 在三峡工程液压启闭机的制造、安装和以后的运行维护管理过程中, 二滩电厂液压启闭机的成功经验和运行中出现的问题, 是可以借鉴的。