水电设备液压故障诊断与维修_ 启闭机液压设备参数原理

    某电厂电站安装有6台55万千瓦的水轮发电机组，总装机容量330万千瓦，保证出力100万千瓦，多年平均发电量为170亿千瓦时。电厂大坝为双曲拱坝，由于河谷狭窄、水头高、流量大，因此，泄洪设施成为该水电站枢纽中的重要组成部分。电厂泄洪建筑物按千年一遇洪水流量20600m³/S设计，5000年一遇的洪水流量23900m³/s校核。主要泄洪设施包括表孔、中孔、泄洪洞。

    表孔沿拱坝顶部呈径向布置，孔口尺寸为11m×11.5m（宽×高），堰顶高程1188. 5m，7个表孔在设计洪水位时泄量为6260m³/s，校核洪水时泄量达9500m/s。表孔闸门形式为弧形门，闸门的启闭采用2×1000kN的双缸液压启闭机进行操作。

(1)设备参数

该水电站表孔2×100t液压启闭机用于操作表孔11×12-12m的弧形工作门。液压启闭机由液压缸、支铰座、液压系统总成、闸门开度仪、行程控制装置、液压管路及附件组成。每孔液压启闭机布置有1套液压泵站、两套液压缸，液压泵站位于闸门孔口右侧闸墩1202.20m高程上的液压泵室内。该系统工作制为一用一备，即一台泵组工作，一台泵组备用，并能自动切换。表孔液压启闭机主要参数如下表所示。

 

表孔液压启闭机主要参数

 

(2)工作原理

基本控制回路参考图U。

    ①空载启动启动液压泵电机，此时各电磁换向阀均未得电，处于图示位置。主油路进入3-DN25母管，从3-DN25母管上分出四条控制油管（虚线），从右向左，第一条控制油路经过阻尼孔、单向阀、DT5、DT2回油箱；第二至第三条控制油路各通过DT2、DT6，进入盲孔；第四条控制油路经DT1、梭阀作用在插装阀16.1上，使其产生背压，导致主油路不能打开此阀。由于第一条控制油路呈现无压状态，它对插装阀17.1后产生不了背压，则主油路克服插装阀17.1后的弹簧力(开启压力在0.03～0.4MPa)，将其阀芯打开，并通过预压单向阀、回油滤油器进入油箱，实现空载启动。

    ②闸门开启  空载启动25s后DT1、DT2得电，在3-DN25母管上的控制油路从右向左，第一条经阻尼孔、单向阀DT5、换向后的DT2，最后与第二条控制油路连通（高压油），同时此油还作用在插装阀16.2及17.1上，使其产生背压；第三条控制油路仍然经DT6进入盲孔；第四条控制油路经换向后的DT1进入盲孔，使插装阀16.1后无背压。至此，系统中的三个插装阀的状态为17.1关闭、16.1导通、16.2关闭；系统的压力由压力盖板18.1内的溢流阀决定。这样主油路经插装阀16.1分流后经左右缸的调速阀分别进入液压缸下腔。液压缸上腔回油经预压单向阀6.1回油箱。至此启门过程结束。

    ③闸门关闭表孔闸门是靠自重下落的，系统只需将液控单向阀打开即可实现闸门下落。液压泵同样空载运行25s后DT5、DT6得电，控制油路第一条经阻尼孔、单向阀、换向后的DT5作用于10MPa溢流阀上，系统压力由此确定为10MPa，同时控制油还作用在插装阀17.1上，使其产生背压；第二条经DT2进入盲孔，使插装阀16.2无背压；第四条经DT1、梭阀作用在插装阀16.1上，使其产生背压；第三条经换向后的DT6、单向节流阀直接作用在左右缸下腔的液控单向阀上，并将其打开。此时三个插装阀的状态为17.1关闭、16.1关闭、16.2打开。液压缸下腔回油经单向阀、调速阀、插装阀16.2、17.1进入上腔。液压缸上腔与下腔的容积差通过自吸的方式从油箱中补油。

    ④闸门纠偏闸门纠偏是对液压缸位移进行直接检测，并通过电液闭环实现旁路纠偏。纠偏回路由接入液压缸下腔的单向节流阀及三位四通电磁换向阀组合而成。纠偏原则：在启门过程中，哪一缸的速度快（即流量大），则将哪一缸下腔的油通过旁路纠偏回路放掉一部分，减小此缸的进油量，即降低此缸的运行速度，以达到与另一缸的同步；落门时相反，哪一缸的速度快，则将另一缸下腔的油放掉，增加另一缸的排油量，以达到与这一缸韵；回步。具体执行情况为：启门过程中，如果左缸速度快，超出系统允许偏差，则DT3动作，左侧液压缸下腔的油通过单向节流阀、换向后的换向阀、插装阀16.2、17.1进入油箱；当落门过程中，如果左缸速度快，则DT4动作，将右液压缸下腔的油通过单向节流阀、换向后的换向阀、插装阀16.2、17.1进入油箱。总之，现场只需根据闸门左右缸当前的实际开度值的大小（无论启门还是落门）来判断并纠偏。

    ⑤闸门自动复位闸门长时间全开时，为防止因液压系统泄漏引起闸门下沉而影响运行，在工作回路中设置了闸门下沉自动回升功能。当闸门从开肩位置下滑，下滑量达200mm时，行程控制装置指令工作液压泵启动（自动泵启动，若自动泵故障，控制系统将自动切换至备用泵启动），使门复位，同时发出报警信号；若备用液压泵电动机组或液压系统故障，闸门复位失败，闸门继续下滑，下滑量达205mm，行程控制装置再次指令备用泵肩动，并向值班室发出紧急报警信号。