大埔县梅江蓬辣滩水电站有限公司 广东大埔 514200
摘要：船闸液压泵站是保证船舶顺利通过船闸的主要执行部件，其可靠性直接关系着船舶顺利通航的安全。本文主要介绍了蓬辣滩水电公司船闸液压系统存在的问题，改造的情况以及取得的效果。
关键词：船闸液压泵站改造
一、概述
蓬辣滩水电站船闸按航道要求为VI级单线单级设计，位于蓬辣滩闸坝左岸。船闸上下闸首均采用人字工作闸门，上人字工作闸门之前设有平板式事故检修门，下游人字工作闸门之后设有叠梁式检修门。闸首有效长度为120米，净宽15米，槛上水深2.2米。船闸按300吨级过船标准设计，枢纽船闸采用集中输水系统。上下游均采用平板式输水闸门，每个闸门上下侧均设有事故检修门。工程于2002年6月正式投入使用。
船闸上下游闸首各设1套人字闸门，启闭设备使用2个中间摆动型的630KN卧式液压缸；闸首两侧各设一条输水廊道，每条输水廊道的上闸首设1扇充水工作闸门，下闸首设1扇泄水工作闸门，启闭设备使用400kN立式液压缸，共4个，分别与上、下闸首人字门液压启闭机共用液压泵站。由于液压泵站投运长达12年，船闸液压部分故障率较高，渗漏油较多；人字门同步调节困难，易造成人字门终点碰撞，且调节较为复杂，控制难度大，对船闸安全运行构成较大威胁。为改善液压泵站运行工况，确保其拥有安全可靠、自动先进、操作简便、易于维护等技术特性，利用新技术对四个闸首液压泵站进行了整体改造。
二、项目设计及选型
1、对液压泵站进行重新设计
首先对液压泵站进行了重新设计（不包括电气控制部分及启闭机），并根据设备运行实际情况对各启闭机的工作压力、流量进行了重新计算，对泵站的结构原理进行了优化：
1）根据各液压油缸的尺寸、运行距离、人字门和廊道门的重量和设计要求的运行时间等，对液压泵站的系统总压、人字门和廊道门开启或关闭时的最大压力、油泵的运行流量等进行了重新计算，以达到人字门或工作门运行时的最优工况。
2）液压系统按照国家相关标准和规范进行重新设计和计算，并参考德国工业标准DIN进行优化设计，特别借鉴博世力士乐公司在水工行业数十年的应用经验，使结构更加简单，运行更加可靠。液压泵站采用“一机一站”方式驱动和控制，上/下闸首每侧各设置 1 套泵站，分别控制一侧的人字门和输水门油缸。每套液压泵站包括二台油泵-电动机组（每一套液压泵站设二台比例变量油泵-电动机组，单台工作，互为备用），油箱及其附件，溢流阀组，集中控制功能阀组，不锈钢管路及其附件等，泵站出口采用高压胶管与现场原管路连接。具体见图1。
3）增加油箱液位、液温及系统、各油缸压力保护，使系统运行更加安全可靠。
2）液压阀块
液压阀块全部选用德国原装进口的博世力士乐产品，包括电磁换向阀、液控单向阀、电磁溢流阀、流量控制阀等。该产品在同类型船闸已有运行31年无故障的记录，且相较原使用液压阀块，其在密封性、阀芯与阀体的配合方面更加精密，运行一年半，未出现有阀块渗漏、卡阻情况。
3）其它
电机采用上海西门子产品，所有辅件、自动化元器件均全部选用国外知名品牌。
三、设备工作原理
1、人字闸门开启
采用比例变量泵来控制人字闸门开启速度，使人字闸门按照慢--快--慢的变速方式运行，防止闸门运行到位时出现冲击。
人字闸门开启时，工作油泵电机组 M1（或 M2）空载启动，经延时加载后，YV1、YV3 得电，压力油经换向阀 20.1、液压锁 27.2 分别进入液压缸有杆腔，同时打开无杆腔液压阀27.1，无杆腔液压油经换向阀、回油滤器流回油箱，闸门开启。在闸门开启过程中，若出现正向负载，则溢流阀溢流，同时系统通过补油管向有杆腔补油，活塞杆退让；若出现反向负载，则有杆腔溢流阀溢流，同时系统通过补油管向无杆腔补油，活塞杆伸出。保证液压缸始终处于受控状态，防止液压缸失控。
2、人字闸门关闭
采用比例变量泵来控制人字闸门关闭速度，使人字闸门按照慢--快--慢的变速方式运行，防止闸门运行到位时出现冲击。
人字闸门关闭时，工作油泵电机组空载启动，经延时加载后，压力油经换向阀、液压锁进入液压缸无杆腔，同时打开有杆腔液压锁，有杆腔液压油经液压锁、换向阀、回油滤器流回油箱，闸门关闭。在闸门关闭过程中，若出现反向负载，则无杆腔溢流阀溢流，同时系统通过补油管向有杆腔补油，活塞杆退让；若出现正向负载，则有杆腔溢流阀溢流，同时系统通过补油管向无杆腔补油，活塞杆伸出。保证液压缸始终处于受控状态，防止液压缸失控。
在闸门关闭过程中，上/下闸首两台人字门液压启闭机经电气位置同步控制后同步运行误差不大于 40mm。采用比例泵控制左右闸首油缸运行速度，能保证两扇人字门在接近在关终位置时顺利进入人字门导卡，并准确地在终点位置上停止并显示。此时两扇人字门斜接柱间留有 20mm 间隙，然后在泄水过程中形成的水头差作用下合拢。
3、廊道门开启
廊道门开启时，工作油泵电机组 M1（或 M2）空载启动，经延时加载后，YV1、YV6 得电，压力油经换向阀、单向阀进入液压缸有杆腔，无杆腔液压油经换向阀、回油滤器流回油箱，闸门开启。
通过 PLC 控制电比例泵，也能实现阀门的变速运行，避免对系统和阀门造成冲击。
4、廊道门加压关闭
在闸门强压关闭工况时，工作油泵电机组 M1（或M2）空载启动，经延时加载后，方向阀 YV5、YV7 得电，液压启闭机在适当低压力下，液压油经换向阀后，进入无杆腔，有杆腔液压油流回无杆腔，此时活塞杆伸出，闸门关闭；在闸门接近底坎 200mm 时，YV8 得电，闸门继续关闭到底，停机。
四、项目取得的效果
1、每套泵站由原三泵组改为了两泵组，闸门的启闭速度、时间能通过电比例泵进行调整，相较原设计通过调整泵的数量来改变流量，节省了设备，优化了流量调节，使闸门运行更加安全可靠；另外，每套泵站由原三组合阀块简化为了单一组合阀，并经高压软管与启闭机管路相连，在不影响运行的情况下，设备更加简化，调节更加方便。
2、针对改造前闸门运行速度仅能通过改变泵的数量来调整，容易造成人字闸门运行到位时对系统和闸门的冲击等问题；改造后，由PLC调节比例变量泵的流量来控制人字闸门开启速度，使人字闸门按照慢--快--慢的变速方式运行，在闸门开启过程中，左、右岸液压油泵的输出流量同时按 V-T 曲线设定，通过电控给定比例泵的比例电磁铁电压值调整比例泵的输出流量，从而达到改变油缸活塞杆的运行速度，从而防止人字闸门运行到位时对系统和闸门造成冲击，使设备运行更加安全可靠。
3、各闸门的全开、全关行程，开关门的流量，人字门的五度角位置等均可在现地LCU触摸屏上直接更改，维护更加方便。
4、新液压系统工作压力得到明显降低，人字门的启闭压力由原8MPa左右降为了4MPa左右，廊道门动水操作时的压力由原17MPa左右降为了12MPa左右，且廊道门动水全开时间由原10分钟降为了现在的5分钟，闸门全开、全关时间明显缩短，特别是工作门的运行工况得到明显改善。
五、结语
新技术、新设备的应用，有效地解决了船闸液压部分故障率高、渗漏油较多、人字门同步调节困难、人字门终点碰撞、调节复杂等对船闸安全运行构成较大威胁等问题。新设备投运后，运行安全可靠，未发生过一起液压泵站故障，有效地消除了原来的安全隐患。提高了生产效率，减少了日常维护工作量，确保了船闸的正常通航。
作者简介：
石雄灵（1980—），男，广东梅州人，大专文化，助工/运行技师，从事水电站生产管理工作，现任广东粤电集团蓬辣滩水电公司生产运行部部长助理。
通过 PLC 控制电比例泵，也能实现阀门的变速运行，避免对系统和阀门造成冲击。
4、廊道门加压关闭
在闸门强压关闭工况时，工作油泵电机组 M1（或M2）空载启动，经延时加载后，方向阀 YV5、YV7 得电，液压启闭机在适当低压力下，液压油经换向阀后，进入无杆腔，有杆腔液压油流回无杆腔，此时活塞杆伸出，闸门关闭；在闸门接近底坎 200mm 时，YV8 得电，闸门继续关闭到底，停机。
四、项目取得的效果
1、每套泵站由原三泵组改为了两泵组，闸门的启闭速度、时间能通过电比例泵进行调整，相较原设计通过调整泵的数量来改变流量，节省了设备，优化了流量调节，使闸门运行更加安全可靠；另外，每套泵站由原三组合阀块简化为了单一组合阀，并经高压软管与启闭机管路相连，在不影响运行的情况下，设备更加简化，调节更加方便。
2、针对改造前闸门运行速度仅能通过改变泵的数量来调整，容易造成人字闸门运行到位时对系统和闸门的冲击等问题；改造后，由PLC调节比例变量泵的流量来控制人字闸门开启速度，使人字闸门按照慢--快--慢的变速方式运行，在闸门开启过程中，左、右岸液压油泵的输出流量同时按 V-T 曲线设定，通过电控给定比例泵的比例电磁铁电压值调整比例泵的输出流量，从而达到改变油缸活塞杆的运行速度，从而防止人字闸门运行到位时对系统和闸门造成冲击，使设备运行更加安全可靠。
3、各闸门的全开、全关行程，开关门的流量，人字门的五度角位置等均可在现地LCU触摸屏上直接更改，维护更加方便。
4、新液压系统工作压力得到明显降低，人字门的启闭压力由原8MPa左右降为了4MPa左右，廊道门动水操作时的压力由原17MPa左右降为了12MPa左右，且廊道门动水全开时间由原10分钟降为了现在的5分钟，闸门全开、全关时间明显缩短，特别是工作门的运行工况得到明显改善。
五、结语
新技术、新设备的应用，有效地解决了船闸液压部分故障率高、渗漏油较多、人字门同步调节困难、人字门终点碰撞、调节复杂等对船闸安全运行构成较大威胁等问题。新设备投运后，运行安全可靠，未发生过一起液压泵站故障，有效地消除了原来的安全隐患。提高了生产效率，减少了日常维护工作量，确保了船闸的正常通航。
作者简介：
石雄灵（1980—），男，广东梅州人，大专文化，助工/运行技师，从事水电站生产管理工作，现任广东粤电集团蓬辣滩水电公司生产运行部部长助理。
论文作者:石雄灵
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/25
标签：闸门论文; 泵站论文; 船闸论文; 人字论文; 液压论文; 廊道论文; 液压油论文; 《基层建设》2017年第17期论文;