CCS水電站液壓啟閉機(jī)安裝及調(diào)試

楊趙武

（中國水利水電第十四工程局，云南昆明650051）

CCS水電站液壓啟閉機(jī)安裝及調(diào)試

楊趙武

（中國水利水電第十四工程局，云南昆明650051）

CCS水電站位于南美洲厄瓜多爾共和國Napo省和Sucumbios交界處，電站布置有多套液壓啟閉機(jī)控制系統(tǒng)，涉及不同形式的閘門，涵蓋了多種控制類型。本文對CCS水電站中的液壓啟閉機(jī)安裝和調(diào)試情況進(jìn)行了簡單介紹。

CCS水電站；液壓啟閉機(jī)；安裝；調(diào)試

CCS水電站位于南美洲厄瓜多爾共和國Napo省和Sucumbios交界處，電站為引水式電站，電站共安裝有8臺187.5 MW沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1 500 MW，是一項高水頭、長隧道、引水式水電站工程。工程有首部水利樞紐、引水隧洞、調(diào)節(jié)水庫、引水壓力鋼管道及地下廠房等部分組成。工程主要任務(wù)為發(fā)電，兼具有防汛功能。整個工程配有多套液壓啟閉機(jī)系統(tǒng)，所配液壓啟閉機(jī)包括多種閘門類型，涵蓋多種控制方式。

1　液壓啟閉機(jī)布置情況

首部樞紐有面板堆石壩、溢流壩、沉砂池取水口及沉砂池組成。首部樞紐溢流壩沖沙道設(shè)有1套弧門沖沙閘工作閘門液壓啟閉機(jī)，按1站1門配置；設(shè)有2套平門沖沙閘工作閘門液壓啟閉機(jī)，按1站1門配置。首部樞紐沉砂池取水口設(shè)有16孔沉沙池取水口工作閘門，按1站4門配置，配有16套液壓油缸、4套液壓泵站及4套現(xiàn)地電氣控制單元；生態(tài)取水口設(shè)有1套液壓啟閉機(jī)，按1站1門配置。沉砂池出口設(shè)有8孔出水口檢修門，按1站2門配置，配有16套液壓油缸、4套液壓泵站及4套現(xiàn)地電氣控制單元。首部樞紐側(cè)堰設(shè)有2套翻板門，按1站2門配置，配有4套液壓油缸、1個液壓泵站、1套現(xiàn)地電氣控制單元。

調(diào)節(jié)水庫壓力鋼管取水口設(shè)有2套工作平門，按1站2門配置，配有2套液壓油缸、1套液壓泵站、1套現(xiàn)地電氣控制單元。調(diào)節(jié)水庫放空洞工作弧門設(shè)有1套液壓啟閉機(jī)，按1站1門配置，配有1套液壓油缸、1套液壓泵站、1套現(xiàn)地電氣控制單元。調(diào)節(jié)水庫放空洞檢修閘門設(shè)有1套液壓啟閉機(jī)，按1站1門配置，配有1套液壓油缸、1套液壓泵站、1套現(xiàn)地電氣控制單元。調(diào)節(jié)水庫輸水隧洞出口閘門設(shè)有1套液壓啟閉機(jī)，按1站1門配置，配有2套液壓油缸、1套液壓泵站、1套現(xiàn)地電氣控制單元。主廠房尾水洞出口設(shè)有2套檢修閘門，按1站2門配置，配有4套液壓油缸、1個液壓泵站、1套現(xiàn)地電氣控制單元。

2　液壓啟閉機(jī)概述

CCS電站采用液壓啟閉機(jī)是一種集機(jī)、電、液、儀為一體的新型啟閉設(shè)備。以液壓缸為主體，PLC進(jìn)行控制，油泵、電動機(jī)、油箱、濾油器、液壓控制閥及各種檢測儀表組成的總成。工作原理是以電機(jī)為動力源，電機(jī)帶動油泵輸出壓力油，通過油路集成塊等元件驅(qū)動活塞桿來控制閘門的啟閉。通過接通電動機(jī)的電源，控制不同的電磁閥，即可使活塞桿往復(fù)運(yùn)動。液壓控制閥組是由溢流閥、調(diào)速閥、單向閥等閥組組成，可根據(jù)啟閉機(jī)的工作特點設(shè)計不同油路形成的組合閥滿足其工況要求。活塞桿的伸縮由驅(qū)動不同的電磁閥控制，具有動作靈活，行程控制準(zhǔn)確，過載保護(hù)等性能。當(dāng)運(yùn)行受阻時，油路中壓力增高到調(diào)定的限額，溢流閥迅速而準(zhǔn)確地溢流，實行過載保護(hù)，保護(hù)相關(guān)設(shè)備。

3　液壓啟閉機(jī)安裝

3.1安裝準(zhǔn)則

（1）設(shè)備安裝嚴(yán)格按圖紙、“安裝、操作和維護(hù)說明書”以及“水利水電工程啟閉機(jī)制造、安裝及驗收規(guī)范”（DL/T5019）等執(zhí)行。

（2）熟悉圖紙及安裝相關(guān)工藝流程，制定作業(yè)指導(dǎo)計劃和安全保障措施。

（3）安裝前應(yīng)對設(shè)備及儀表進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)無損傷及其它不正常情況。

（4）工地現(xiàn)場安裝前，必須將臟物、銹斑、砂粒、細(xì)屑等除盡。液壓系統(tǒng)及油缸等所有液壓部件必須沖洗干凈。清潔用布必須是不起毛的織物或?qū)Ｓ眉垺?/p>

3.2液壓油缸安裝

在油缸與管道連接之前，必須得到仔細(xì)的清潔。在這個過程中，油缸不得與管路連接。使用一個帶濾網(wǎng)密度為5 μm的過濾器來向液壓系統(tǒng)加入工作介質(zhì)。管路必須清洗，以使油的清潔度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。清洗回路應(yīng)裝有過濾度為10 μm的過濾器。清潔度達(dá)到要求以后，油缸方可與管路連接。

液壓啟閉機(jī)的安裝位置與連接尺寸應(yīng)符合其安裝布置圖及有關(guān)技術(shù)文件的要求。在油缸安裝之前，現(xiàn)場對實際位置與連接尺寸加以仔細(xì)的復(fù)查，以避免產(chǎn)生額外的裝拆工作量。

如果油缸本身無適當(dāng)?shù)钠鹬氐醵瑧?yīng)使用粗吊索來起吊它。如果油缸帶吊耳，在安裝過程中應(yīng)盡可能地利用它，并配用額定負(fù)載的吊鉤。吊裝捆扎應(yīng)加防護(hù)墊層，以免損傷外表油漆。吊裝時，應(yīng)事先將活塞桿吊頭予以固定，以防活塞桿外伸。嚴(yán)禁在油缸有桿腔沒有充滿液壓油時拆除活塞桿固定裝置。在安裝的全過程中，不允許臟物進(jìn)入液壓系統(tǒng)。因此，管接頭應(yīng)蓋緊并密封。吊裝必須小心，以避免損傷活塞桿及其表面鍍層。

油缸的安裝應(yīng)不產(chǎn)生附加的應(yīng)力。例如：應(yīng)使導(dǎo)向裝置不經(jīng)受額外的變形。因為它會使導(dǎo)向裝置的壽命縮短。對于一個拉力油缸來說，要保證在活塞桿上不產(chǎn)生任何推力的情況。管路、軟管與油缸的連接也應(yīng)無張力。它們應(yīng)由高質(zhì)量的管接頭與油缸連接。高壓軟管安裝時不得有扭轉(zhuǎn)及過度的彎曲現(xiàn)象。油缸的排氣閥或油缸根部的管接頭（當(dāng)無排氣閥時）應(yīng)盡量安裝在油缸的朝上方向。這樣，便于排盡油缸內(nèi)部的空氣。

3.3液壓泵站安裝

泵站按照圖紙要求定位后采用膨脹螺栓固定。泵站上設(shè)有專用吊耳供起吊安裝用。液壓泵站、控制閥組在出廠時已經(jīng)清洗干凈，但考慮到運(yùn)輸、存放或試運(yùn)行過程中可能有新的污染物進(jìn)入油箱，所以在正式運(yùn)行前需要重新清洗油箱。當(dāng)站外管路沖洗合格后才能接入液壓系統(tǒng)。

3.4液壓管路安裝

3.4.1管路制作

管道的敷設(shè)排列和走向應(yīng)整齊一致，層次分明，盡量采用水平或垂直布管，水平管道的不平行度應(yīng)≤2/1000，垂直管道的不平行度應(yīng)≤2/400，用水平儀檢測。一列平行布置的管道，各管道之間的平行度允差2/1000。平行或交叉的管道之間應(yīng)有10 mm以上的空隙。彎曲的管子在起彎點附近設(shè)支架和管夾，管道不得與支架或管夾直接焊接。

管道連接時不得用強(qiáng)力對正、加熱、加偏心墊等方法來消除對接端面的間隙、偏差、錯口或不同心等缺陷。管路應(yīng)無內(nèi)應(yīng)力的布置和緊固。高壓軟管安裝后不得有相對扭轉(zhuǎn)。軟管在裝入系統(tǒng)之前，也應(yīng)將內(nèi)腔及接頭清洗干凈，軟管安裝盡量保證其平直，不允許有較大的彎曲。管子安裝間斷期間，各管口應(yīng)嚴(yán)格密封。管路系統(tǒng)安裝時，不得有沙子、氧化鐵皮、鐵屑等污物進(jìn)入管道。

3.4.2管路裝配

應(yīng)該在潔凈的條件下裝配管路，以免液壓系統(tǒng)的任何早期污染。在裝配過程中，管道的各種管接頭和裝置接口必須保持封堵，只有在實際的連接馬上要完成時才可去除堵頭與封帽。管路在接上之前，應(yīng)該是干凈的。必須檢查并去除管接頭及連接表面的污跡，清潔度不能完全依賴于裝配后的系統(tǒng)沖洗。

一旦管路的走向布置確定，現(xiàn)場工作的第一階段為安裝支承構(gòu)件和管夾。必須記住，沖擊與振動會引起液壓系統(tǒng)劇烈的損壞。振動有時會由液壓系統(tǒng)本身產(chǎn)生（如：液壓電磁閥換向時產(chǎn)生的沖擊等）。對于管路來說，正確地選擇鋼管的支承和管夾，可以減少沖擊和振動的作用。管夾與穩(wěn)固的基礎(chǔ)或剛性結(jié)構(gòu)相連接，是減少振動引起損壞的最好方法。帶橡膠墊的管夾、軟管及膨脹接頭可使振動得到減弱。

管夾的間距按設(shè)計規(guī)定執(zhí)行，一般間隔約為2～2.5 m。管夾用膨脹螺栓將其固定在混凝土基礎(chǔ)上。在安裝過程中，不應(yīng)使管路承受任何額外的應(yīng)力是很重要的。不經(jīng)校直的管子應(yīng)重新校直或重制，否則不能被安裝。過長的直線管路必須考慮熱脹冷縮，軟管或膨脹接頭應(yīng)得到采用，也可在安裝管路時設(shè)置一段彎管。為了便于裝拆，接頭與法蘭的位置應(yīng)互相錯開，與相鄰管道也應(yīng)按規(guī)定的相隔間距來安裝。

3.4.3管路沖洗

在安裝帶有很多管路的大型液壓系統(tǒng)時，臟物和其它污染物可能不留意地進(jìn)入管路和其它設(shè)備項目之中。要找出這些可能性，并且對于這樣的系統(tǒng)，必須沖洗出所有的污染物，以便在運(yùn)行和設(shè)備壽命方面不會產(chǎn)生負(fù)面的影響。沖洗過程的機(jī)理是用液壓油在系統(tǒng)中高速度循環(huán)，并使快速流動的液體帶走臟物至一個分離的過濾回路，使它們能最終被去除。沖洗的強(qiáng)度與時間取決于系統(tǒng)的原始情況與系統(tǒng)對管道的清潔度要求。

沖洗裝置由油泵、油濾、油箱及必需的接頭組成。對于較大型液壓系統(tǒng)，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)沖洗泵站進(jìn)行沖洗。油泵必須與可調(diào)式壓力溢流閥安裝在一起。必須設(shè)定一個壓力，以確保油泵的全流量能通過被沖洗的零件。油箱容量至少為三倍油泵每分鐘流量，它的容量也至少應(yīng)該等于被沖洗設(shè)備的容量。

沖洗的速率標(biāo)準(zhǔn)：高壓管道≥5 m/s，低壓管道≥3 m/s。沖洗壓力：開始為0.3～0.5 MPa，沖洗2 h后，調(diào)高壓力到1.5～2 MPa，繼續(xù)沖洗15～30 min，然后再以低壓沖洗。循環(huán)沖洗時間不小于72 h，在此過程，可以改變沖洗方向、輕輕敲打和管子以此來提高沖洗的效率。

所采用的沖洗介質(zhì)型號必須與最終用于系統(tǒng)運(yùn)行的液壓油及用于液壓系統(tǒng)中的其他材料相兼容；特別要與密封件的材料相兼容。通常，與正常運(yùn)行使用的工作液體相同規(guī)格的介質(zhì)可被用作沖洗液，但是一種含有附加添加劑的，且粘度更低的沖洗介質(zhì)，會使系統(tǒng)的沖洗更快并且更經(jīng)濟(jì)。

3.4.4管路試壓

在完成管路沖洗之后，確保所有的管路及其附件安裝完畢，所有用于管路接頭密封的密封圈均已安裝完畢，管路接頭螺母均已緊固，不得有任何的扭曲和變形。在以上都準(zhǔn)備完成后使用液壓泵站對管道進(jìn)行10 min耐壓試驗，試驗壓力1.5倍工作壓力，試驗不允許有滲漏現(xiàn)象。

4　調(diào)試與試運(yùn)行

液壓啟閉機(jī)安裝后應(yīng)分別進(jìn)行空載動作試驗、帶閘門（無水）聯(lián)動試運(yùn)行和正式試運(yùn)行。

4.1調(diào)試必須具備的條件

液壓啟閉機(jī)的油缸、泵站和管路已經(jīng)按照設(shè)計圖紙和說明書的要求完成了安裝工作。液壓啟閉機(jī)的電控系統(tǒng)已經(jīng)按照設(shè)計圖紙和說明書的要求完成了安裝工作和模擬動作試驗。

液壓系統(tǒng)中的壓力表、壓力控制器、各電磁閥控制電磁鐵、開度儀及行程開關(guān)等裝置已經(jīng)校驗并合格。電氣接點整定值正確，各截止閥及球閥開關(guān)位置無誤。通過濾油機(jī)或注油濾油器向油箱充油至最高液面位置。油泵在第一次動作前必須通過油泵注油口注入液壓油，以排出油泵內(nèi)空氣。

4.2空載動作試驗

液壓啟閉機(jī)在空載動作試驗時不能帶任何負(fù)載，液壓啟閉機(jī)油缸必須在注滿油后才能拆除油缸活塞桿頭的臨時固定裝置。

首次短暫啟動，應(yīng)確保電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向必須與油泵所要求的方向相一致，若電機(jī)轉(zhuǎn)向錯誤則應(yīng)調(diào)整電機(jī)的電源接線相序。

先用0.5～1.0 MPa的低壓來驅(qū)動已經(jīng)過排氣的液壓缸，作全行程空載往復(fù)動作3次，排除液壓系統(tǒng)中的空氣和確認(rèn)閥組動作正確。活塞桿的往復(fù)運(yùn)動應(yīng)無爬行現(xiàn)象。由于在活塞外伸運(yùn)動時，系統(tǒng)向液壓缸注油，此時應(yīng)及時向油箱補(bǔ)油，確保液壓泵站油量充足，以防止油箱吸空。

液壓啟閉機(jī)排氣試調(diào)階段活塞桿伸出方向不能有任何障礙物，以防活塞桿擦傷造成嚴(yán)重后果，及時檢查并處理現(xiàn)場管路漏油。

4.3帶閘門（無水）聯(lián)動試驗

將液壓缸吊頭與閘門吊耳（或拉桿）相連接。液壓缸吊頭軸孔、吊軸支承面及滑動軸承等應(yīng)加注潤滑脂（自潤滑軸承除外）。

對液壓系統(tǒng)中的壓力閥、壓力控制器等裝置按設(shè)計要求進(jìn)行設(shè)定。按設(shè)計規(guī)定的每一個功能動作，作全行程試運(yùn)行，先手動分步操作并達(dá)到設(shè)計要求，再程序自動操作并達(dá)到設(shè)計要求。

試運(yùn)行過程中，對閘門行程檢測裝置的接點動作位置進(jìn)行調(diào)整，使之符合設(shè)計要求。

5　常見調(diào)試故障分析及處理

（1）雙缸液壓啟閉機(jī)，啟門時，一缸動作，一缸不動，偏差超正常范圍，系統(tǒng)被迫停機(jī)。

原因：調(diào)速閥中的各單向閥、單向節(jié)流閥發(fā)生卡阻現(xiàn)象，不能正常打開。

處理：首先將閘門落至底坎，可純手動操作（自動操作已失效），即手動啟動軟啟動器，電機(jī)啟動，此時PLC內(nèi)程序不執(zhí)行任何指令，電機(jī)處于空載運(yùn)行狀態(tài)；其次手動操作閉門按鈕，打開電磁閥，手動執(zhí)行落門動作，直至閘門全關(guān)至零位。拆洗調(diào)速閥及單向閥，回裝后啟門正常。

（2）雙缸液壓啟閉機(jī)，閘門全關(guān)后，一側(cè)油缸行程已至零位，另一側(cè)還有局部開度。

原因：糾偏不靈或瞬間失效。

處理：將閘門重新提起小開度后再落。

（3）雙缸液壓啟閉機(jī)，左右缸下腔壓差大，某一缸下腔的壓力值已達(dá)到系統(tǒng)低壓報警值，但此時閘門并不存在較大不同步。

原因：由于負(fù)載的變化，使作用在某一缸上的力較大，而另一缸的力較小，油缸下腔壓力瞬時達(dá)到低壓報警值。

處理：在保證設(shè)備正常運(yùn)行的前提下重新調(diào)整壓力繼電器動作值，根據(jù)現(xiàn)場實際分別整定各閘門的低壓報警值，保證兩缸同步。

（4）油缸下滑

原因：液控單向閥閥心上的密封圈損壞。

處理：閘門在全關(guān)位時拆除液控單向閥閥心，更換密封圈。

6　結(jié)束語

從CCS水電站的液壓啟閉機(jī)安裝調(diào)試過程中遇到故障分析可以看出，嚴(yán)格按照液壓系統(tǒng)安裝規(guī)程進(jìn)行液壓系統(tǒng)安裝和操作，不僅有利于設(shè)備調(diào)試和運(yùn)行，而且有利于保證設(shè)備良好的運(yùn)行狀態(tài)，為液壓系統(tǒng)的長期運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。

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1672-5387（2016）09-0037-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.09.013

2016-04-15

楊趙武（1989-），男，助理工程師，從事水電站電氣設(shè)備的電氣試驗及調(diào)試工作。