淺談石梁河水庫(kù)南泄洪閘液壓系統(tǒng)運(yùn)行中的弊端

劉成高 姜士春

石梁河水庫(kù)管理處 江蘇 連云港 222323

石梁河水庫(kù)南泄洪閘于1999年開(kāi)工建設(shè),2001年初投入運(yùn)行。近二十年的運(yùn)行情況顯示,現(xiàn)采用的液壓系統(tǒng)控制方式存在著很多不合理的地方。下面就存在的幾種弊端做簡(jiǎn)單的探討:

一、方案的設(shè)計(jì)

從南泄洪閘的設(shè)計(jì)原理圖與實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看,采用的是柱塞泵作為動(dòng)力來(lái)源將液壓油從壓力油箱泵出然后通過(guò)一系列的閥組調(diào)節(jié)壓力值,來(lái)操作雙作用油缸從而實(shí)現(xiàn)閘門(mén)的啟閉任務(wù)。

設(shè)計(jì)圖中可以看出,閘門(mén)提升時(shí)通過(guò)控制9與10 這兩組電液控制閥使油液進(jìn)入二通手動(dòng)調(diào)速閥11(通過(guò)調(diào)速閥上的旋鈕調(diào)節(jié)油液的流量大小控制閘門(mén)的啟閉速度),然后通過(guò)電磁控制閥13(糾偏閥)進(jìn)入油缸的有桿腔,推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)(同時(shí)無(wú)桿腔的油液流回油箱)。閘門(mén)下降時(shí),電液控制閥9、10動(dòng)作,油液進(jìn)入液控單向閥(使有桿腔的油液可以在落閘時(shí)沿升閘時(shí)的路徑順利流回油箱),閘門(mén)在自重的情況下,油箱的液壓油進(jìn)入無(wú)桿腔,同時(shí)有桿腔的壓力油回到壓力油箱。

然而我們?cè)趯?shí)際使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn),設(shè)計(jì)方案存在著明顯的漏洞,那就是當(dāng)現(xiàn)有的液壓系統(tǒng)突然嚴(yán)重故障時(shí),沒(méi)有備用的通道將壓力油送進(jìn)壓力油缸,這樣我們就無(wú)法在緊急情況下完成閘門(mén)啟閉任務(wù)。

南泄洪閘液壓系統(tǒng)在使用初期,可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,左右油缸誤差值在2cm 時(shí),電磁控制閥13動(dòng)作(泄壓)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)促使左右缸同步運(yùn)行,閘門(mén)運(yùn)行平穩(wěn)。隨著年限的增加,設(shè)備逐步老化(尤其橡膠密封件),加上使用頻率較低,油缸不同步情況明顯加劇。在自動(dòng)糾偏過(guò)程中閘門(mén)長(zhǎng)時(shí)間停止某一位置不動(dòng),無(wú)法實(shí)現(xiàn)閘門(mén)正常啟閉,造成不能順利開(kāi)閘泄洪。

2018年8月,石梁河水庫(kù)建成以來(lái)第一次達(dá)到行洪流量最大值(出庫(kù)流量達(dá)到4080立方米/秒)。南泄洪閘在無(wú)法實(shí)現(xiàn)左右油缸同步運(yùn)行的情況下,通過(guò)手動(dòng)方式強(qiáng)行提閘泄洪。其中6號(hào)閘在開(kāi)機(jī)過(guò)程中出現(xiàn)較大傾斜,通過(guò)多次調(diào)節(jié)二通手動(dòng)調(diào)速閥(流量控制閥)才將閘門(mén)調(diào)節(jié)到正常位置。但流量控制閥可調(diào)節(jié)的幅度值畢竟有限,當(dāng)短時(shí)間內(nèi)閘門(mén)左右開(kāi)度值出現(xiàn)嚴(yán)重的差值時(shí),便沒(méi)法通過(guò)調(diào)節(jié)左右油缸液壓油的流量值大小來(lái)實(shí)現(xiàn)同步。

因此,南泄洪閘液壓系統(tǒng)應(yīng)該重新設(shè)計(jì)備用方案,在原有的液壓系統(tǒng)上增加備用的油路通道,以備緊急情況下實(shí)現(xiàn)閘門(mén)在粗獷的純手動(dòng)操作方式下完成啟閉任務(wù),確保工程安全運(yùn)行,保障下游連云港市區(qū)的安全。

二、維護(hù)的難度

南泄洪閘閘室底板高程17.5米,壩頂高程31.5米(公路橋),整個(gè)閘室從上到下14米的高差中沒(méi)有設(shè)置任何攀爬設(shè)施與維修工作平臺(tái)。

密封件在液壓系統(tǒng)中占據(jù)著極其重要的作用。南泄洪閘的液壓系統(tǒng)密封件的更換是南泄洪閘管理的常態(tài)化工作。

壓力油缸布置于閘室內(nèi)兩側(cè)的閘墩上。每次更換高壓油管密封件時(shí)都采取半空懸掛吊框的方式進(jìn)行(吊框懸于公路橋混凝土護(hù)欄上),維修人員在作業(yè)時(shí)即使穿戴好勞動(dòng)防護(hù)用具(夏季高溫時(shí)安全帽是無(wú)法佩戴的)面對(duì)十幾米高的閘室底板也仍然是心驚膽戰(zhàn),毛骨悚然。操作時(shí),作業(yè)人員在狹隘的吊框里工具使用起來(lái)非常不得力,通常情況下緊固一孔閘門(mén)高壓管道的密封件就需要將近半天的時(shí)間。對(duì)于壓力油缸內(nèi)泄漏問(wèn)題只能將油缸拆下返廠大修(2014年10月已對(duì)壓力油缸進(jìn)行過(guò)大修處理)。

工作橋位置的壓力管道并行布置于混凝土槽中,油管間的間隙不足2cm 寬(有些地方不到1cm),管道架設(shè)于倒U 型扁鋼上,槽中除管道向閘墩分支處沒(méi)有設(shè)置任何排水口。維修人員在更換管路接頭密封件時(shí)非常困難(因?yàn)楣艿篱g間隙太小沒(méi)有工具的工作空間),需要兩三個(gè)人先打開(kāi)沉重的混凝土蓋板后再進(jìn)行作業(yè)。長(zhǎng)期置于幾乎全封閉的混凝土槽中,高壓管道銹蝕嚴(yán)重,更是增加了維護(hù)的成本與人力。目前低壓管道也到了需要全部更換的程度。

如此費(fèi)時(shí)費(fèi)力的維修作業(yè)方式必將無(wú)法保證在上游突然下泄大流量洪水的情況下南泄洪閘能夠及時(shí)啟閉操作。

因此,針對(duì)目前南泄洪閘液壓系統(tǒng)維護(hù)方面出現(xiàn)的各種耗時(shí)耗力的不利情況,應(yīng)當(dāng)考慮設(shè)計(jì)安全、便捷的維修措施以保證南泄洪閘在特殊情況下不因設(shè)備的維修問(wèn)題影響工程的安全運(yùn)行。

三、維護(hù)的成本

南泄洪閘液壓系統(tǒng)已運(yùn)行近二十年,設(shè)備老化與零配件的更新?lián)Q代是目前我們工作中面臨最大的困難。

2016年閘門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)中使用的em231模塊燒毀需要更換,市場(chǎng)上買(mǎi)不到相同的型號(hào)也配不到類(lèi)似的替代品,只能與供應(yīng)商協(xié)商定制,增加了維修成本也延長(zhǎng)了維修期限。

二通手動(dòng)調(diào)速閥因使用年限太久,閥芯無(wú)法正常調(diào)節(jié),幾經(jīng)周折聯(lián)系到原生產(chǎn)商請(qǐng)求他們?yōu)槟闲购殚l特別定制了22只(其中2只備用)。

2017年重錘式閘門(mén)開(kāi)度儀傳輸數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確甚至是錯(cuò)誤數(shù)據(jù),造成啟閉閘門(mén)時(shí)無(wú)法獲取可靠的數(shù)據(jù)。市場(chǎng)上無(wú)法購(gòu)買(mǎi)相同產(chǎn)品(已淘汰),經(jīng)向上級(jí)部門(mén)請(qǐng)示同意定制了二十套傳感機(jī)構(gòu)。

2018年所有液壓站閥組進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng),發(fā)現(xiàn)有幾只電磁閥不能正常工作,決定購(gòu)買(mǎi)更換。結(jié)果該產(chǎn)品在2014年就已經(jīng)被市場(chǎng)淘汰,且沒(méi)有與之功能相近的替代品。無(wú)奈之下幾經(jīng)周折才請(qǐng)來(lái)專(zhuān)業(yè)的有經(jīng)驗(yàn)的維修師傅進(jìn)行修理,暫時(shí)恢復(fù)了該電磁閥的使用功能。

面對(duì)以上所述的維修中出現(xiàn)的各種無(wú)法購(gòu)置或者替換的設(shè)備,只能尋求相關(guān)的生產(chǎn)商,大大地增加了維修成本。

針對(duì)上述幾方面的問(wèn)題,重新考慮石梁河水庫(kù)南泄洪閘閘門(mén)的啟閉控制方式現(xiàn)如今已成為非常值得我們深思的重要問(wèn)題。畢竟它承載著重要的泄洪任務(wù),更是承載著下游連云港城市的安全重任!