機組進水口快閘液壓系統優化升級

張旺海 趙甜甜 俞暉

【摘 ?要】水電站機組進水口快閘是機組安全運行的一道重要保障，快閘液壓系統的可靠運行起著至關重要的作用。水口電站進水口快閘液壓系統控制著7套快閘的運行，但是上個世紀的落后設計給設備運行和檢修都帶來了隱患。經過此次改造，實現進水口快閘液壓系統的安全穩定運行，并且便于檢修消缺。

【關鍵詞】事故快速閘門;液壓系統;快降回路

1 引言

水口電站裝有7臺水輪發電機組，每臺機組進水口設有一道事故快速閘門（簡稱快閘），采用液壓啟閉機操作。每扇快閘由1套液壓缸操作，7套液壓缸共用1個液壓泵站，7套液壓缸的控制閥組采用整體集成式結構，首期設備于1993年7月完成安裝并投入運行。

2 系統簡介

機組進水口快閘啟閉機液壓系統是進水口快閘的控制系統，控制著機組引水鋼管水流的通斷，是機組安全運行的重要保障。水口電站快閘啟閉機液壓系統由多個回路組成，包括系統建壓回路、補油回路、快閘提門回路、快閘快降回路、快閘泵降回路等，控制著7臺機組進水口快閘的正常運行。

其中，快閘快降回路是指快閘快速落門回路。當機組發生某些事故無法正常停機時，需要快閘進行快降動作，以切斷機組進水廊道的水流，使機組安全停機。

快閘泵降回路是指快閘在關門過程中，快閘快降落到位后，通過系統建壓將液壓缸活塞桿繼續往下降以關閉快閘充水閥的操作回路。

每臺機組快閘液壓缸由1套控制閥組控制，7套快閘液壓缸的控制閥組采用整體集成式結構。各套快閘液壓缸的提門、落門操作都是相互獨立的，但是各套液壓缸上腔通過上腔總管相互連通，當某臺機組快閘液壓缸進行泵降操作時，系統壓力通過該快閘液壓缸的控制閥組進入上腔總管，在液壓缸上腔形成油壓實現該快閘的泵降動作，從而關閉該臺機組快閘的充水閥，使快閘完全關閉。

3 系統改造

3.1 改造歷史

水口電站機組進水口快閘啟閉機液壓系統此前經歷過兩次升級改造。

首次改造是為了解決在多臺機組正常發電情況下，無法對其中一套液壓缸的控制閥組進行檢修的問題。1997年，對液壓啟閉機的控制閥組進行了改造，重新布置了管路和隔離閥，可以實現各套控制閥組整體隔離檢修，完成了第一次改造升級。

然而，液壓系統的上腔總管、壓力濾油器和油源建壓閥塊等元部件沒有冗余設計，發生故障時無備用切換選擇。當這些公共部件檢修時，會同時影響7臺快閘啟閉機正常運行。針對以上問題，2010年對液壓系統進行了第2次改造，增設了一套備用油源建壓閥塊、備用壓力濾油器以及1號至7號油缸上腔備用管路，部分解決了公共部件檢修時影響系統正常運行的問題，使設備運行的可靠性和安全性得到了提高。

經歷過兩次改造后的泵站設備和液壓系統持續運行了多年。近些年，設備的安全穩定運行情況越來越受到關注和重視，機組進水口快閘啟閉機控制系統是機組安全的一道重要保障，設備本身的安全隱患不容忽視。從現在的技術和安全理念來看，進水口快閘快閘液壓系統，仍然存在一些待改進的地方，諸如：油泵電機組老化，效率低下，油泵組之間未裝設檢修隔離閥門;控制閥組無冗余設計，有缺陷時須停機處理，影響機組正常發電;所使用的液壓啟閉機系統技術設計和制造條件都較為落后等等。

針對上述存在的不足，2018年，機組進水口快閘啟閉機液壓系統進行了本次升級改造。

3.2 本次改造

本次改造結合運行和檢修方面多年的運行經驗，考慮將來設備的整體安全穩定運行，對整個液壓進行了全方面的完善設計。

首先，由于舊系統僅一套控制閥組，當閥組出現缺陷時需要機組停機才能處理，否則無法及時完成消缺。并且7臺機組的集成式控制閥組并排互鎖在一起，未考慮到檢修維護方便。此次改造增設了一套新的控制閥組，整體進行了優化，與舊閥組互為備用，以滿足快閘和機組的正常運行要求，保證設備安全運行并且便于檢修。

其次，進水口布置了7臺快閘，控制閥組操作室位于4號機快閘和5號機快閘之間，快閘執行快降操作時，下腔油液需流經操作室內的控制閥組再進入上腔，這使得快閘快降時間受其與操作室距離遠近的影響，遠端的快閘快降時間偏長。

為了優化快閘快降的響應時間，新控制閥組在設計上將快降閥塊從集成閥塊中獨立出來，裝設在油缸旁，布置圖如圖1所示，快降動作時下腔油液直接進入上腔，保證了差動動作的效率，確保快閘快降時間準確可靠。當機組出現故障需要動水落門時，可以保證快閘落門時間，提升響應速度，進一步提升了機組的安全運行。

另外，針對老舊設備，更新了效率嚴重降低的油泵電機組、油箱等舊設備，在各臺油泵電機組之間增設了隔離閥，便于消缺和檢修。并且加入了新的設計理念：在電機座和管路連接上做了消震設計，以減小油泵電機組在運行過程中產生的震動傳遞范圍，從根本上降低了設備缺陷發生率。

改造后的快閘液壓控制閥組可相互切換，互為備用，需要消缺時，只需切換至備用控制閥組，便于運行和檢修。最重要的是優化了快閘的快降功能，提高了快降效率，保證機組安全。

4 總結

經過本次改造，機組進水口快閘啟閉機液壓系統得到了全面的完善升級，可實現兩套控制閥組相互備用，系統各組件均可單獨隔離檢修，對突發缺陷可進行及時消缺處理，確保了快閘啟閉機液壓系統的安全穩定運行。同時，快降功能的優化也提升了快閘的事故響應速度，為機組安全運行提供保障，可用于老舊快閘液壓系統改造借鑒。

參考文獻：

[1] 液壓傳動在水利水電工程中的應用[J].張博軒，羅紅英，白軍，姜梅.科技創新與應用.2017（26）.

[2] 液壓啟閉機在水利水電工程中的應用[J].李力強，李躍年.吉林水利.1996（03）.

[3] 液壓啟閉機的日常管理與維護[J].谷鵬靜，王利會.河北水利.2008（11）.

[4] 水庫閘門液壓啟閉機的管理探究[J].郭鍵.建設科技.2017（22）.

（作者單位：福建水口發電集團有限公司）