从化市牛心岭拦河坝液压启闭设备运行维护分析及建议

彭永强

摘  要：文章针对2013年度牛心岭拦河闸坝在汛期液压启闭设备出现的问题，对液压启闭机的运行情况进行了检查，对运行过程中存在的问题进行了归纳，并对运行管理提出一些建议。

关键词：拦河坝;液压启闭设备;运行情况检查分析;建议

中图分类号：TV871.1      文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2015）36-0167-03

1  背景概述

从化市牛心岭拦河坝枢纽工程始建于2005年1月，2008年5月完工验收并蓄水发电，枢纽工程开始发挥工程效益，2013年1月枢纽工程通过竣工验收。牛心岭拦河坝正常蓄水位17.50 m（珠基、下同）下的库容为400万m3。

枢纽工程主要由拦河闸坝和发电厂房及管理区三部分组成，分别为：

①拦河坝横截流溪河，总长89 m，共设4孔泄洪闸、1孔冲沙闸，拦河坝顶高程为22.00 m、闸门顶高程17.80 m。拦河坝按50 a一遇洪水设计，过坝流量2 080 m3/s，相应上游洪水位为20.41 m，百年一遇洪水校核，过坝流量2 350 m3/s，相应上游洪水位为21.04 m，工程等级为Ⅱ等，属大（2）型拦河闸坝;

②发电厂房总长32m，设3孔进水闸，发电厂房内安装三台单机1 000 kW共3 000 kW的轴流式水轮发电机组，三台机组发电引水流量为59.8 m3/s，正常发电水头5.5 m，属小（1）型电站，建筑物级别为4级。

③管理区占地33亩，其中管理间共3 000 m2。

拦河闸坝冲沙闸尺寸为宽16 m*高6.8 m，每扇泄洪闸尺寸为宽16 m*高5.8 m，发电厂房三孔进水闸尺寸为宽5.674 m*高3.35 m。全部闸门采用广东江海机电有限公司安装的液压启闭机控制启闭。

主要技术参数如下：

①拦河坝闸门液压型号为QHLY2*1250kN，吊点数为双吊点，吊点支承为自润滑球面滑动轴承，启门力为2*1 250 kN，闭门力为闸门自重，工作行程为8.02m，全行程为8.1m，油缸缸径为Φ360 mm，活塞杆杆径为Φ180，启门计算压力为16.4 MPa。

②发电厂房进水口闸门液压型号为QHLY2*160 kN，吊点数为双吊点，吊点支承为自润滑球面滑动轴承，启门力为 2*160 kN，闭门力为50 kN，工作行程为3.40 m，全行程为3.42 m，油缸缸径为Φ160 mm，活塞杆杆径为Φ90，启门计算压力为11.7 MPa，闭门计算压力2.49 MPa。控制电源220 V，操作电源380 V，PLC操作电源24 V。

由于进水口闸门及大坝泄洪闸门是共用一套液压启闭机系统的，因此该套液压系统运行的正常与否，直接关系到拦河坝汛期安全度汛工作的正常进行。现在针对2013年汛期液压启闭设备出现的问题，根据本人对液压启闭机的运行情况进行了全面检查，对运行过程中存在的问题进行了归纳后提出一些个人的观点。

2  漏油问题情况分析及建议

2.1  漏油情况分析

根据电站维修技术人员反映，从2008年开始运行至今液压管路出现漏油的情况日渐加重，且漏点不明。经本人检查发现：

①个别闸门供油管上面的压力表接头有渗、滴油现象;

②4#泄洪闸门的电磁阀组外表存在小微砂孔，渗油现象严重;

③在泄洪闸门两侧油缸的个别阀件、阀件与电磁阀组间、管连接头处有湿润油渍，漏点不明;

④2#进水口闸门油缸的左下侧发现有漏油现象，泄漏量不详;

⑤液压站油泵出油口的油管接头曾出现过运行时松脱喷油现象。

2.2  建  议

①除环境因素的影响外，有些问题是因长时间没得到有效的养护而积累遗留下来的，长期的渗漏，不仅引致油液损失和压力减低，对整个液压系统的正常运行也会产生影响。所以必须要杜绝渗油的发生。

②对有渗、滴油现象的接头，要及早更换密封件处理;对砂孔滴漏处，应尽快进行焊补处理;对于漏点不清洁的地方，应清理干净，加强监测，及早排除。

③平时应加强对管路的巡视、检查，预防接头返松，特别是油泵等震动较大的位置。

④2#进水口油缸的下侧目前处于水下位置，无法进行检查处理，须在腾空库容后才可彻底检查处理，现采取的截断进水口油路的处理方法，是治标不治本的，不应长期维持此种办法。

⑤跑、冒、滴、漏油现象是液压系统的大敌，应通过加强平时的维护保养加以彻底清除，对不能即时排除的，应采取措施，防止影响扩大，并做好记录，争取早日消除。

3  闸门启闭不畅情况分析及建议

3.1  闸门启闭不畅情况分析

近期有的闸门启闭运行不畅——从零启动升至2 m左右开度时还好，再开启则易出现超纠偏停机现象，非手动纠偏不能全開闸门。经检查分析：

①中控室电脑上显示的传感器数据正常。

②启门时，现场传感器测量钢丝有不能回缩或张力不足的现象。从目前情况看，开度编码器工作正常，电气控制系统运行正常。闸门启闭运行不畅的主要原因是：开度传感器绕卷测量钢丝的机构运转不畅，当测量钢丝张力有所减小（闸门开度大）时，因绕卷阻力大，使测量钢丝张力不足，甚至不能回缩，致使纠偏误差变大，甚至错误纠偏，最终导致闸门卡阻，运行不畅（在小开度运行时，纠偏传感器的测量钢丝张力大，纠偏误差小，因此闸门运行畅顺）

3.2  建  议

目前应尽快开展针对开度传感器的专项检查工作，工作内容至少包括：

①绕卷机构维保：钢丝除锈加黄油润滑;

②钢丝张力检查：拆钢丝出来重新绕卷;

③电气检查;

④如有需要，可对传感器的检测数据作全面的校核，此项工作须由广东江海机电有限公司的技术人员来电站完成。

4  1#冲沙泄洪闸门启门力变大情况分析及建议

4.1  情况分析

根据检查，1#冲沙泄洪闸门启门工作压力变大：工作压力从最初安装时的17 MPa，现在变为19.5 MPa，有时可达20 MPa，工作压力增幅为5.8%～8.8%左右。系统设计的额定工作压力为18.5 MPa，超了5.5%～8.3%左右，液压启闭机处于中度超载运行状态。因而会不时出现电机过载报警、液压系统超压报警的现象。另外在液压站出油管上的压力表显示为19.5 MPa时，现场闸门供油管上的压力表显示为18.5～19 MPa，表明压力损失不大。从现象上分析，不外乎出现了以下原因：

①纠偏误差大，引致闸门、支铰轴承卡阻，原因与上述第2点同;

②闸门支铰、油缸支铰欠润滑，使闸门运行阻力增大，则所需启门力要相应加大;

③闸门支铰、油缸支铰磨损过度，且两侧磨损程度不一致，引起回转轴线偏差过大，则所需启门力将变大;

④启门时液压系统背压变大，致使所需启门力要相应加大;

⑤实际工作状态与设计工作状态有差别。

4.2  建  议

①校验压力表的准确性，可更换压力表处理，以确保测量准确。

②确认启门实际水位与设计工作水位一致。

③检查开度传感器，使之工作正常。与上述第2点同。

④对闸门支铰、油缸支铰里面进行除锈及添加黄油处理，确保支铰轴承工作状态良好。

⑤对比传感器及支铰维保前后的压力变化。

⑥对比单独向该孔供油与并联全体供油状态的压力变化，排除因其他油路泄漏的影响。（关闭相关管路上的球阀，可实现对该孔单独供油）。

⑦排除背压溢流阀及回油滤油器对背压的影响。首先，检查滤油器压力，排除滤油器的影响;第二，对比松开背压阀前后的启门压力变化;第三，更换新的换向电磁阀，对比更换前后的压力变化;第四，在油缸前后装设压力表，检查油缸的实际工作压力，排除油缸内泄漏的因素。

⑧检查时要做好记录。实施⑤⑦项检查时，对比压力变化，均应在单独向该孔供油的状态下进行。

5  抬升油箱问题分析及建议

5.1  问题分析

根据检查，由于1#泄洪闸门（冲沙闸门）工作压力变大，公司有意要把液压站抬升至与油管平齐的平面上（液压站高程11.00 m，大坝油管高程21.50 m），以消减扬程压力损失，确保在额定的压力内启升闸门。

液压站抬升需要：①加盖机房，并要装修;②分离泵-电机组与油箱的连接，并吊运到新位置重新安装;③重新购置部分油管、管连接件;④更改部分的油管要重新焊装等。因此工程建设费用高的问题。但抬升液压站方案对整个启闭机系统带来了：操作、监管方便;减少系统混入空气的机会，提高了系统的效能，增加阀件耐用度等好处。

5.2  建  议

从目前监测到的情况看——压力损失不算太大（约8.8%左右）。抬升油箱能消减扬程的压力损失（所占权重不大），而管路上的压力损失能消减多少也不好确定。闸门工作压力的变大的原因还没确认。抬升液压站是否解决闸门工作压力变大的问题的最好方法有待探究。如确需加强对液压站的监控，可在现油箱区域加装摄像头，实现实景监视。也可用细小的油管把压力表引上中控室进行监视，或采用压力-电量转换仪表把压力值引上中控室进行监视。因此：抬升液压站的方案暂不考虑。

6  闸门互相影响及下滑情况分析及建议

6.1  情况分析

根据运行分析，在操作运行某一孔闸门时，会出现另一孔闸门跟着运行的情况。这是因为孔口现场的电磁换向阀内部泄漏引起的。另外，有个别闸门出现单侧下滑（超过规范允许范围）的情况，这是因为下滑侧油缸上的液控单向阀过量泄漏所致。该液压系统在投运初期，就曾出现过此类问题，初期多是由于污物卡阻阀芯所致，再后来是因阀芯长锈和阀芯磨损的原因居多。期间也曾对系统的油液进行过过滤处理，也对个别换向阀进行过清洗、更换的处理，情况也一度好转。

6.2  建  议

①油液酸碱度超标（过高的温度也会加速油液的变质）、含水率过高、油液含固体微粒超标、高压供油时混入过量气体等因素，是致使阀芯生锈和磨损加速的原因。为此，可对液压站油液用滤油车进行滤油，过滤管路中和液压油缸里油液中的杂质。如油液情况差则考虑更换液压站所有油液。

②液压系统经过5 a以来的运行，所有换向阀及液控单向阀均存在不同程度的磨损，应予以更换新配件。

7  天气影响分析及建议

7.1  天气影响分析

通过多年运行管理分析，天氣对液压启闭设备有以下影响：

①当出现雷电气象（特别是雷暴）时，偶有保险丝烧断现象发生。

②台风、暴雨、雷电等恶劣天气，会危及工作桥上作业人员的安全。

③工作桥上昼夜温差较大，器件向阳面与背阳侧温差较大（注：检查当天的上午为阴间多云的天气，气温在30 ℃左右，此时，向阳侧的阀件的表面温度超过45 ℃，而背阳侧的，与气温相当），暴晒高温后，突降暴雨，会引起的器件温度在短时间内大幅度变化，在高温天气时，桥上器件长时间处于温度较高的状态。这些因素对油液的品质，器件、管路的密封、器件的寿命都有相当不利的影响。

④目前，大坝上的油管、阀件虽有铁盖板或透明护罩保护，但也仅是防止了雨水、沙尘等对控制线路和阀件的侵害，一定程度上也减缓了温度的变化速度，但气温对油管、阀件、油液的影响依然存在。

⑤为方便维护检查而设的透明护罩，因能通透阳光，而内部基底粗黑，且散热不畅，产生了温室效应，形成局部高温，扩大了不利影响。

⑥桥面照明欠缺，给晚上操作、监测带来不利。

7.2  建  议

为消除气象条件的影响，建议在工作桥上加装轻质闸室，完善防雷设施，加装照明设施，同时取消非通道位置处的铁盖板，为安全起见，在取消了铁盖板的区域，要加上软性围栏。这将极大地提高对管路和器件进行监管便利性，并使日常维保管理的实施更具可操作性。由于消减了气象条件的影响，将会减少相应故障的发生概率，确保器件使用寿命、老化周期。最终将极大地提高设备运行的安全性和可靠性。

缺点：一次性投入的工程费用较大，而且会使工作桥载荷增大，不利于坝面结构的稳定。

8  运行管理影响分析及建议

8.1  运行管理影响分析

从旁观者的角度来看，管理区及电站厂房内的环境洁净，一尘不染。反观液压系统：管路、器件上布满油垢、灰尘，沟槽内油污遍地，还是蜘蛛、野蜂等小动物的乐园。由此可见，对液压启闭机的管理存在缺陷。当然，这些除与管理制度、激励机制、工作重心有关外，还与维护工作的便利性相关。

由于沟槽盖板太重不方便开盖检查、维保，对此部分的检查便有所忽视。油缸现场欠缺检修平台，现场工作带有一定的危险性，对此部分的日常维保就得过且过了。

8.2  建  议

维保工作是一项需要长期的坚持工作，只有确保日常维保工作的高质量完成，才可以提高设备完好率、利用率、生产率，减少设备寿命周期内的维修费用和其它非正常开支，降低使用成本，延长使用寿命。为提高维保工作的便利性，建议：孔口加设维修平台、工作桥上加装轻质闸室。

为提高维保工作质量，需要进一步完善全面质量管理制度，在建立一套维保管理制度、执行计划的基础上，确保制度、计划的落实执行。在执行维保工作后，要有记录、总结和改进措施，为今后完善制度、计划以及实现标准化作业提供指导。

9  结  语

综合上述分析，要彻底解决牛心岭拦河闸坝液压系统运行存在的问题，以达到“防洪第一，安全为主，发电为辅”的管理目标，必须在2014年汛期来临前做好以下修复工作和定员定岗负责维保工作：

①全面检查所有液压油管，对有渗、滴、冒油现象的接头，要更换密封胶圈处理。

②對4#泄洪闸电磁阀砂孔滴漏处，应尽快进行焊补处理。

③对于接头返松，特别是链接油泵等震动较大的位置，要全部重新拧紧。

④全部传感器钢丝绳要重新盘整并添加加润滑油减少纠偏。

⑤拦河坝闸门两侧油缸支铰、轴承添加润滑油，以较少摩擦。

⑥更换已生锈和磨损的单向阀，以达到避免内泄漏和选门错误及闸门自然下滑的情况出现。

⑦加强对液压站的监控，可在现油箱区域加装摄像头，实现实景监视。也可用细小的油管把压力表引上中控室进行监视，或采用压力-电量转换仪表把压力值引上中控室进行监视。

⑧更换所有指示不清的指示灯开关及电源箱里已烧掉的保险丝，更换指示不清的压力表，对有渗油现象的压力表添加铜戒子以防再渗油。

以上八项可由电站维修班人员负责处理。

⑨用水磨钻在拦河坝工作桥液压管沟底每隔2 m开一直径为15 cm的排气（水）孔，并在每扇闸门电磁阀组位置加装小型排气扇，已达到降温不产生温室效应的效果。

⑩将埋藏在墙体中的一段液压管道接出墙体外，便于平时检查维修。

11在拦河坝各扇闸门两侧的支铰、轴承下方修建简易维修平台，以方便检修人员检修。

以上三项可聘请其它专业人员来处理。

12对发电厂房三扇进水闸门两侧油缸的漏油现象进行处理。

13整套液压系统的电气部分进行全面检查，特别是PLC部分的电气元件，对出现老化现象的电气元件必须进行更换。

以上两项必须由广东江海机电公司的技术人员来电站处理。

最后，希望公司领导考虑增设液压设备专门维修组负责整套液压系统的维保工作。经过2008年50年一遇洪水、2010年30年一遇洪水及2013年20年一遇洪水的袭击，公司应建立一套完整的可行的拦河闸坝管理制度并且适当增加激励机制，这对牛心岭拦河坝贯切“防洪第一、预防为主”的方针政策有着深远的意义。

参考文献：

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[2] 胡宁.基于计算机的电液自控系统可靠性分析[J].机床与液压，2004，（5）.

[3] 康明松.工程机械故障检测与维修[J].机械与电子，2001，（5）.