机组进水口快闸液压系统优化升级

张旺海 赵甜甜 俞晖

【摘  要】水电站机组进水口快闸是机组安全运行的一道重要保障，快闸液压系统的可靠运行起着至关重要的作用。水口电站进水口快闸液压系统控制着7套快闸的运行，但是上个世纪的落后设计给设备运行和检修都带来了隐患。经过此次改造，实现进水口快闸液压系统的安全稳定运行，并且便于检修消缺。

【关键词】事故快速闸门;液压系统;快降回路

1 引言

水口电站装有7台水轮发电机组，每台机组进水口设有一道事故快速闸门（简称快闸），采用液压启闭机操作。每扇快闸由1套液压缸操作，7套液压缸共用1个液压泵站，7套液压缸的控制阀组采用整体集成式结构，首期设备于1993年7月完成安装并投入运行。

2 系统简介

机组进水口快闸启闭机液压系统是进水口快闸的控制系统，控制着机组引水钢管水流的通断，是机组安全运行的重要保障。水口电站快闸启闭机液压系统由多个回路组成，包括系统建压回路、补油回路、快闸提门回路、快闸快降回路、快闸泵降回路等，控制着7台机组进水口快闸的正常运行。

其中，快闸快降回路是指快闸快速落门回路。当机组发生某些事故无法正常停机时，需要快闸进行快降动作，以切断机组进水廊道的水流，使机组安全停机。

快闸泵降回路是指快闸在关门过程中，快闸快降落到位后，通过系统建压将液压缸活塞杆继续往下降以关闭快闸充水阀的操作回路。

每台机组快闸液压缸由1套控制阀组控制，7套快闸液压缸的控制阀组采用整体集成式结构。各套快闸液压缸的提门、落门操作都是相互独立的，但是各套液压缸上腔通过上腔总管相互连通，当某台机组快闸液压缸进行泵降操作时，系统压力通过该快闸液压缸的控制阀组进入上腔总管，在液压缸上腔形成油压实现该快闸的泵降动作，从而关闭该台机组快闸的充水阀，使快闸完全关闭。

3 系统改造

3.1 改造历史

水口电站机组进水口快闸启闭机液压系统此前经历过两次升级改造。

首次改造是为了解决在多台机组正常发电情况下，无法对其中一套液压缸的控制阀组进行检修的问题。1997年，对液压启闭机的控制阀组进行了改造，重新布置了管路和隔离阀，可以实现各套控制阀组整体隔离检修，完成了第一次改造升级。

然而，液压系统的上腔总管、压力滤油器和油源建压阀块等元部件没有冗余设计，发生故障时无备用切换选择。当这些公共部件检修时，会同时影响7台快闸启闭机正常运行。针对以上问题，2010年对液压系统进行了第2次改造，增设了一套备用油源建压阀块、备用压力滤油器以及1号至7号油缸上腔备用管路，部分解决了公共部件检修时影响系统正常运行的问题，使设备运行的可靠性和安全性得到了提高。

经历过两次改造后的泵站设备和液压系统持续运行了多年。近些年，设备的安全稳定运行情况越来越受到关注和重视，机组进水口快闸启闭机控制系统是机组安全的一道重要保障，设备本身的安全隐患不容忽视。从现在的技术和安全理念来看，进水口快闸快闸液压系统，仍然存在一些待改进的地方，诸如：油泵电机组老化，效率低下，油泵组之间未装设检修隔离阀门;控制阀组无冗余设计，有缺陷时须停机处理，影响机组正常发电;所使用的液压启闭机系统技术设计和制造条件都较为落后等等。

针对上述存在的不足，2018年，机组进水口快闸启闭机液压系统进行了本次升级改造。

3.2 本次改造

本次改造结合运行和检修方面多年的运行经验，考虑将来设备的整体安全稳定运行，对整个液压进行了全方面的完善设计。

首先，由于旧系统仅一套控制阀组，当阀组出现缺陷时需要机组停机才能处理，否则无法及时完成消缺。并且7台机组的集成式控制阀组并排互锁在一起，未考虑到检修维护方便。此次改造增设了一套新的控制阀组，整体进行了优化，与旧阀组互为备用，以满足快闸和机组的正常运行要求，保证设备安全运行并且便于检修。

其次，进水口布置了7台快闸，控制阀组操作室位于4号机快闸和5号机快闸之间，快闸执行快降操作时，下腔油液需流经操作室内的控制阀组再进入上腔，这使得快闸快降时间受其与操作室距离远近的影响，远端的快闸快降时间偏长。

为了优化快闸快降的响应时间，新控制阀组在设计上将快降阀块从集成阀块中独立出来，装设在油缸旁，布置图如图1所示，快降动作时下腔油液直接进入上腔，保证了差动动作的效率，确保快闸快降时间准确可靠。当机组出现故障需要动水落门时，可以保证快闸落门时间，提升响应速度，进一步提升了机组的安全运行。

另外，针对老旧设备，更新了效率严重降低的油泵电机组、油箱等旧设备，在各台油泵电机组之间增设了隔离阀，便于消缺和检修。并且加入了新的设计理念：在电机座和管路连接上做了消震设计，以减小油泵电机组在运行过程中产生的震动传递范围，从根本上降低了设备缺陷发生率。

改造后的快闸液压控制阀组可相互切换，互为备用，需要消缺时，只需切换至备用控制阀组，便于运行和检修。最重要的是优化了快闸的快降功能，提高了快降效率，保证机组安全。

4 总结

经过本次改造，机组进水口快闸启闭机液壓系统得到了全面的完善升级，可实现两套控制阀组相互备用，系统各组件均可单独隔离检修，对突发缺陷可进行及时消缺处理，确保了快闸启闭机液压系统的安全稳定运行。同时，快降功能的优化也提升了快闸的事故响应速度，为机组安全运行提供保障，可用于老旧快闸液压系统改造借鉴。

参考文献：

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[4] 水库闸门液压启闭机的管理探究[J].郭键.建设科技.2017（22）.

（作者单位：福建水口发电集团有限公司）