八里湾泵站机组液压顶转子装置系统改造分析

崔庆福，王 鹏

（南水北调东线山东干线泰安管理局，山东 泰安271512）

八里湾泵站是南水北调东线工程的第十三级抽水泵站，工程主体包括主副厂房、进出水渠、办公楼、机修车间、主机组、辅机系统、变配电设备等工程设施。八里湾泵站设计调水流量为100m3/s，设计扬程4.78m，安装4台（套）3150ZLQ33.4-4.78型立式轴流泵（三用一备），配TL2800-52P型同步电动机。水泵叶轮直径为3150mm，单机设计流量33.4m3/s，单机功率2800kW，总装机容量1.12万kW。

1 液压顶转子装置系统改造的原因

按照水利部的调水要求，八里湾泵站机组在每年10月至次年的5月底运行，汛期停运。每次启动前或停机48h后再次启动时必须先顶起机组转子，给长时间静止贴合的电机推力轴瓦及推力头镜板结合面充油，形成油膜，降低启动力矩，避免烧瓦，保证机组能够正常运行。目前八里湾泵站采用由一台移动式液压顶转子装置分别对4台机组的液压顶组加压操作，然后人工进行观测液压顶的复位情况，费力费时，且存在诸多不安全因素。

此操作方式存在如下缺陷：一是安装液压油管及观测液压顶的复位情况时，工作人员需反复踩爬垂直扶梯，存在人员跌落风险；二是观测液压顶的复位情况时，人工肉眼观测有死角，一旦液压顶出现不回位，少有忽略就有可能发生运行事故；三是移动式液压装置的液压油管快速接头在装拆过程中有液压油渗出，油管表面和地面易被污染；四是顶车装置笨重，顶车过程繁琐，电源线和液压管路冗长，连接和收纳麻烦。

2 改造思路及特点

根据用户提出的要求及顶转子操作的特点，本项目按以下思路进行设计：一是液压装置由移动式设计为固定式，每台机组由独立的一台液压装置为其液压顶提供动力源。二是每台机组由独立的一套控制系统对其顶转子过程进行自动测控。三是采用触摸屏监视和控制。四是保留手动操作功能。五是液压动力操作电源和测控电源在无操作及操作完成后自动切除。

改造的特点：一是保留了每台机组定转子的单独操作功能。工作人员在每台机组进行操作时，最大限度避免对已运行机组的误操作。二是根据现场条件，液压装置及管路可全部装在隐蔽处，保证了联轴层原有的清洁。三是操作电源自动切除的设计，使该装置避免了无意识操作和误操作。

3 改造装置组成及关键技术措施

3.1 系统组成

1）控制系统。设有控制油泵启停、调节液压阀位置，防止过压力损坏设备、监控顶起行程等功能。

2）液压系统。包括电机、油泵、电磁转向阀、溢流阀组、油箱等。各自参数：油箱容积为25L；柱塞泵额定工作压力20MPa；电机额定功率为1.5kW；液压阀压力等级60MPa。

3）油管。采用高压软管与液压顶组管路连接。连接采用原插拔式，确保在特别情况下也可以继续使用原有的移动式液压装置进行顶转子操作。

4）千斤顶。利用原有千斤顶，根据电机实际结构情况，确定转子顶升高度范围为3～5mm，本装置设定为4±0.5mm。

3.2 关键技术措施

1）防止偏顶。每台机组设4个千斤顶，均采用等压供油方式，以保证各千斤顶油压均衡，避免因顶升力和顶升速度的差异而造成偏顶。

2）千斤顶。通过转子位置传感器，来控制千斤顶顶起高度，以防止转子顶升过量。

3）液压阀。正向供油时，千斤顶顶升。反向供油时，千斤顶复位。处于中间位置时，油管系统保压，千斤顶保持位置。这些功能满足了转子顶起后，需保持一定的时间和顶升后需要强制复位的要求。

4）系统工作压力计算及保护设置。溢流阀工作压力：Pn=1.2～1.3P0。Pn的设定应满足3个以上的千斤顶正常工作方可顶起转子的要求，避免两点偏顶。过压力保护继电器工作压力Pn取千斤顶顶升力P0的1.1倍。

5）电气控制。一是千斤顶行程指示。根据液压定位置传感器传回的数据，反馈到控制箱显示界面，同时点亮相应的指示灯，确保千斤顶在安全位置，并设有指示灯试验按钮，以便检查指示灯是否正常。二是系统过压双重保护。分别为压力继电器和溢流阀。当系统压力达到Pn=1.1P0时，压力继电器动作，液压阀回复到中间位置，油泵停止运行，同时，过压力指示灯亮。若系统压力超过Pn=1.2～1.3P0范围时，溢流阀溢流。

4 测控装置系统设计

4.1 装置功能

装置功能包括：1）监控机组的转子位置状态；2）监控机组4个液压顶位置状态；3）触摸屏控制和监视；4）一键启动，顶转子操作过程自动完成；5）具有无操作自动切断电源及操作结束后自动切断电源功能；6）具有手动操作功能。

4.2 系统设计

1）测控单元部分：包括控制器1套，触摸屏1块，控制继电器和按钮，液压装置控制电路等，安装在控制箱内（如图1）。

图1 测控单元线路原理示意图

2）传感器部分：液压顶位置传感器4套，转子位置传感器2套，安装在机组内。

4.3 控制箱设计

控制箱面板设计分为上下两部分：上部为顶车装置操作屏。下部为视频监控屏。中间设急停按钮和指示灯，其余操作按钮均设在箱内，以防不当操作。

通过改造，用现在的液压顶转子系统，仅1个人在1min内便可完成，且兼容了安全可靠、自动化程度高、快捷便利等优点，提高了工作效率，满足了机组的运行安全和人员的人身安全要求。

5 应用前景

本装置已成功应用于八里湾泵站4台3150ZLQ33.4-4.78水泵机组的顶转子项目，收到了自动、安全、可靠、快捷的使用效果。本装置着重于解决普通顶车装置操作复杂、可靠性差、费力费时的实际情况。可推广应用到给排水、电力、化工等领域的较复杂的顶转子项目，并为其他类型的顶转子装置的设计、计算提供参考。