□朱玉兵 □丁小鋒(江蘇省江都水利工程管理處)

1.工程簡介

江都第三抽水站（以下簡稱“江都三站”）位于淮河、里運河及新、老通揚運河交匯處，為國內首座抽水、發(fā)電兩用的可逆式泵站，是江都水利樞紐主體工程，江蘇省江水北調的第Ⅰ級抽水工程，也是我國南水北調東線源頭抽水工程之一。江都三站于1967年7月開始興建，1969年10月竣工，2006年10月至2009年12月實施了更新改造。改造后的江都三站裝有2000ZLQ13.5-8型液壓全調節(jié)立式軸流泵10臺套，配套選用1600/450kW、28P型立式可逆電機，電機功率1600kW，電壓等級6kV，總裝機容量為16MW，設計揚程為8m，單機流量為13.5m3/s，江都三站改造后，配兩套油壓裝置，每套油壓裝置提供5臺水泵機組的葉片調節(jié)用的壓力油。

2.葉片調節(jié)機構結構特點

江都三站改造后采用的全液壓葉片調節(jié)機構主要由油壓裝置、受油器、電氣控制裝置三部分組成，并具有手動、自動兩種控制方式。

2.1 油壓裝置

油壓裝置是為受油器提供壓力油源，主要由回油箱總成、儀表柜、蓄能器總成三部分組成。油壓裝置結構見圖1。

圖1 油壓裝置結構圖1.截止閥 2.蓄能器 3.進油截止閥 4.放油截止閥 5.供油截止閥 6.電動機 7.油泵 8.吸油過濾器 9.回油箱 10.壓力變送器 11.壓力開關 12.壓力表 13.放油截止閥 14.單向閥 15.雙濾油器 16.壓差發(fā)訊器 17.安全閥 18.主閥19.電磁卸荷閥 20.磁翻柱液位計 21.溫度變送器 22.呼吸器23.冷卻泵電機 24.冷卻器 25.冷卻泵 26.示流器 27.冷卻水出 28.冷卻水進 29.油混水信號器 30.系統(tǒng)回油 31.系統(tǒng)回油 32.備用回油 33.放油

回油箱總成由回油箱體、油泵組、組合閥、雙濾油器、磁翻柱液位計、溫度變送器、油混水信號器等部件組成。

儀表柜總成安裝在回油箱上,在其面板上裝有3塊壓力表，一塊指示系統(tǒng)壓力,另兩塊分別指示兩臺油泵的出口壓力。

蓄能器總成主要是由皮囊式蓄能器、蓄能器專用截止閥等組成。

2.2 受油器

受油器是給水泵葉片接力器輸送壓力油的裝置，安裝在水泵電動機的頂部，主要由雙濾油器、閥組裝配、油缸、操作油管等部件組成。受油器結構見圖2。

1.限位開關 2.上軸桿 3.軸承 4.濾油器 5.內管 6.外管7.底座 8.缸體 9.浮動套 10.浮動密封環(huán) 11.浮動套12.浮動密封環(huán) 13.電磁閥組 14.限位鍵圖2 受油器結構圖

閥組裝配主要由手-自動切換電磁閥、電液比例換向閥、手動換向閥、壓力繼電器、單向節(jié)流閥、油道板等部件組成。

油缸是將壓力油分配到水泵接力器去的主要部件,分為上下兩腔。缸內裝有浮動環(huán)、密封套、操作油管、壓套等部件。

2.3 電氣控制裝置

水泵葉片調節(jié)機構控制裝置共有兩套，每套分別控制一臺油壓裝置和五臺受油器。其電氣部分采用可編程現(xiàn)場總線控制器核心控制單元PFC，利用觸摸屏為人機界面，與上位機配合，可進行油壓裝置和水泵葉片的數(shù)值設定、數(shù)值、狀態(tài)顯示、模式選擇、故障報警、工況記錄，從而實現(xiàn)自動控制功能。

3.葉片調節(jié)機構分析

圖3 液壓系統(tǒng)結構圖1.濾油器 2.手自動切換電磁閥 3.壓力繼電器 4.電磁換向閥 5.手動換向閥 6.液控單向閥 7.行程開關 8.傳感器9.單向節(jié)流閥 10.受油器密封套 11.受油器軸桿

液壓系統(tǒng)結構見圖3，來自油壓裝置的壓力油經濾油器（1）過濾后，進入手、自動切換電磁閥（2）。

自動調節(jié):手、自動切換電磁閥（2）切換到自動位置，壓力油通向電液比例換向閥（4）。當電液比例換向閥接受來自控制系統(tǒng)調節(jié)葉角的信號，其閥芯即會按要求的方向及速度換位，將需要的流量通過受油器的密封套或軸桿，送入水泵接力器的上腔或下腔。

手動調節(jié)：手、自動切換電磁閥（2）切換到手動位置，壓力油進入手動換向閥（5）。壓力繼電器（3）發(fā)出手動位置壓力油已接通的信號后，即可進行手動操作。向前或向后緩慢扳動手動換向閥的手柄,使手動換向閥按要求的方向及速度將壓力油通過水泵葉片操作機構的密封套或軸桿，送入水泵接力器的上腔或下腔。

在缸體的正面，裝有反饋電位計（8），當軸桿移動時，它可將葉角實際位置信號反饋給控制系統(tǒng)，形成一個閉環(huán)的自動調節(jié)過程。在缸體上端，裝有兩個行程開關（7），當水泵葉片操作機構的軸桿達到其所在的極限位置時，觸動行程開關，行程開關發(fā)出報警信號。

在電液比例換向閥（4）和手動換向閥（5）的出口處，裝有液控單向閥（6），當系統(tǒng)調節(jié)完畢，電液比例換向閥（或手動換向閥）切換到中間位置時，閥內壓力油斷開，這時來自液壓缸上（下）腔的壓力油，將單向閥關閉，以保證液壓缸活塞保持在所調節(jié)的位置。當系統(tǒng)需要再次調節(jié)時，電液比例換向閥（或手動換向閥）切換，壓力油接通時將液控單向閥打開，壓力油通過水泵葉片操作機構送入接力器。

葉片接力器布置在水泵軸與葉輪輪轂聯(lián)接法蘭之間，液壓活塞型，雙向運動。接力器進油管從受油器經電機軸孔、主軸孔進入，當葉片向正角度方向調節(jié)時，壓力油進入活塞下部油缸，推動活塞向上運動，活塞桿帶動葉輪輪轂內的連桿拐臂機構，使葉片樞軸轉動；當葉片向負角度方向調節(jié)時，壓力油進入活塞上部油缸，推動活塞向下運動。

4.葉片調節(jié)機構主要優(yōu)點

新型葉片調節(jié)機構與改造前的葉片調節(jié)機構相比較，具有如下主要優(yōu)點：

4.1 油壓裝置由于油液和壓縮氣體通過皮囊隔離開來，使油液不易被氧化變質，明顯延長了油液的老化時間，也就減少了廢油處理的次數(shù)與液量，同時還省去了油、氣不隔離式油壓裝置必須配備的中壓氣系統(tǒng)，因而在環(huán)保、節(jié)能、經濟方面均有積極的意義。

4.2 油壓裝置采用了斷續(xù)運行的方式，這樣既節(jié)約了能源，也防止了油液因長期連續(xù)循環(huán)運行導致油溫偏高而很快變質的弊病。

4.3 油壓裝置上采用了將安全閥、卸荷閥等組合在一起，組成組合閥的形式。這種組合閥的方式結構簡單，外型美觀，安全可靠，性能良好。此外，還采用了進口壓力開關和變送器進行控制和報警，動作靈敏，性能可靠。

4.4 采用浮動環(huán)密封結構，油壓裝置將軸與套間的軸向密封改為浮動環(huán)與浮動環(huán)體的平面密封，浮動環(huán)與軸接觸。當軸產生擺動時浮動環(huán)與其一起擺動，而在浮動環(huán)與浮動環(huán)體間有一定的間隙,這個間隙遠遠大于國家標準規(guī)定的電機軸的擺動量，所以當電機軸在運行中產生擺動時，軸與套間就不會產生劇烈摩擦,使運行更加可靠。

4.5 由比例閥數(shù)字式直接控制葉片角度。系統(tǒng)原理更加簡單，自動調節(jié)狀態(tài)下的性能更加優(yōu)越。利用比例閥數(shù)字式控制原理，其調節(jié)精度可達4‰，為泵站的自動化控制、實現(xiàn)數(shù)字化運行管理奠定了基礎。反饋上采用全電氣反饋的形式，精度高，顯示準，安裝調整方便。

4.6 為保證調節(jié)性能，在系統(tǒng)中采用了過濾精度為20μm的精密雙筒油過濾器，保證了油質的清潔，可以保證在不停機的情況下拆換濾芯進行清洗。

4.7 控制系統(tǒng)PFC不僅具有一般PLC所具有的一切功能,而且支持目前主流的標準現(xiàn)場總線協(xié)議,具有標準的現(xiàn)場總線接口,可以輕松的接入各種現(xiàn)場總線通信網絡。其自動控制功能可適應油壓裝置和水泵葉片的各種運行工況，與其他設備相配合，能很好的滿足泵站無人值班少人值守的運行要求。

4.8 從系統(tǒng)的配置上，PFC系統(tǒng)取消了多余的繼電器邏輯控制，更加安全。此外，控制柜一方面可實現(xiàn)和上位機通訊實現(xiàn)自動控制葉片角度，也可以通過控制柜形成閉環(huán)自動控制葉角，及通過控制柜手動調整葉角，控制柜直接控制油壓裝置的自動和手動運行，同時將油壓裝置的運行參數(shù)送至上位機。

5.葉片調節(jié)機構維護要點

5.1 應保證油泵與油管的聯(lián)接緊密，保證密封性能良好。

5.2 應保證組合閥上安全閥調節(jié)螺釘鎖母處于鎖緊狀態(tài)，防止其松動后整定值漂移，產生誤動作。

5.3 運行完畢后應將蓄能器中的油液放盡，并用充氮工具檢查皮囊內氮氣的壓力，控制在2.2MPa左右，如有漏氣應檢查補充氮氣或更換皮囊。

5.4 首次投入使用三個月后，應對油液進行一次檢查過濾，以后半年檢驗一次油液污染程度及變質情況，一般每兩年更換一次液壓油。

5.5 回油箱中的油位應保持在標準油位以上，發(fā)現(xiàn)油位低于正常油位后，要及時補充同牌號液壓油。

5.6 應經常檢查空氣濾清器，每月至少取出清洗一次。

5.7 如發(fā)現(xiàn)濾芯堵塞時應投入備用濾芯,更換或清洗被堵塞的濾芯。

5.8 應定期檢查受油器上各聯(lián)接件的密封性，不能有漏油現(xiàn)象。

5.9 受油器安裝時應保證軸承處有一定的擺動量。

6.結語

江都三站新改造機組自投入運行以來，經過了抽水和發(fā)電運行，葉片調節(jié)機構運行穩(wěn)定，與改造前相比：

一是實現(xiàn)了泵站輔機自動化管理，提高了設備運行的可靠性。

二是減輕了泵站運行管理人員的勞動強度，使得巡視檢查和葉片調節(jié)更加方便。

三是機組葉片角度調節(jié)更加精準，系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)采集、通信及遠程控制功能為實現(xiàn)泵站系統(tǒng)優(yōu)化運行提供了條件。

四是減少了泵站中壓空氣壓縮系統(tǒng)，使原副廠房不再擁擠，既節(jié)約了投資，也減少了運行及維護費用。

五是實現(xiàn)葉片自動跟蹤調節(jié)功能，避免了原來的葉片調節(jié)裝置運行過程中角度保持不住，在運行中兩個小時就要人為調節(jié)葉片角度的現(xiàn)象。

［1］湯正軍.江都水利樞紐志［M］.南京：河海大學出版社，2004.

［2］王傳嶺，孫中博，黃長亮.YZ型油壓蓄能裝置在引灤泵站中應用［J］.水科學與工程技術，2008,S1:76-77.

［3］雍成林，朱承明，闞永庚，等.水泵葉片液壓調節(jié)受油器結構形式的探討［J］.南水北調與水利科技，2010,8(5):162-165