陸 明，謝 林，王鄖中

（雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都610051）

0 前言

某大型壩后式水電站泄洪閘部位設(shè)有7孔大型露頂雙吊點弧形閘門，每孔泄洪閘泵房內(nèi)布置了1套液壓泵站用以操作容量2×4 000 kN液壓油缸實現(xiàn)啟閉閘門。該電站的水庫屬于日調(diào)節(jié)型水庫，運行人員操作時間緊迫，對液壓啟閉控制系統(tǒng)自動化可靠性要求高。每年汛期時，7孔弧形閘門啟閉次數(shù)達2 000余次，在頻繁啟閉過程中，液壓啟閉系統(tǒng)曾發(fā)生了一系列問題，現(xiàn)場檢修維護人員仔細分析故障現(xiàn)象，查明故障原因并采取了有效地處理措施，保證弧門正常啟閉。本文對液壓啟閉故障分析及處理經(jīng)驗進行了總結(jié)，為后續(xù)液壓啟閉機運行維護管理提供借鑒經(jīng)驗。

1 液壓啟閉機設(shè)計結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)原理

1.1 液壓啟閉機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該水電站弧門液壓啟閉機系統(tǒng)主要由電控系統(tǒng)、油泵電機組、回油箱、控制閥組、缸旁閥組、油缸總成、行程檢測裝置、系統(tǒng)保護與報警裝置以及液壓管路等組成。液壓泵站設(shè)兩臺油泵電機組，啟門系統(tǒng)壓力定值為21.5 MPa，閉門系統(tǒng)壓力定值為9 MPa，啟閉門速度均約為0.4 m/min（可調(diào)）。電控制系統(tǒng)由1臺控制柜組成，具有“遠方”“自動”“手動”3種控制方式，可現(xiàn)地操作，也可在電站中控室實現(xiàn)閘門啟閉全過程控制，并具有故障報警、事故報警停機功能。液壓系統(tǒng)采用2FRE16型電液比例調(diào)速閥對液壓缸進行同步性控制，超差停機定值為15 mm。

1.2 液壓原理

啟門過程：空載啟動2臺油泵電機組，延時10 s，電磁閥（DT1、DT3、DT5）、電液比例調(diào)速閥（BT1、BT2）同時通電，壓力油經(jīng)方向插件（31.2）分兩路經(jīng)電液比例調(diào)速閥（46.1、46.2）后進入左右液壓缸有桿腔，液壓缸無桿腔油液經(jīng)溢流閥插件（25.3）、回油過濾器（14）流回油箱。

閉門過程：空載啟動1臺油泵電機組，延時10 s左右，電磁閥（DT1、DT2、DT4）、電液比例調(diào)速閥（BT1、BT2）同時通電，一路壓力油經(jīng)方向插件（31.1）、節(jié)流閥（36）打開左右液壓缸液控單向閥（52.1、52.2）后，液壓缸有桿腔內(nèi)油液分別經(jīng)電液比例調(diào)速閥（46.1、46.2）后經(jīng)溢流插件（25.2）流向無桿腔，另一路壓力油經(jīng)方向插件（31.1）、順序閥（33）流入無桿腔，不足的無桿腔油液則通過單向閥（10）從油箱補油。

閘門糾偏控制：在閘門啟閉過程中，閘門開度及行程控制裝置全程連續(xù)檢測兩只液壓缸的行程偏差，左右液壓缸電液比例調(diào)速閥開度設(shè)定值均為（45%），右液壓缸比例調(diào)速閥保持開度恒定，不參與動作糾偏，當(dāng)兩側(cè)油缸行程偏差值≥3 mm時，PLC模塊改變左液壓缸電液比例調(diào)速閥（46.2）的輸入電量值進而調(diào)整左液壓缸有桿腔油量，達到糾偏效果。圖1為液壓原理圖。

圖1 泄洪閘液壓啟閉機原理圖

2 液壓啟閉系統(tǒng)故障及分析處理措施

（1）閘門在操作過程中，控制系統(tǒng)報超差故障，異步停機，發(fā)生兩次不同原因的相同故障。

分析及處理：第1次檢查閘門左側(cè)油缸開度2 440 mm、右缸2 476 mm，兩缸偏差36 mm（超差停機定值15 mm），閘門實際位置明顯左側(cè)低于右側(cè)，判斷油缸開度傳感器正常，通過人工手動調(diào)整閘門兩側(cè)開度一致，再次進行自動落門過程中，左側(cè)比例調(diào)速閥開口一直進行關(guān)小糾偏動作，最終閘門無法糾正過來，導(dǎo)致超差報警。測試左、右側(cè)比例調(diào)速閥反饋值正常，檢查地溝蓋板發(fā)現(xiàn)左側(cè)油缸有桿腔一個油管路接頭存在大量跑油，管路接頭的分半式法蘭螺栓松動，O型圈被擠出，更換同型號密封圈后，閘門啟閉正常。由于流域汛期閘門操作十分頻繁，管路接頭緊固件頻繁承受油流沖擊振動后易松動，后期安排了維護人員定期對所有液壓管路接頭進行檢查緊固。

第2次按照第1次方法，人為調(diào)整閘門至正常狀態(tài)后，再次進行落門時，左側(cè)油缸開度未動作，右側(cè)動作正常，閘門再次發(fā)生超差。經(jīng)檢查，左缸比例調(diào)速閥線圈發(fā)熱嚴(yán)重，反饋信號異常，閥體電磁鐵及反饋單元的閥芯在全關(guān)位置卡死，PLC模塊無論對其增大或減小開度指令，閥體實際一直處于全關(guān)位置，更換閥組后，閘門運行正常。閥組卡死主要原因是油液不干凈，定期更換回油過濾器濾芯以及對回油箱內(nèi)的油液進行過濾，并按照每2年1次頻率清掃回油箱，以保證油液滿足運行要求。

（2）某閘門執(zhí)行全關(guān)操作結(jié)束，閘門全關(guān)后，油泵電機組未停運。

分析及處理：閘門實際已全關(guān)，但是控制系統(tǒng)顯示左右開度均為6 mm，現(xiàn)地對開度重新置零后全關(guān)信號到達，油泵電機組停止運行。鑒于控制系統(tǒng)中設(shè)置的5 mm的全關(guān)判斷值較為苛刻，優(yōu)化落門控制邏輯，將閘門全關(guān)判定值5 mm改為10 mm，同時在PLC全關(guān)判斷輸出點中添加10 s延時，既保證了閘門能全關(guān)又實現(xiàn)了油泵電機組及時停運。

（3）電站中控室遠方發(fā)啟門令后，某閘門開至中間某個開度后（尚未達到設(shè)定目標(biāo)開度值），油泵電機組自動停止操作，監(jiān)控系統(tǒng)及現(xiàn)地檢查無任何報警信號，再次發(fā)啟門操作令后，正常啟門至設(shè)定目標(biāo)開度值。

分析及處理：現(xiàn)場檢查未發(fā)現(xiàn)接線有錯誤的地方，檢查設(shè)備未有任何異常，檢查遠方啟門程序條件有：系統(tǒng)在“遠控”方式（%I0.3.1.0）、遠方停門令未開入（%I0.3.22.0）、未到達工作位（%M102）、未發(fā)生綜合故障（ZGZ2）、未開出閉門信號（%M121）、未到全開（%M100）、系統(tǒng)變量未動作（%M0），發(fā)現(xiàn)程序中有兩個條件未在觸摸屏上做事件記錄，有兩個雖有事件記錄，但其在程序中沒有加延時保持，存在瞬間動作而觸摸屏未能捕捉到的情況。通過增加遠方啟門流程監(jiān)視程序后，捕捉到故障點為“閘門全開（新增監(jiān)視）”信號，該信號由“上限位開關(guān)動作”和“左/右側(cè)開度大于全開定值”開出，將上限位開關(guān)防抖時間由30 ms增加至1 s，并將全開判據(jù)修改為左右側(cè)開度均大于全開定值，徹底解決了此問題。

（4）啟門操作時，報“啟門壓力異?！保跋到y(tǒng)超壓動作”，閘門未動作。

分析及處理：檢查發(fā)現(xiàn)啟門過程中報出系統(tǒng)超壓報警是由于提門溢流閥的整定值為22.5 MPa，壓力開關(guān)整定值為24 MPa,兩者比較接近，提門時溢流閥的定值存在輕微漂移，導(dǎo)致壓力開關(guān)動作。通過降低溢流閘整定值（由22.5 MPa改為21.5 MPa），啟閉機運行正常。在定期工作中，模擬正常啟門流程工況，每年對溢流閥定值進行校驗，并標(biāo)記位置。

（5）偶發(fā)性的在啟門到位瞬間，一側(cè)油缸突然下滑，系統(tǒng)報超差故障，異步停機。

分析：通過現(xiàn)場大量啟閉試驗，分析得出啟門到位后一側(cè)油缸瞬間下滑主要有兩種原因，①控制系統(tǒng)邏輯不合理，致使比例調(diào)速閥截斷油流承擔(dān)了液控單向閥鎖定油缸下腔油液的功能，這樣使得液控單向閥背后存在壓力不能可靠關(guān)閉，閘門啟門正常停止后，管路中仍然存在13～14 MPa的壓力。②啟門過程中，由于電磁閥采用的是滑閥結(jié)構(gòu)，這樣提門時系統(tǒng)油液將慢慢滲入控制油管，控制油管內(nèi)壓力值6～7 MPa，致使在啟門到位后，控制油管內(nèi)壓力值無法很快撤除，液控單向閥被打開，油缸出現(xiàn)突然下滑。

處理：①對啟門到位后的停門邏輯進行修改,將比例調(diào)速閥BT1、BT2延后動作，以保證停門時依靠液壓鎖截斷油流。原控制邏輯“閘門啟門到位后（兩邊開度都大于目標(biāo)值），BT1、BT2、DT1失電,同時DT2得電，延時2 s后DT3、DT5失電，再延時3 s后DT2失電，油泵在DT1失電后5 s停止”修改為“閘門啟門到位后（兩邊開度都大于目標(biāo)值），DT1失電、DT2得電，再延時2.5 s后DT3、DT5、BT1、BT2失電，再延時2 s后DT2失電，油泵在DT2得電后5 s停止”。②在控制油路上額外增設(shè)一根泄油管，啟門時能夠?qū)崿F(xiàn)排除控制油路內(nèi)串入的液壓油。

3 結(jié)論

總體來說，該水電站弧門液壓啟閉機投入運行已將近5年，啟閉閘門操作已近萬次，說明從設(shè)計到制作安裝非常成功，針對運行過程中出現(xiàn)的一些問題，通過上述方法分析處理都得到了較好地解決。本文總結(jié)了該水電站弧門液壓啟閉機異常情況的分析、處理，為液壓啟閉機的檢修維護提供了寶貴的經(jīng)驗，對類似工程具有一定的借鑒意義。