從化市牛心嶺攔河壩液壓啟閉設備運行維護分析及建議

彭永強

摘 ?要：文章針對2013年度牛心嶺攔河閘壩在汛期液壓啟閉設備出現的問題，對液壓啟閉機的運行情況進行了檢查，對運行過程中存在的問題進行了歸納，并對運行管理提出一些建議。

關鍵詞：攔河壩;液壓啟閉設備;運行情況檢查分析;建議

中圖分類號：TV871.1 ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）36-0167-03

1 ?背景概述

從化市牛心嶺攔河壩樞紐工程始建于2005年1月，2008年5月完工驗收并蓄水發電，樞紐工程開始發揮工程效益，2013年1月樞紐工程通過竣工驗收。牛心嶺攔河壩正常蓄水位17.50 m（珠基、下同）下的庫容為400萬m3。

樞紐工程主要由攔河閘壩和發電廠房及管理區三部分組成，分別為：

①攔河壩橫截流溪河，總長89 m，共設4孔泄洪閘、1孔沖沙閘，攔河壩頂高程為22.00 m、閘門頂高程17.80 m。攔河壩按50 a一遇洪水設計，過壩流量2 080 m3/s，相應上游洪水位為20.41 m，百年一遇洪水校核，過壩流量2 350 m3/s，相應上游洪水位為21.04 m，工程等級為Ⅱ等，屬大（2）型攔河閘壩;

②發電廠房總長32m，設3孔進水閘，發電廠房內安裝三臺單機1 000 kW共3 000 kW的軸流式水輪發電機組，三臺機組發電引水流量為59.8 m3/s，正常發電水頭5.5 m，屬小（1）型電站，建筑物級別為4級。

③管理區占地33畝，其中管理間共3 000 m2。

攔河閘壩沖沙閘尺寸為寬16 m*高6.8 m，每扇泄洪閘尺寸為寬16 m*高5.8 m，發電廠房三孔進水閘尺寸為寬5.674 m*高3.35 m。全部閘門采用廣東江海機電有限公司安裝的液壓啟閉機控制啟閉。

主要技術參數如下：

①攔河壩閘門液壓型號為QHLY2*1250kN，吊點數為雙吊點，吊點支承為自潤滑球面滑動軸承，啟門力為2*1 250 kN，閉門力為閘門自重，工作行程為8.02m，全行程為8.1m，油缸缸徑為Φ360 mm，活塞桿桿徑為Φ180，啟門計算壓力為16.4 MPa。

②發電廠房進水口閘門液壓型號為QHLY2*160 kN，吊點數為雙吊點，吊點支承為自潤滑球面滑動軸承，啟門力為 2*160 kN，閉門力為50 kN，工作行程為3.40 m，全行程為3.42 m，油缸缸徑為Φ160 mm，活塞桿桿徑為Φ90，啟門計算壓力為11.7 MPa，閉門計算壓力2.49 MPa。控制電源220 V，操作電源380 V，PLC操作電源24 V。

由于進水口閘門及大壩泄洪閘門是共用一套液壓啟閉機系統的，因此該套液壓系統運行的正常與否，直接關系到攔河壩汛期安全度汛工作的正常進行。現在針對2013年汛期液壓啟閉設備出現的問題，根據本人對液壓啟閉機的運行情況進行了全面檢查，對運行過程中存在的問題進行了歸納后提出一些個人的觀點。

2 ?漏油問題情況分析及建議

2.1 ?漏油情況分析

根據電站維修技術人員反映，從2008年開始運行至今液壓管路出現漏油的情況日漸加重，且漏點不明。經本人檢查發現：

①個別閘門供油管上面的壓力表接頭有滲、滴油現象;

②4#泄洪閘門的電磁閥組外表存在小微砂孔，滲油現象嚴重;

③在泄洪閘門兩側油缸的個別閥件、閥件與電磁閥組間、管連接頭處有濕潤油漬，漏點不明;

④2#進水口閘門油缸的左下側發現有漏油現象，泄漏量不詳;

⑤液壓站油泵出油口的油管接頭曾出現過運行時松脫噴油現象。

2.2 ?建 ?議

①除環境因素的影響外，有些問題是因長時間沒得到有效的養護而積累遺留下來的，長期的滲漏，不僅引致油液損失和壓力減低，對整個液壓系統的正常運行也會產生影響。所以必須要杜絕滲油的發生。

②對有滲、滴油現象的接頭，要及早更換密封件處理;對砂孔滴漏處，應盡快進行焊補處理;對于漏點不清潔的地方，應清理干凈，加強監測，及早排除。

③平時應加強對管路的巡視、檢查，預防接頭返松，特別是油泵等震動較大的位置。

④2#進水口油缸的下側目前處于水下位置，無法進行檢查處理，須在騰空庫容后才可徹底檢查處理，現采取的截斷進水口油路的處理方法，是治標不治本的，不應長期維持此種辦法。

⑤跑、冒、滴、漏油現象是液壓系統的大敵，應通過加強平時的維護保養加以徹底清除，對不能即時排除的，應采取措施，防止影響擴大，并做好記錄，爭取早日消除。

3 ?閘門啟閉不暢情況分析及建議

3.1 ?閘門啟閉不暢情況分析

近期有的閘門啟閉運行不暢——從零啟動升至2 m左右開度時還好，再開啟則易出現超糾偏停機現象，非手動糾偏不能全開閘門。經檢查分析：

①中控室電腦上顯示的傳感器數據正常。

②啟門時，現場傳感器測量鋼絲有不能回縮或張力不足的現象。從目前情況看，開度編碼器工作正常，電氣控制系統運行正常。閘門啟閉運行不暢的主要原因是：開度傳感器繞卷測量鋼絲的機構運轉不暢，當測量鋼絲張力有所減小（閘門開度大）時，因繞卷阻力大，使測量鋼絲張力不足，甚至不能回縮，致使糾偏誤差變大，甚至錯誤糾偏，最終導致閘門卡阻，運行不暢（在小開度運行時，糾偏傳感器的測量鋼絲張力大，糾偏誤差小，因此閘門運行暢順）

3.2 ?建 ?議

目前應盡快開展針對開度傳感器的專項檢查工作，工作內容至少包括：

①繞卷機構維保：鋼絲除銹加黃油潤滑;

②鋼絲張力檢查：拆鋼絲出來重新繞卷;

③電氣檢查;

④如有需要，可對傳感器的檢測數據作全面的校核，此項工作須由廣東江海機電有限公司的技術人員來電站完成。

4 ?1#沖沙泄洪閘門啟門力變大情況分析及建議

4.1 ?情況分析

根據檢查，1#沖沙泄洪閘門啟門工作壓力變大：工作壓力從最初安裝時的17 MPa，現在變為19.5 MPa，有時可達20 MPa，工作壓力增幅為5.8%～8.8%左右。系統設計的額定工作壓力為18.5 MPa，超了5.5%～8.3%左右，液壓啟閉機處于中度超載運行狀態。因而會不時出現電機過載報警、液壓系統超壓報警的現象。另外在液壓站出油管上的壓力表顯示為19.5 MPa時，現場閘門供油管上的壓力表顯示為18.5～19 MPa，表明壓力損失不大。從現象上分析，不外乎出現了以下原因：

①糾偏誤差大，引致閘門、支鉸軸承卡阻，原因與上述第2點同;

②閘門支鉸、油缸支鉸欠潤滑，使閘門運行阻力增大，則所需啟門力要相應加大;

③閘門支鉸、油缸支鉸磨損過度，且兩側磨損程度不一致，引起回轉軸線偏差過大，則所需啟門力將變大;

④啟門時液壓系統背壓變大，致使所需啟門力要相應加大;

⑤實際工作狀態與設計工作狀態有差別。

4.2 ?建 ?議

①校驗壓力表的準確性，可更換壓力表處理，以確保測量準確。

②確認啟門實際水位與設計工作水位一致。

③檢查開度傳感器，使之工作正常。與上述第2點同。

④對閘門支鉸、油缸支鉸里面進行除銹及添加黃油處理，確保支鉸軸承工作狀態良好。

⑤對比傳感器及支鉸維保前后的壓力變化。

⑥對比單獨向該孔供油與并聯全體供油狀態的壓力變化，排除因其他油路泄漏的影響。（關閉相關管路上的球閥，可實現對該孔單獨供油）。

⑦排除背壓溢流閥及回油濾油器對背壓的影響。首先，檢查濾油器壓力，排除濾油器的影響;第二，對比松開背壓閥前后的啟門壓力變化;第三，更換新的換向電磁閥，對比更換前后的壓力變化;第四，在油缸前后裝設壓力表，檢查油缸的實際工作壓力，排除油缸內泄漏的因素。

⑧檢查時要做好記錄。實施⑤⑦項檢查時，對比壓力變化，均應在單獨向該孔供油的狀態下進行。

5 ?抬升油箱問題分析及建議

5.1 ?問題分析

根據檢查，由于1#泄洪閘門（沖沙閘門）工作壓力變大，公司有意要把液壓站抬升至與油管平齊的平面上（液壓站高程11.00 m，大壩油管高程21.50 m），以消減揚程壓力損失，確保在額定的壓力內啟升閘門。

液壓站抬升需要：①加蓋機房，并要裝修;②分離泵-電機組與油箱的連接，并吊運到新位置重新安裝;③重新購置部分油管、管連接件;④更改部分的油管要重新焊裝等。因此工程建設費用高的問題。但抬升液壓站方案對整個啟閉機系統帶來了：操作、監管方便;減少系統混入空氣的機會，提高了系統的效能，增加閥件耐用度等好處。

5.2 ?建 ?議

從目前監測到的情況看——壓力損失不算太大（約8.8%左右）。抬升油箱能消減揚程的壓力損失（所占權重不大），而管路上的壓力損失能消減多少也不好確定。閘門工作壓力的變大的原因還沒確認。抬升液壓站是否解決閘門工作壓力變大的問題的最好方法有待探究。如確需加強對液壓站的監控，可在現油箱區域加裝攝像頭，實現實景監視。也可用細小的油管把壓力表引上中控室進行監視，或采用壓力-電量轉換儀表把壓力值引上中控室進行監視。因此：抬升液壓站的方案暫不考慮。

6 ?閘門互相影響及下滑情況分析及建議

6.1 ?情況分析

根據運行分析，在操作運行某一孔閘門時，會出現另一孔閘門跟著運行的情況。這是因為孔口現場的電磁換向閥內部泄漏引起的。另外，有個別閘門出現單側下滑（超過規范允許范圍）的情況，這是因為下滑側油缸上的液控單向閥過量泄漏所致。該液壓系統在投運初期，就曾出現過此類問題，初期多是由于污物卡阻閥芯所致，再后來是因閥芯長銹和閥芯磨損的原因居多。期間也曾對系統的油液進行過過濾處理，也對個別換向閥進行過清洗、更換的處理，情況也一度好轉。

6.2 ?建 ?議

①油液酸堿度超標（過高的溫度也會加速油液的變質）、含水率過高、油液含固體微粒超標、高壓供油時混入過量氣體等因素，是致使閥芯生銹和磨損加速的原因。為此，可對液壓站油液用濾油車進行濾油，過濾管路中和液壓油缸里油液中的雜質。如油液情況差則考慮更換液壓站所有油液。

②液壓系統經過5 a以來的運行，所有換向閥及液控單向閥均存在不同程度的磨損，應予以更換新配件。

7 ?天氣影響分析及建議

7.1 ?天氣影響分析

通過多年運行管理分析，天氣對液壓啟閉設備有以下影響：

①當出現雷電氣象（特別是雷暴）時，偶有保險絲燒斷現象發生。

②臺風、暴雨、雷電等惡劣天氣，會危及工作橋上作業人員的安全。

③工作橋上晝夜溫差較大，器件向陽面與背陽側溫差較大（注：檢查當天的上午為陰間多云的天氣，氣溫在30 ℃左右，此時，向陽側的閥件的表面溫度超過45 ℃，而背陽側的，與氣溫相當），暴曬高溫后，突降暴雨，會引起的器件溫度在短時間內大幅度變化，在高溫天氣時，橋上器件長時間處于溫度較高的狀態。這些因素對油液的品質，器件、管路的密封、器件的壽命都有相當不利的影響。

④目前，大壩上的油管、閥件雖有鐵蓋板或透明護罩保護，但也僅是防止了雨水、沙塵等對控制線路和閥件的侵害，一定程度上也減緩了溫度的變化速度，但氣溫對油管、閥件、油液的影響依然存在。

⑤為方便維護檢查而設的透明護罩，因能通透陽光，而內部基底粗黑，且散熱不暢，產生了溫室效應，形成局部高溫，擴大了不利影響。

⑥橋面照明欠缺，給晚上操作、監測帶來不利。

7.2 ?建 ?議

為消除氣象條件的影響，建議在工作橋上加裝輕質閘室，完善防雷設施，加裝照明設施，同時取消非通道位置處的鐵蓋板，為安全起見，在取消了鐵蓋板的區域，要加上軟性圍欄。這將極大地提高對管路和器件進行監管便利性，并使日常維保管理的實施更具可操作性。由于消減了氣象條件的影響，將會減少相應故障的發生概率，確保器件使用壽命、老化周期。最終將極大地提高設備運行的安全性和可靠性。

缺點：一次性投入的工程費用較大，而且會使工作橋載荷增大，不利于壩面結構的穩定。

8 ?運行管理影響分析及建議

8.1 ?運行管理影響分析

從旁觀者的角度來看，管理區及電站廠房內的環境潔凈，一塵不染。反觀液壓系統：管路、器件上布滿油垢、灰塵，溝槽內油污遍地，還是蜘蛛、野蜂等小動物的樂園。由此可見，對液壓啟閉機的管理存在缺陷。當然，這些除與管理制度、激勵機制、工作重心有關外，還與維護工作的便利性相關。

由于溝槽蓋板太重不方便開蓋檢查、維保，對此部分的檢查便有所忽視。油缸現場欠缺檢修平臺，現場工作帶有一定的危險性，對此部分的日常維保就得過且過了。

8.2 ?建 ?議

維保工作是一項需要長期的堅持工作，只有確保日常維保工作的高質量完成，才可以提高設備完好率、利用率、生產率，減少設備壽命周期內的維修費用和其它非正常開支，降低使用成本，延長使用壽命。為提高維保工作的便利性，建議：孔口加設維修平臺、工作橋上加裝輕質閘室。

為提高維保工作質量，需要進一步完善全面質量管理制度，在建立一套維保管理制度、執行計劃的基礎上，確保制度、計劃的落實執行。在執行維保工作后，要有記錄、總結和改進措施，為今后完善制度、計劃以及實現標準化作業提供指導。

9 ?結 ?語

綜合上述分析，要徹底解決牛心嶺攔河閘壩液壓系統運行存在的問題，以達到“防洪第一，安全為主，發電為輔”的管理目標，必須在2014年汛期來臨前做好以下修復工作和定員定崗負責維保工作：

①全面檢查所有液壓油管，對有滲、滴、冒油現象的接頭，要更換密封膠圈處理。

②對4#泄洪閘電磁閥砂孔滴漏處，應盡快進行焊補處理。

③對于接頭返松，特別是鏈接油泵等震動較大的位置，要全部重新擰緊。

④全部傳感器鋼絲繩要重新盤整并添加加潤滑油減少糾偏。

⑤攔河壩閘門兩側油缸支鉸、軸承添加潤滑油，以較少摩擦。

⑥更換已生銹和磨損的單向閥，以達到避免內泄漏和選門錯誤及閘門自然下滑的情況出現。

⑦加強對液壓站的監控，可在現油箱區域加裝攝像頭，實現實景監視。也可用細小的油管把壓力表引上中控室進行監視，或采用壓力-電量轉換儀表把壓力值引上中控室進行監視。

⑧更換所有指示不清的指示燈開關及電源箱里已燒掉的保險絲，更換指示不清的壓力表，對有滲油現象的壓力表添加銅戒子以防再滲油。

以上八項可由電站維修班人員負責處理。

⑨用水磨鉆在攔河壩工作橋液壓管溝底每隔2 m開一直徑為15 cm的排氣（水）孔，并在每扇閘門電磁閥組位置加裝小型排氣扇，已達到降溫不產生溫室效應的效果。

⑩將埋藏在墻體中的一段液壓管道接出墻體外，便于平時檢查維修。

11在攔河壩各扇閘門兩側的支鉸、軸承下方修建簡易維修平臺，以方便檢修人員檢修。

以上三項可聘請其它專業人員來處理。

12對發電廠房三扇進水閘門兩側油缸的漏油現象進行處理。

13整套液壓系統的電氣部分進行全面檢查，特別是PLC部分的電氣元件，對出現老化現象的電氣元件必須進行更換。

以上兩項必須由廣東江海機電公司的技術人員來電站處理。

最后，希望公司領導考慮增設液壓設備專門維修組負責整套液壓系統的維保工作。經過2008年50年一遇洪水、2010年30年一遇洪水及2013年20年一遇洪水的襲擊，公司應建立一套完整的可行的攔河閘壩管理制度并且適當增加激勵機制，這對牛心嶺攔河壩貫切“防洪第一、預防為主”的方針政策有著深遠的意義。

參考文獻：

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[3] 康明松.工程機械故障檢測與維修[J].機械與電子，2001，（5）.