淺析金灣閘液壓啟閉機油泵啟動安全保護裝置

(江蘇省江都水利工程管理處，江蘇 揚州 225200)

1 概 述

液壓啟閉機是根據液體靜壓原理，利用液壓傳遞動力，啟閉閘門，它具有構造簡單、緊湊，重量輕，所占空間小，易于布置，啟閉容量大等優點，是一種比較理想的閘門啟閉設備。目前在江蘇省沿海地區及蘇南等地廣泛應用。但是液壓啟閉機的啟動不同于卷揚式啟閉機，所有運轉部位不能直接觀察，尤其是管道內部壓力，液壓系統的安全啟動往往不能直接反應，在局部柔性連接部位容易因操作不當等出現壓力巨大導致設備爆裂，形成啟動安全隱患，因此解決液壓系統油泵安全啟動問題非常必要。

2 工程概況

金灣閘位于江蘇省揚州市廣陵區、江都區交界的金灣河上，建成于1973年6月，與萬福閘、太平閘一起構成淮河入江水道最后一級控制建筑物。該閘在排洪、灌溉、航運、漁業、城市供水等方面效益顯著。

金灣閘共22孔，每孔凈寬6m，閘墩厚1.2m，采用平面直升式閘門，油壓式啟閉機啟閉，雙節柱塞式油缸型號為QPPYⅢ-2×360/2×225，閘門升降高度不大于10.8m。2006年工程改造后液壓系統設有三套液壓動力站、三臺現場電氣柜、三臺PLC控制柜。液壓動力站由油箱、濾油設施、油泵及溢流控制閥組等組成，油箱上裝備液位液溫計與液位控制器、空氣濾清器，每套液壓動力站由三臺160SCY-1B可變排量軸向柱塞泵以并聯方式連接，每套油泵機組分別配置一只電磁溢流閥。在正常的操作過程中，可啟動兩臺油泵向一側兩孔油缸同時進油，確保系統工作的可靠性，主進、回油管與每孔閘門油缸并聯。

液壓系統可由現地控制柜控制或集中遠控，兩者互為閉鎖。油泵機組空載啟動后，溢流閥組電磁換向閥通電，液壓油加壓，現場插裝式控制閥組進油電磁換向閥通電，高壓油流向油缸，閘門上升；當現場插裝式控制閥組回油電磁換向閥通電時，油缸內油液經過控制閥組流向油箱，閘門下降。

3 油泵啟動安全隱患分析

金灣閘液壓系統改造之后，經長期從事液壓啟閉機運行管理工作者分析，該工程液壓啟閉機的油箱與油泵之間的管路存在較大安全隱患。

圖1 金灣閘油泵控制原理圖

金灣閘油泵控制原理圖如圖1所示。8.1為截止閥、10.1為油泵機組、9.1為可曲繞橡膠接頭。截止閥與油箱之間管道連接，為減振降噪、補償位移、保護管道設備，在截止閥和油泵機組間采用可曲繞橡膠接頭連接。從構造來講，橡膠接頭制品是為管道連接和對泵閥產品保護而制造的，橡膠制品有熱脹冷縮的特點。當軸向壓縮或者伸展發生時，可曲繞橡膠接頭自身就可以在允許的伸縮量范圍內，保護管道的振動或偏移，不致于導致管道的斷裂或其他原件的損壞，該設備能起到隔振減噪、位移補償作用，在管道設備配件中具有必不可少的作用。

金灣閘油泵啟動時，電磁二位二通閥打開，溢流閥旁通，油液無壓進入主油路，并經溢流閥返回油箱，油泵空載啟動，一段時間后，電磁二位二通閥關閉，向主油管加壓供油。當油箱出口處截止閥在關閉情況下，由于操作人員檢查不到位或不熟悉工程狀況誤啟動油泵電機，造成截止閥后局部管道形成負壓，此時油管路的最薄弱環節處易造成損壞，作為保護裝置的可曲繞橡膠接頭爆裂，嚴重時可導致截止閥破壞，大量液壓油外泄，釀成重大事故。造成誤操作的因素主要有兩點：?依據液壓啟閉機操作規程，液壓啟閉機在使用后應關閉油管路截止閥，正常啟閉油泵應再次打開截止閥，若未打開會造成油管路損壞，造成液壓油外泄；?油管路檢修時或檢修后將油管路閘閥關閉。該工程在2006年加固后增加了自動化控制，操作人員在計算機上啟動油泵電機，由于遠程控制與油泵房較遠，若閘閥關閉，現場又無人監護，同樣會造成管路破壞，影響設備安全啟動運行。

4 液壓啟閉機油泵啟動安全裝置設置

面對上述的安全隱患，查閱液壓控制系統的相關資料，沒有找到解決問題的措施和裝置。后經反復思考，多方論證，根據實際操作要求，提出通過將電氣和機械進行連鎖的方式解決這個問題。

如何實現電氣和機械連鎖，經過試驗不斷改進，將限位開關安裝在截止閥上，同時將限位開關的常開回路串聯在電氣控制回路中，在截止閥轉動軸上加裝傳動桿，當截止閥打開時，限位開關在傳動桿的作用下由常開變常閉，電氣控制回路正常工作，油泵機組運行；當截止閥處于關閉狀態時，傳動桿與限位開關脫開，限位開關復位至常開，電氣控制回路失電不能正常工作，此時即使有人誤操作，也不可能將油泵電機啟動，起到油泵啟動安全保護的作用。金灣閘油泵控制、保護原理見圖2；截止閥關閉位置時安全裝置見圖3；截止閥打開時安全裝置見圖4。

圖2 金灣閘油泵控制、保護原理

圖3 截止閥關閉位置時安全裝置情景

圖4 截止閥打開時安全裝置情景

5 增設安全保護裝置后的效益和實用性

金灣閘油泵啟動安全保護裝置原理簡單，在實際應用中安全可靠，改造成本低，為液壓系統的安全控制運行起到保駕護航的作用。金灣閘液壓系統增設保護裝置后，經過多年的運行和控制運用，證明當電氣和機械實現連鎖后，有效地防止了由于誤操作而造成對油管路的損壞，確保了工程的安全運行，可在類似液壓系統中推廣應用，具有較高的實用性。

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