外增雙重限位解決液壓啟閉機“頂缸”故障

顧玉蘭

目前，液壓啟閉機已被廣泛應用于水利工程中，發揮著重要的作用。上海沿黃浦江各泵閘多數采用了液壓站集中控制和集成式液壓控制的水閘，同時又分直升式、下臥式、上翻式、旋臥式、直線推拉式大中小型閘門和橋面。沿江閘門作為擋潮口門，承擔著引水排水安全的重大責任，因此在項目技術管理中，特別是應對突發情況，不能僅停留在尋求廠家解決問題的層面；應當加強液壓啟閉系統的專業培訓，打造專業維護搶修小組；認真研究各類閘門液壓啟閉系統，并進行各種故障分析和落實改進措施，才能確保水閘安全運行。

一、工程概況

清水河泵閘位于上海市楊浦區新江灣城東北角，處于新江灣城緯六河、經三河交匯處東側，閘殷路清水河橋西側，其主要功能是防洪排澇和引水調水，也是新江灣城城區河道澇水匯入黃浦江的主要控制建筑物。泵站配6臺套10kV高壓潛水軸流泵，每臺水泵單機流量5m3/s，葉輪直徑1.150m。配備下臥式平面鋼閘門1扇（節制閘），高8.25m，寬8m。其中6臺主泵組工作閘門均采用雙吊點油缸啟閉，啟閉控制在液壓站操作。工作閘門采用60kN液壓啟閉油缸，全行程2500mm，液壓缸內徑100mm，閘門啟閉速度1m/min。

1.液壓系統主要參數

液壓系統主要參數見表1。

表1 液壓系統主要參數表

2.泵組工作門工作流程

開機前，一臺油泵啟動：按下對應機組開閘門按鈕，開閘門電磁閥動作，操縱換向閥動作，開啟閘門。由開度儀內置行程開關控制閘門開啟高度，至“全開”位置停止。

停機后，一臺油泵啟動：按下對應機組關閘門按鈕，關閘門電磁閥動作，操縱換向閥動作，關閉閘門。由開度儀內置行程開關控制閘門關閉高度，至“全關”位置停止。

二、問題提出

原閘門啟閉設計的基本思路和原理是正確的，但開度儀內置行程開關缺乏動作的可靠性，安裝以來未能達到預期的效果。清水河泵閘6臺主泵組工作門啟閉在專門配套的液壓站操

作，以往在“關閘門運行”時經常出現“頂缸”現象，閘門實際關到位后，能自由活動的油缸會繼續上頂，造成門槽蓋板傾覆破壞，甚至缸體有（無）桿腔所接壓力油管拉壞，這就相當危險，管理人員需高度警惕。

該閘門啟閉操作時通常由至少3人進行，一人操作，兩人現場監護，配備對講機，現場監護人員需認真觀察閘門開度及“到頂”情況，如遇油缸到頂未停止繼續上頂，需通過對講機及時報告操控人員停止“關閘門運行”操作，以防發生“頂缸”現象而導致設備故障。此工作不僅麻煩而且存在液壓設備安全操作的事故隱患。

三、原因分析

開度儀行程計量方面存在問題，在閘門達到限位時不能自動停止運行。在“關閘門運行”時，當閘門運行到實際“全關”位置，即閘門到達進水流道底板，而安裝在閘門開度儀行程限位裝置中的限位開關XW2（如圖1）不能正確動作。究其原因主要為行程限位調整不準、限位開關本體失靈等。該工作門開度儀采用外置式拉繩開度儀，行程開關安裝在螺桿調適位置，因為包括在設備調試完成后限位不當、閘門油缸大修理后限位不當、加之閘門開度儀行程裝置處于惡劣環境導致密封損壞等因素，限位開關XW2彈簧銹蝕失靈不能正確動作，中間繼電器K2線圈不能及時帶電，不能利用K2常閉輔助觸點及時斷開啟閉機“關閘門運行”控制回路，因而導致“關閘門運行”繼續執行，產生“頂缸”現象。

圖1 控制回路圖

四、技術改進

針對該閘門啟閉機缸體采用自由活動油缸的型式，一是定期檢查、調整或更換開度儀內限位開關；二是在左右油缸頂部各增設限位開關1只：ZXWL、ZXWR，常開觸頭并聯于控制回路（如圖1所示紅色加粗部分），以提高當閘門關到位時及時“停止”的可靠性；三是在該閘門門槽兩油缸頂部改裝輕質蓋板（原鋼筋混凝土材質），以便檢查觀察；四是經常性檢查或更換失靈的限位開關ZXWL、ZXWR。

開度儀內置行程開關XW2因為檢查不便，但作為行程開關XW2雙重后備保護，即：限位開關ZXWL、ZXWR只要有其中之一動作，就能使中繼K2線圈帶電，其常閉接點就能及時斷開“關閘門運行”控制回路。從而可靠關閉主水泵的工作門，有效地防止了“頂缸”現象的發生。這樣技術改進的好處在于，完全忽略開度儀內置式行程開關XW2的動作失誤，從而從根本上直接由油缸本體的“頂缸”動作完全停止了“關閘門運行”，加之限位開關ZXWL、ZXWR的并聯運行，從技術上增加了控制回路的可靠性。

五、改進效果

清水河泵閘6臺主泵組工作門啟閉機，于2017年汛前經過以上技術改進后，經歷了整個汛期的運行，再未發生一起“頂缸”故障，使用技術改進手段大大減少了液壓啟閉設備的故障率