淺談石梁河水庫南泄洪閘液壓系統運行中的弊端

劉成高 姜士春

石梁河水庫管理處 江蘇 連云港 222323

石梁河水庫南泄洪閘于1999年開工建設,2001年初投入運行。近二十年的運行情況顯示,現采用的液壓系統控制方式存在著很多不合理的地方。下面就存在的幾種弊端做簡單的探討:

一、方案的設計

從南泄洪閘的設計原理圖與實際運行情況來看,采用的是柱塞泵作為動力來源將液壓油從壓力油箱泵出然后通過一系列的閥組調節壓力值,來操作雙作用油缸從而實現閘門的啟閉任務。

設計圖中可以看出,閘門提升時通過控制9與10 這兩組電液控制閥使油液進入二通手動調速閥11(通過調速閥上的旋鈕調節油液的流量大小控制閘門的啟閉速度),然后通過電磁控制閥13(糾偏閥)進入油缸的有桿腔,推動活塞向上運動(同時無桿腔的油液流回油箱)。閘門下降時,電液控制閥9、10動作,油液進入液控單向閥(使有桿腔的油液可以在落閘時沿升閘時的路徑順利流回油箱),閘門在自重的情況下,油箱的液壓油進入無桿腔,同時有桿腔的壓力油回到壓力油箱。

然而我們在實際使用過程中發現,設計方案存在著明顯的漏洞,那就是當現有的液壓系統突然嚴重故障時,沒有備用的通道將壓力油送進壓力油缸,這樣我們就無法在緊急情況下完成閘門啟閉任務。

南泄洪閘液壓系統在使用初期,可以實現自動化控制,左右油缸誤差值在2cm 時,電磁控制閥13動作(泄壓)進行自動調節促使左右缸同步運行,閘門運行平穩。隨著年限的增加,設備逐步老化(尤其橡膠密封件),加上使用頻率較低,油缸不同步情況明顯加劇。在自動糾偏過程中閘門長時間停止某一位置不動,無法實現閘門正常啟閉,造成不能順利開閘泄洪。

2018年8月,石梁河水庫建成以來第一次達到行洪流量最大值(出庫流量達到4080立方米/秒)。南泄洪閘在無法實現左右油缸同步運行的情況下,通過手動方式強行提閘泄洪。其中6號閘在開機過程中出現較大傾斜,通過多次調節二通手動調速閥(流量控制閥)才將閘門調節到正常位置。但流量控制閥可調節的幅度值畢竟有限,當短時間內閘門左右開度值出現嚴重的差值時,便沒法通過調節左右油缸液壓油的流量值大小來實現同步。

因此,南泄洪閘液壓系統應該重新設計備用方案,在原有的液壓系統上增加備用的油路通道,以備緊急情況下實現閘門在粗獷的純手動操作方式下完成啟閉任務,確保工程安全運行,保障下游連云港市區的安全。

二、維護的難度

南泄洪閘閘室底板高程17.5米,壩頂高程31.5米(公路橋),整個閘室從上到下14米的高差中沒有設置任何攀爬設施與維修工作平臺。

密封件在液壓系統中占據著極其重要的作用。南泄洪閘的液壓系統密封件的更換是南泄洪閘管理的常態化工作。

壓力油缸布置于閘室內兩側的閘墩上。每次更換高壓油管密封件時都采取半空懸掛吊框的方式進行(吊框懸于公路橋混凝土護欄上),維修人員在作業時即使穿戴好勞動防護用具(夏季高溫時安全帽是無法佩戴的)面對十幾米高的閘室底板也仍然是心驚膽戰,毛骨悚然。操作時,作業人員在狹隘的吊框里工具使用起來非常不得力,通常情況下緊固一孔閘門高壓管道的密封件就需要將近半天的時間。對于壓力油缸內泄漏問題只能將油缸拆下返廠大修(2014年10月已對壓力油缸進行過大修處理)。

工作橋位置的壓力管道并行布置于混凝土槽中,油管間的間隙不足2cm 寬(有些地方不到1cm),管道架設于倒U 型扁鋼上,槽中除管道向閘墩分支處沒有設置任何排水口。維修人員在更換管路接頭密封件時非常困難(因為管道間間隙太小沒有工具的工作空間),需要兩三個人先打開沉重的混凝土蓋板后再進行作業。長期置于幾乎全封閉的混凝土槽中,高壓管道銹蝕嚴重,更是增加了維護的成本與人力。目前低壓管道也到了需要全部更換的程度。

如此費時費力的維修作業方式必將無法保證在上游突然下泄大流量洪水的情況下南泄洪閘能夠及時啟閉操作。

因此,針對目前南泄洪閘液壓系統維護方面出現的各種耗時耗力的不利情況,應當考慮設計安全、便捷的維修措施以保證南泄洪閘在特殊情況下不因設備的維修問題影響工程的安全運行。

三、維護的成本

南泄洪閘液壓系統已運行近二十年,設備老化與零配件的更新換代是目前我們工作中面臨最大的困難。

2016年閘門自動控制系統中使用的em231模塊燒毀需要更換,市場上買不到相同的型號也配不到類似的替代品,只能與供應商協商定制,增加了維修成本也延長了維修期限。

二通手動調速閥因使用年限太久,閥芯無法正常調節,幾經周折聯系到原生產商請求他們為南泄洪閘特別定制了22只(其中2只備用)。

2017年重錘式閘門開度儀傳輸數據不準確甚至是錯誤數據,造成啟閉閘門時無法獲取可靠的數據。市場上無法購買相同產品(已淘汰),經向上級部門請示同意定制了二十套傳感機構。

2018年所有液壓站閥組進行維護保養,發現有幾只電磁閥不能正常工作,決定購買更換。結果該產品在2014年就已經被市場淘汰,且沒有與之功能相近的替代品。無奈之下幾經周折才請來專業的有經驗的維修師傅進行修理,暫時恢復了該電磁閥的使用功能。

面對以上所述的維修中出現的各種無法購置或者替換的設備,只能尋求相關的生產商,大大地增加了維修成本。

針對上述幾方面的問題,重新考慮石梁河水庫南泄洪閘閘門的啟閉控制方式現如今已成為非常值得我們深思的重要問題。畢竟它承載著重要的泄洪任務,更是承載著下游連云港城市的安全重任!