水電站大型啟閉機油缸現場檢修試驗裝置研究

官 文，胡 軍，李亞軍，甘輝敏

（中國長江電力股份有限公司三峽水力發電廠，湖北 宜昌 443133）

0 引言

在某大型水電站中，液壓啟閉機油缸是進水口工作門的重要啟閉設備，設備安裝數量大，制造投運時間長且較為集中，在現有返廠檢修模式下，檢修周期長，配合機組大修檢修方式安排，無法滿足油缸檢修及時性需求。根據設備狀態評估，部分僅需更換密封的油缸可在工區快速完成現場檢修，啟閉機油缸現場檢修試驗裝置可在設備檢修完成回裝前進行油缸的標準測試試驗，保證回裝油缸的可靠性和穩定性。

1 啟閉機油缸試驗裝置設計與選型

油缸試驗裝置由油缸試驗操作臺、液壓泵站、缸旁閥組測試臺組成，油缸試驗操作臺與液壓泵站采用中間管路連接，缸旁閥組測試臺與液壓泵站采用一體式安裝。

1.1 油缸測試原理圖設計

油缸試驗裝置液壓原理及界面見圖1、圖2 所示。

圖1 油缸試驗裝置液壓原理圖

圖2 液壓原理界面

1.2 被測試油缸主要參數

油缸伸出速度v≥0.5 m/min，收回速度v≥0.8 m/min。系統主要參數的計算與確定參照下列參數計算：①油缸缸徑710 mm，桿徑330 mm；②油缸行程16 680 mm；③油缸工作額定壓力31.5 MPa，額定流量300 L/min；④快速門缸旁閥組工作額定壓力31.5 MPa，額定流量300 L/min；⑤循環泵的流量按照每25 min 循環一次來計算。

1.3 油缸試驗裝置主要設備選型計算

1.3.1 液壓泵選型計算

1.4 油缸試驗裝置主要選型參數

通過選擇計算，確定油缸試驗裝置主要設備參數如下：

主泵機組：①最大流量：2×180 L/min；②最大壓力：35 MPa；③電機功率：2×110 kW；④過濾精度：10 μm。

控制泵機組：①最大流量：27 L/min；②最大壓力：28 MPa；③電機功率：15 kW；④過濾精度：5 μm。

冷卻循環機組：①最大流量：418 L/min；②最大壓力：1.5 MPa；③電機功率：15 kW；④過濾精度：10 μm；⑤冷卻面積：20 m2；⑥冷卻水：流量750 L/min，低于30℃。

集油泵機組：①最大流量：15 L/min；②最大壓力：15 MPa；③電機功率：4 kW；④過濾精度：10 μm。

2 油缸試驗裝置基本構成

2.1 油缸試驗操作臺

油缸試驗操作臺，內置電氣控制箱、油缸位移控制儀、觸摸屏、操作球閥、顯示儀表等部件。電氣部分與液壓部分內部完全隔離，兩者不會產生相互影響。

壓力顯示面板處有4 塊壓力表，由上而下、由左至右分別顯示：YB4、YB5、YB6、YB7。

MA2、MB2 分別對應于被試油缸正常測試時的A、B 口壓力；MA1、MB1 分別對應于被試油缸啟動壓力測試時的A、B 口壓力。

MA1、MB1 處壓力表及壓力傳感器量程較小（0～4 MPa），完成起動壓力測試后必須及時關閉相對應的截止閥。

85.1 用于控制MA1 處的壓力表及壓力傳感器，僅在啟動壓力測試時打開；

85.2 用于控制MB1 處的壓力表及壓力傳感器，僅在啟動壓力測試時打開；

87.1 用于測試完成后油缸A 口泄壓，泄壓完成后應及時關閉；

85.2 用于測試完成后油缸B 口泄壓，泄壓完成后應及時關閉。

油缸試驗操作臺左側有兩個調節手輪83.1 和83.2。分別用于油缸啟動壓力測試，測試時先將手輪完全關閉，然后逐級打開，直至油缸可以穩定、連續伸出或者縮回。該項目測試完成后，需要將手輪完全松開。

2.2 液壓泵站

油缸試驗裝置由油箱、2 臺主泵機組、控制泵機組、循環泵機組、集油箱泵機組、2 個主泵調壓閥、控制泵調壓閥、冷卻器、壓力顯示面板等主要部件組成。各泵出口壓力在出廠時必須預調完成，非特殊情況無需調整。如需調整壓力，可根據壓力顯示面板的壓力顯示，調節相應調壓閥進行調整。

2.3 缸旁閥組測試臺

缸旁閥組測試臺由負載模擬裝置、閥組測試控制箱、缸旁閥組連接軟管以及2 個負載模擬裝置油缸節流閥等主要部件組成。測試缸旁閥組時，將被試閥組放置于測試平臺上，各個油口與上方懸掛的膠管連接，此時可通過左側搖臂控制箱進行測試。

3 油缸及缸旁閥組試驗裝置試驗項目及操作步驟

3.1 液壓油缸試驗方法

3.1.1 油缸全行程檢查與試運行

（1）油缸兩腔接試驗臺閥塊A、B 口，設置比例溢流閥73、74 調整試驗系統壓力和控制油壓力（壓力值根據油缸具體參數確定）；

（2）打開球閥21.1、21.2、22,完全打開節流閥83.1、83.2，關閉球閥85.1、85.2、104.1、104.2、87.1、87.2、97.2、103.1、103.2，打開球閥86.1、86.2、86.3、86.4、97.1；

（3）打開主泵1.1、1.2,控制泵2，被試油缸開始在無負載工況下運行；

（4）切換電磁鐵Y5、Y6 通斷，使活塞桿全行程往復運動數次，檢查運動過程中油缸是否振動或爬行并測量活塞桿全行程L；

（5）試驗完畢，緩慢打開油路中用于釋放油缸中高壓油液的針閥87.1 或87.2 釋放缸內的油壓。

3.1.2 油缸啟動壓力測試

（1）油缸兩腔接試驗臺閥塊A、B 口，設置比例溢流閥73、74 調整試驗系統壓力和控制油壓力（壓力值根據油缸具體參數確定）；

（2）打開球閥21.1、21.2、22,關閉球閥104.1、104.2、87.1、87.2、97.2、103.1、103.2，打開球閥85.1、85.2、86.1、86.2、86.3、86.4、97.1，完全關閉節流閥83.1、83.2；

（3）打開主泵1.1、1.2,控制泵2，系統油液通過溢流閥流回油箱；

（4）油缸伸出時，緩慢打開節流閥83.1（油缸縮回時，緩慢打開節流閥83.2），微調油缸進油口壓力P直至油缸開始運行；

（5）壓力表78.1、78.2 可讀出油缸開啟壓力，壓力傳感器80.1、80.2 和位移控制儀分別采集油缸進油口壓力和活塞桿行程，并繪制油缸啟動壓力特性曲線。

（6）試驗完畢，緩慢打開油路中用于釋放油缸中高壓油液的針閥87.1 或87.2 釋放缸內的油壓。

3.1.3 油缸耐壓試驗

（1）根據試驗1 的步驟使油缸運行至一端（耐壓試驗中球閥85.1、85.2、103.1、103.2 必須始終關閉）；

（2）調節溢流閥71.1、71.2 設置主泵的安全壓力（出廠設置35 MPa），調節比例溢流閥73.1、74 設置試驗系統壓力和控制油壓力；

（3）系統開始向油缸油腔加壓，保持至少2 min，觀察油缸是否正常；

（4）如耐壓試驗所需壓力超出系統所能提供壓力范圍，則使用電動泵88 加載，連接電動泵時，油缸A、B 口的連接需完全斷開，電動泵出口通過專用高壓過渡板直接連接至油缸的A、B 口中，調節電動泵自帶的溢流閥設置試驗壓力；

（5）試驗完畢，緩慢調低電動泵自帶的溢流閥壓力，釋放缸內的油壓。

3.1.4 內泄漏試驗

在耐壓試驗的保壓階段，打開無壓腔一側的球閥104.1 或104.2，直觀地通過量杯讀出泄漏量。

3.2 缸旁閥組試驗方法

本試驗裝置針對快速門缸旁閥組的測試主要是測試整個閥組的功能動作，具體測試方法如下：

（1）關閉系統所有節流閥及球閥。缸旁閥組的A、B 口連接負載模擬油缸兩腔，試驗臺閥塊A、B 口，連插裝閥組的進油口P、回油口T，缸旁閥組泄漏油口L接油箱回油管L1（以上所有油口膠管均在缸旁閥組頂部采用平衡器懸掛，按照膠管標識進行連接即可）；

（2）根據插裝閥組性能參數調節安全閥71.1、71.2 設定泵站安全壓力（不高于21 MPa），調節比例溢流閥73.1 設置泵站出口壓力(壓力低于21 MPa)；

（3）打開主泵1.1、1.2，控制泵2；

（4）根據缸旁閥塊電氣動作表，觀察測試用油缸動作是否符合要求。

4 結語

大型水電站啟閉機油缸現場檢修試驗裝置研究，填補了某大型水電站油缸現場檢修后無檢測試驗裝置的空白，實現了啟閉機油缸在工區現場檢修的可能，保證了現場檢修質量與設備的可靠性。將返廠檢修的60 d檢修工期縮減至現場檢修30 d完成，在提高了檢修工效的同時大幅度降低了檢修成本。