水泵機組頂車裝置技術改造應用

陳亞丁，王鳳娥，鄧彬彬，施江峰，趙水汨

（1.張家港市張水項目管理有限公司，江蘇 蘇州 215699；2.張家港市水資源管理處，江蘇 蘇州 215600；3.張家港市長江防洪工程管理處，江蘇 蘇州 215625；4.江蘇省駱運水利工程管理處，江蘇 宿遷 223800）

1 概述

泗陽站位于泗陽縣城主城區東南方向的中運河輸水線上，是南水北調東線第四梯級、江蘇省江水北調第四梯級、淮水北調第一梯級控制性工程。該站規模為大（2）型，泵站采用堤身式塊基型結構，站身共分兩塊底板，三孔一聯，肘形進水流道，虹吸式出水流道，電動真空破壞閥斷流。泵站選用3100ZLQ33-6.3 型立式液壓全調節軸流泵，共6 臺套，總設計抽水流量165m3/s，設計揚程6.3m，葉輪直徑3100mm，葉輪中心高程6.75m，配套TL3000-4810kV 型立式同步電動機，單機功率3000kW，總裝機容量18000kW。

2 運行管理中的問題

泗陽站機組在長時間停機情況下，每次機組啟動前必須利用頂車裝置頂起電動機轉子頂起3～5mm，約15min，待推力瓦與鏡板之間充滿潤滑油形成油膜，再下降頂車裝置啟動機組。目前，泗陽站所使用的機組頂車裝置均為機組配套設備，采用彈簧復位式油壓千斤頂，無行程限位裝置，不能實現自動化控制。在實際操作過程中，油壓千斤頂往往出現因彈簧卡阻、活塞不能返回的現象，存在諸多可能造成機組啟動事故的不安全因素。

3 改造方案

針對目前泗陽站機組頂車裝置無行程限位裝置，不能實現自動化控制，易出現彈簧卡阻，按照如下方案進行技術改造：一是頂車裝置由彈簧復位式油壓千斤頂改為雙腔油壓千斤頂，通過上、下油腔控制千斤頂上升下降。二是在雙腔油壓千斤頂設置限位孔和機械限位，從而限制活塞的行程，起到限位的作用。三是選用中位機能為O 型的三位四通電磁閥，保證雙腔油壓千斤頂內部油壓穩定控制，同時實現頂車裝置的自動化控制。

4 改造裝置組成

4.1 控制裝置

本次改造的水泵機組頂車裝置由油壓裝置、配壓裝置及油壓千斤頂等三部分組成（如圖1）。其中油壓裝置產生油壓千斤頂所需的穩定油壓力；配壓裝置根據油壓千斤頂的運行工況，調節控制油路；油壓千斤頂在配壓裝置的控制下，實現上升和下降。

圖1 水泵機組頂車改造裝置原理圖

1）油壓裝置：設置油泵、主閥、安全先導閥等。主閥在油泵啟動初期起排氣作用，隨著壓力管道內的油壓上升至主閥動作值時，主閥關閉。安全先導閥起穩壓和過壓保護作用，當壓力油管內的壓力上升至安全先導閥的動作值時，安全先導閥動作，釋放主閥操作油腔內的壓力油；當壓力油管內的壓力下降到安全先導閥返回值時，安全先導閥關閉，主閥油腔再次形成壓力，使壓力管道內的油壓達到一定的穩壓作用。

2）配壓裝置：設中位機能為O 型的三位四通電磁閥、節流閥等。三位四通電磁閥實現三種功能：在中位時，四個油管的油口均封閉，達到保持的目的；當三位四通電磁閥左位電磁鐵接通時，回油管與上油腔相連，進油管與下油腔相連，千斤頂在下油腔的壓力作用下上升，當左位電磁鐵失電后，在彈簧的作用下，閥芯回到中位；當三位四通電磁閥右位電磁鐵接通時，則與左位電磁鐵接通相反。單向節流閥與進油管相連時起穩壓作用，與回油管相連時起防沖作用。

3）油壓千斤頂：采用雙腔油壓千斤頂，通過配壓裝置，改變上、下油腔的壓力，實現千斤頂的上、下運動，同時采取限位孔和機械限位兩種限位方式進行限位。

4.2 控制電路

1）油泵電機控制電路：油泵電機二次控制原理如圖2 所示，其中KM 為交流接觸器，K1、K2 用于啟動油壓千斤頂上升和下降的繼電器的常開接點，KT 為得電時瞬時動作，失電時延時動作的常閉接點。

圖2 油泵電機控制原理圖

2）三位四通電磁閥控制電路：電路采用直流24V 工作電源。Y1、Y2 為三位四通電磁閥左、右電磁鐵線圈，K1、K2 為直流繼電器，KT 為得電時瞬時動作，失電時延時動作時間繼電器，千斤頂的上、下限位開關選用U 型槽型開關（如圖3）。

圖3 三位四通電磁閥控制原理圖

5 操作方式

經技術改造后的頂車裝置，操作方式如下：當三位四通電磁閥控制電源送電后，油壓千斤頂上、下限位（U 型槽型開關）發光二極管得電，產生光源，此時千斤頂處于下限位，上限位U 型槽開關內無遮擋則發光二極管的光源照在光電開關上，光電開關導通，KI1 得電動作，常開接點閉合。當按下啟動油壓千斤頂上升按鈕SBF 時，K1 繼電器得電動作，其一與SBF 并聯常開接點對回路進行保持，一常開接點接通KM，啟動油泵電機，一常開接點接通三位四通電磁閥的左位電磁鐵線圈，使電磁閥閥芯左移，進油管接下油腔油管，回油管接上油腔油管，千斤頂上升。當千斤頂上升至設定位置時，與千斤頂頂頭相連的導桿移動遮擋千斤頂上限位U 型槽型開關的光源，光電開關截止，K1 失電，其常開接點分開，Y1、KM 失電，三位四通閥復位至中位，油泵電機停止。千斤頂下降時其操作方式與千斤頂上升相似，在此不贅述。

6 結語

泗陽站水泵機組頂車裝置技術改造解決了彈簧復位式油壓千斤頂操作過程中無行程限位裝置，無自動控制，造成彈簧卡阻、活塞不能返回的問題。改造所采用的技術成熟，運行穩定可靠，可以有效防止頂車過頂、千斤頂不返回等事故，并能夠實現自動化控制，為泵站機組安全穩定運行提供保障