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摘 要：明渠溢流表孔是水电站的主要泄洪设施，对水电站的安全起至关重要的作用。本文详细介绍了观音岩水电站液压启闭机设计的主要内容、方案、控制系统的工作原理和机电液联调试验的方法。
关键词：观音岩水电站；明渠溢流表孔；液压启闭机；试验；设计
Abstract： the overflow hole table hydropower station is the main flow in open channel flood discharge facilities， the safety of the hydropower station， a crucial role. Guanyinyan hydropower station are introduced in detail in this paper the main content of the hydraulic hoist design， scheme， working principle of the control system and electromechanical liquid alignment test method.
keywords： guanyinyan hydropower station； Open channel overflow table hole； Hydraulic hoist； The test； design
1 概述
观音岩水电站位于金沙江中游河段上，是金沙江中游河段规划八个梯级电站中的最末一个梯级，总装机容量为3000 MW （5×600MW），年设计发电量在120～140亿kwh。电站是以发电为主的大型水利水电工程，兼有下游攀枝花市城市防洪任务。明渠溢流表孔是水电站的主要泄洪设施，共分为3孔，设有3孔3扇表孔弧形工作闸门，闸门孔口尺寸（净宽×净高）9m×18m，设计水头18m，为露顶式弧形闸门，斜支臂圆柱铰支承。该闸门的启闭设备为容量2×3200kN（启门力）的悬挂式液压启闭机，行程8.4m。每孔设一个液压站，共七个液压站。
2 液压启闭机系统设计方案
2.1 液压启闭机主要组成
启闭机为双吊点，即一扇弧形工作门由一套双缸启闭机油缸总成操作启闭。油缸倾斜安装，两端铰支，并分别与闸门和尾部支铰座连接，可以使油缸双向摆动，以消除启闭机的制造和安装误差对油缸运行的不利影响。每一台（套）启闭机配一套液压泵站总成（每套液压泵站由2套“油泵—电机组”、油箱、阀组、缸旁保压安全阀块和管道等组成）和一套控制系统。双缸同步运行方式：一方面采用双电液比例阀同步回路，另一方面配有独立的阀件组成的双缸同步回路，驱动双油缸同步启闭弧形工作闸门。
2.2 结构与功能设计
油缸锁紧块与液压站管路之间采用软管连接， 满足油缸在启闭门时的摆动要求。液压启闭机液压系统采用电液比例阀+常规调速阀控制两缸同步。电液比例阀并联常规调速阀（电液比例阀与常规调速阀不同时参入工作），电液比例阀发生故障时可通过常规调速阀来控制闸门启闭。便于设备调试和检修时操作油缸和闸门，最大程度地保证了闸门的安全和稳定运行。
液压控制系统包含下述功能：①一次、二次安全调压保护，分别满足启门和闭门打开平衡阀的压力控制要求，并起安全保护作用。②方向控制，实现启门和闭门动作，在此功能里设置了消除换向冲击的功能，使闸门启、停平稳。③任意位置锁定，在任何开度均通过装于油缸上的专用阀组实现安全锁定，防止任何意外事故对闸门系统产生影响。④双缸启、闭门同步功能，通过双电液比例阀分别控制两只油缸的油量，如果两侧油缸在运行中产生了偏差，行程检测装置将发出偏差信号，控制电液比例阀的电磁铁电量大小，把油缸流量相对快一侧电液比例阀开口缩小一些，从而控制两油缸的流量达到一致，进而消除偏差，此过程全程跟踪，保证两只油缸启、闭门同步，偏差≤5mm。⑤在双电液比例阀旁并联二常规个调速阀（正常情况下，常规调速阀关闭）。一个电液比例阀发生故障时，可通过一个常规调速阀与一个电液比例阀控制闸门双缸同步运行。⑥通过改变电液比例阀的电磁铁电量大小，实现启闭机的快慢速启闭。
2.3液压启闭机液压控制系统工作原理
每一台液压站包括：油泵电机组、油箱、控制阀组、油缸旁路阀组、回油过滤器、压力油过滤器、压力控制器、压力传感器、液位控制器、液位传感器、液温变送器等。如图1所示。
开启闸门：空载启动一台液压泵电动机组，延时10秒左右，电磁阀DT1、DT3、DT5、1YDT1、1YDT2通电，压力油经方向插件31.2分两路经比例调速阀45.1、比例调速阀45.2进入左右液压缸有杆腔（与其并联的旁路调速阀关闭46.*），液压缸无杆腔油液经溢流阀插件34.1、回油过滤流回14油箱
关闭闸门：空载启动一台液压泵电动机组，延时10秒左右，电磁阀DT1、DT2、DT4、DT6、1YDT1、1YDT2通电，一路压力油经方向插件31.1、顺序阀33流入无杆腔，一路打开53.*平衡阀，液压缸有杆腔油液比例调速阀45.*、比例调速阀45.2进入左右液压缸有杆腔（与其并联的旁路调速阀46.*关闭）后经25.2溢流插件向液压缸无杆腔补油，如果液压缸无杆腔油液不够，也可通过单向阀10从油箱补油。
闸门自动复位：由于液压系统泄漏，闸门自上极限位置下滑达200mm时，液压启闭机行程检测装置发出复位信号，控制系统按“开启闸门”程序（包括启动工作泵组后出现系统欠压时及时启动备用泵组），自动将闸门提升至上极限位置。如经90秒后闸门未复位到下沉前位置或继续下滑极限达300mm时，应停泵并发出声光报警信号并上传信号。
液压启闭机闸门同步控制：在闸门启閉过程中，闸门开度及行程控制装置全程连续检测两只液压缸的行程偏差，当偏差值≥3mm时，比例调速阀的电磁铁电量大小自动发生改变，从而调整左右液压缸有杆腔进、出油量，使二根油缸同步运行。当两只液压缸的行程偏差值≥5mm时，液压系统自动停机并发出报警信。 3 机电液空载联合调试
确认机电液设备安装满足要求，各压力表、压力继电器、阀件完好，球阀按照系统要求，关闭到位后，按照液压启闭机系统调试大纲进行机械系统、电气系统、液压系统联合调试。
3.1系统调试前检查电气部件、液压系统及泵站、机电液接口等符合质量要求，并做好记录。
3.2用精细过滤小车向油箱加入清洁度为NAS1638的9级的46号汽轮透平油。
3.3油泵空转正常后，在监视压力表的同时，将溢流阀逐渐旋紧，使管路系统充油，充油时应排除空气，管路充满油后调整油泵溢流阀，使油泵在其工作压力的25%、50%、75%和100%情况下分别连续运转15分钟，应无振动杂音和温升过高等现象，并使用PQT测试仪检查单泵在系统额度工作压力下的输出流量。
3.4调整油泵溢流阀，使其压力达到工作压力的1.1倍时动作排油，此时也应无剧烈振动和杂音。
3.5油缸调试，先空载运行，将油缸排气塞打开，以0.5～1.0MPa压力全行程往复动作3次，以排除油缸和管路中的气体，检验泵组，阀组及电器操作系统的正确性和油缸有无爬行。
4 液压启闭机与弧形闸门联调试验
闸门与液压启闭机试验分为无水调试和有水调试，无水调试主要进行手动、自动启、闭门试验，闸门下滑和自动复位试验、左、右侧液压缸行程同步纠偏及各种情况下的保护试验。启门和闭门工况的全行程往复动作3次，整定和调整好高度显示仪、限位开关和电气元件的数据和动作位置，检查电动机的电流、电压和油压的数据及全行程启、闭的运行时间。启闭机连门调试合格后，将闸门调整手、自动全开至全关接点，或停机保压，检查弧形闸门在48h内的下滑量不能大于200mm。液压启闭机空载联合调试完成后，将进行启闭机与闸门联门及划弧试验，将启闭机活塞杆吊头与弧形工作门吊耳通过销轴连接，销轴传入后，在销轴两端安转卡板，限制销轴的窜动。进行启门和闭门工况的全行程往复动作3次，整定和调整好高度显示仪，限位开关和电气元件的数据和动作位置，检查电动机电流、电压和油压的数据及全行程启、闭的运行时间。液压启闭机调试完成后，进行闸门划弧试验，划弧试验合格后，进行门槽二期混泥土浇筑，然后进行水封安装。
5 结束语
观音岩水电站于2014年12月第一台机组投产发电，明渠溢流表孔闸门、液压启闭机均投入使用。到目前为止，从闸门和启闭机的布置，型式及设计、安装、运行等使用情况均正常。特别是在2015年，明渠溢流表孔闸门、液压启闭机首次迎来汛期，为保证大坝安全、水库调度和下游城市的防洪度汛发挥了至关重要的的作用。
参考文献
[1]赵海林，金安桥水电站右泄底孔弧门及液压启闭机安装 [J]，云南水力发电.2011（1）
[2]汪云祥，深孔弧形闸门液压启闭机设计探讨 [J]，华东水电技术.2002（2）
[3]黎英，浅谈大型水闸启闭机控制系统的设计 [J]，建筑设计.2011（9）
作者簡介：罗荣雄（1984.10），男，广西桂林人，大唐观音岩水电开发有限公司，助理工程师，主要从事运行维护工作。
关键词：观音岩水电站；明渠溢流表孔；液压启闭机；试验；设计
Abstract： the overflow hole table hydropower station is the main flow in open channel flood discharge facilities， the safety of the hydropower station， a crucial role. Guanyinyan hydropower station are introduced in detail in this paper the main content of the hydraulic hoist design， scheme， working principle of the control system and electromechanical liquid alignment test method.
keywords： guanyinyan hydropower station； Open channel overflow table hole； Hydraulic hoist； The test； design
1 概述
观音岩水电站位于金沙江中游河段上，是金沙江中游河段规划八个梯级电站中的最末一个梯级，总装机容量为3000 MW （5×600MW），年设计发电量在120～140亿kwh。电站是以发电为主的大型水利水电工程，兼有下游攀枝花市城市防洪任务。明渠溢流表孔是水电站的主要泄洪设施，共分为3孔，设有3孔3扇表孔弧形工作闸门，闸门孔口尺寸（净宽×净高）9m×18m，设计水头18m，为露顶式弧形闸门，斜支臂圆柱铰支承。该闸门的启闭设备为容量2×3200kN（启门力）的悬挂式液压启闭机，行程8.4m。每孔设一个液压站，共七个液压站。
2 液压启闭机系统设计方案
2.1 液压启闭机主要组成
启闭机为双吊点，即一扇弧形工作门由一套双缸启闭机油缸总成操作启闭。油缸倾斜安装，两端铰支，并分别与闸门和尾部支铰座连接，可以使油缸双向摆动，以消除启闭机的制造和安装误差对油缸运行的不利影响。每一台（套）启闭机配一套液压泵站总成（每套液压泵站由2套“油泵—电机组”、油箱、阀组、缸旁保压安全阀块和管道等组成）和一套控制系统。双缸同步运行方式：一方面采用双电液比例阀同步回路，另一方面配有独立的阀件组成的双缸同步回路，驱动双油缸同步启闭弧形工作闸门。
2.2 结构与功能设计
油缸锁紧块与液压站管路之间采用软管连接， 满足油缸在启闭门时的摆动要求。液压启闭机液压系统采用电液比例阀+常规调速阀控制两缸同步。电液比例阀并联常规调速阀（电液比例阀与常规调速阀不同时参入工作），电液比例阀发生故障时可通过常规调速阀来控制闸门启闭。便于设备调试和检修时操作油缸和闸门，最大程度地保证了闸门的安全和稳定运行。
液压控制系统包含下述功能：①一次、二次安全调压保护，分别满足启门和闭门打开平衡阀的压力控制要求，并起安全保护作用。②方向控制，实现启门和闭门动作，在此功能里设置了消除换向冲击的功能，使闸门启、停平稳。③任意位置锁定，在任何开度均通过装于油缸上的专用阀组实现安全锁定，防止任何意外事故对闸门系统产生影响。④双缸启、闭门同步功能，通过双电液比例阀分别控制两只油缸的油量，如果两侧油缸在运行中产生了偏差，行程检测装置将发出偏差信号，控制电液比例阀的电磁铁电量大小，把油缸流量相对快一侧电液比例阀开口缩小一些，从而控制两油缸的流量达到一致，进而消除偏差，此过程全程跟踪，保证两只油缸启、闭门同步，偏差≤5mm。⑤在双电液比例阀旁并联二常规个调速阀（正常情况下，常规调速阀关闭）。一个电液比例阀发生故障时，可通过一个常规调速阀与一个电液比例阀控制闸门双缸同步运行。⑥通过改变电液比例阀的电磁铁电量大小，实现启闭机的快慢速启闭。
2.3液压启闭机液压控制系统工作原理
每一台液压站包括：油泵电机组、油箱、控制阀组、油缸旁路阀组、回油过滤器、压力油过滤器、压力控制器、压力传感器、液位控制器、液位传感器、液温变送器等。如图1所示。
开启闸门：空载启动一台液压泵电动机组，延时10秒左右，电磁阀DT1、DT3、DT5、1YDT1、1YDT2通电，压力油经方向插件31.2分两路经比例调速阀45.1、比例调速阀45.2进入左右液压缸有杆腔（与其并联的旁路调速阀关闭46.*），液压缸无杆腔油液经溢流阀插件34.1、回油过滤流回14油箱
关闭闸门：空载启动一台液压泵电动机组，延时10秒左右，电磁阀DT1、DT2、DT4、DT6、1YDT1、1YDT2通电，一路压力油经方向插件31.1、顺序阀33流入无杆腔，一路打开53.*平衡阀，液压缸有杆腔油液比例调速阀45.*、比例调速阀45.2进入左右液压缸有杆腔（与其并联的旁路调速阀46.*关闭）后经25.2溢流插件向液压缸无杆腔补油，如果液压缸无杆腔油液不够，也可通过单向阀10从油箱补油。
闸门自动复位：由于液压系统泄漏，闸门自上极限位置下滑达200mm时，液压启闭机行程检测装置发出复位信号，控制系统按“开启闸门”程序（包括启动工作泵组后出现系统欠压时及时启动备用泵组），自动将闸门提升至上极限位置。如经90秒后闸门未复位到下沉前位置或继续下滑极限达300mm时，应停泵并发出声光报警信号并上传信号。
液压启闭机闸门同步控制：在闸门启閉过程中，闸门开度及行程控制装置全程连续检测两只液压缸的行程偏差，当偏差值≥3mm时，比例调速阀的电磁铁电量大小自动发生改变，从而调整左右液压缸有杆腔进、出油量，使二根油缸同步运行。当两只液压缸的行程偏差值≥5mm时，液压系统自动停机并发出报警信。 3 机电液空载联合调试
确认机电液设备安装满足要求，各压力表、压力继电器、阀件完好，球阀按照系统要求，关闭到位后，按照液压启闭机系统调试大纲进行机械系统、电气系统、液压系统联合调试。
3.1系统调试前检查电气部件、液压系统及泵站、机电液接口等符合质量要求，并做好记录。
3.2用精细过滤小车向油箱加入清洁度为NAS1638的9级的46号汽轮透平油。
3.3油泵空转正常后，在监视压力表的同时，将溢流阀逐渐旋紧，使管路系统充油，充油时应排除空气，管路充满油后调整油泵溢流阀，使油泵在其工作压力的25%、50%、75%和100%情况下分别连续运转15分钟，应无振动杂音和温升过高等现象，并使用PQT测试仪检查单泵在系统额度工作压力下的输出流量。
3.4调整油泵溢流阀，使其压力达到工作压力的1.1倍时动作排油，此时也应无剧烈振动和杂音。
3.5油缸调试，先空载运行，将油缸排气塞打开，以0.5～1.0MPa压力全行程往复动作3次，以排除油缸和管路中的气体，检验泵组，阀组及电器操作系统的正确性和油缸有无爬行。
4 液压启闭机与弧形闸门联调试验
闸门与液压启闭机试验分为无水调试和有水调试，无水调试主要进行手动、自动启、闭门试验，闸门下滑和自动复位试验、左、右侧液压缸行程同步纠偏及各种情况下的保护试验。启门和闭门工况的全行程往复动作3次，整定和调整好高度显示仪、限位开关和电气元件的数据和动作位置，检查电动机的电流、电压和油压的数据及全行程启、闭的运行时间。启闭机连门调试合格后，将闸门调整手、自动全开至全关接点，或停机保压，检查弧形闸门在48h内的下滑量不能大于200mm。液压启闭机空载联合调试完成后，将进行启闭机与闸门联门及划弧试验，将启闭机活塞杆吊头与弧形工作门吊耳通过销轴连接，销轴传入后，在销轴两端安转卡板，限制销轴的窜动。进行启门和闭门工况的全行程往复动作3次，整定和调整好高度显示仪，限位开关和电气元件的数据和动作位置，检查电动机电流、电压和油压的数据及全行程启、闭的运行时间。液压启闭机调试完成后，进行闸门划弧试验，划弧试验合格后，进行门槽二期混泥土浇筑，然后进行水封安装。
5 结束语
观音岩水电站于2014年12月第一台机组投产发电，明渠溢流表孔闸门、液压启闭机均投入使用。到目前为止，从闸门和启闭机的布置，型式及设计、安装、运行等使用情况均正常。特别是在2015年，明渠溢流表孔闸门、液压启闭机首次迎来汛期，为保证大坝安全、水库调度和下游城市的防洪度汛发挥了至关重要的的作用。
参考文献
[1]赵海林，金安桥水电站右泄底孔弧门及液压启闭机安装 [J]，云南水力发电.2011（1）
[2]汪云祥，深孔弧形闸门液压启闭机设计探讨 [J]，华东水电技术.2002（2）
[3]黎英，浅谈大型水闸启闭机控制系统的设计 [J]，建筑设计.2011（9）
作者簡介：罗荣雄（1984.10），男，广西桂林人，大唐观音岩水电开发有限公司，助理工程师，主要从事运行维护工作。