三峡工程液压启闭机的特征和制造质量监控

摘要：三峡工程液压启闭机的特征，有一些是液压启闭机所共有的，但多数是三峡工程液压启闭机所特有的，通过总结三峡工程液压启闭机制造质量监控的经验及教训，提出了有待今后研究的问题和建议。 关键词：三峡工程； 液压启闭机的特征； 制造质量监控 　　 1 三峡液压启闭机的一般特征 1.1 永久船闸人字门液压启闭机 　　人字门液压启闭机为中部支承卧缸直推式，由油缸总成（包括油缸、U型架、上下机架、行程检测装置和限位装置、缸尾弹性支承装置等部件）、启闭机埋件、液压泵站及管道系统、电力拖动和控制系统等部分组成。油缸通过中部耳轴安装在由调心滚动轴承支承的U型架上，可双向摆动，并经上下机架固定于基础。活塞杆前端吊头与人字门拉门点采用球面滑动轴承铰接。 　　各级闸首两台人字门液压启闭机由电气位置同步控制,可按设定的V—T变速特性曲线运行，变速运行方式由液压泵站比例变量泵配合电气PLC实现，在现场对V—T曲线可进行调整修改。 表1 永久船闸液压启闭机设备主要功能、特性表 表2厂坝二期工程液压启闭机设备主要功能、特性表 　　各级闸首人字门液压启闭机与输水阀门液压启闭机（第六闸首还包括辅助泄水阀门）共用液压泵站系统和电气现地控制系统。分别控制人字门和输水阀门（辅助泄水阀门）液压启闭机的运行。 1.2 输水阀门液压启闭机 　　输水阀门液压启闭机为竖缸式，通过缸体中部耳轴支承形式分别安装于各闸首的闸顶。启闭机经吊杆组与阀门联接。吊杆组通过导向轮在钢导槽内或导向卡箍里升降。 　　输水阀门液压启闭机由油缸总成、机架和埋件、吊杆组、导向轮、钢导槽、导向卡箍、联轴器装置、行程开度检测装置、双备份行程限位开关，以及液压管道等组成。 1.3 辅助泄水阀门液压启闭机 　　辅助泄水阀门液压启闭机为竖缸式，通过缸体中部耳轴支承形式安装于第六闸首的闸顶。启闭机经吊杆组与辅助泄水廊道工作阀门铰接。 　　辅助泄水阀门液压启闭机由油缸总成、机架与埋件、开度检测装置、双备份极限位置限位开关，以及液压管道等组成。 1.4 泄洪深孔和导流底孔弧形工作门液压启闭机 　　在23孔泄洪深孔和22孔导流底孔，每孔各布置1台液压启闭机，均为单吊点形式，深孔和底孔分别由6套液压泵站驱动，采用“1泵3机”或“1泵4机”集中传动控制方式。 　　液压启闭机由油缸总成、摆动机架、固定下机架、行程检测和指示装置、行程限位装置、液压泵站和管道系统、电气控制系统等组成。油缸和机架的支承均采用球面滑动轴承。油缸上的缸旁阀组具有闸门启闭过程中保护启闭机，避免因高压软管破裂而造成事故，并保证闸门开启时保压闭锁。 　　液压泵站中控制同一组3套（或4套）启闭机油缸总成的阀组相互独立，分时控制运行。在任一时刻，由6个泵站分别操作的启闭机可同时开启（或关闭）6扇泄洪闸门。每套液压泵站设有3台（或2台）手动变量柱塞式油泵—电动机组，正常工作时两套工作，1套备用。工作和备用的油泵—电动机组启动时自动切换，交替使用。 　　每套液压泵站配备1套电气现地控制站和3个（或4个）远程操作柜。现地控制站设在泵房内，远程操作柜设在启闭机房内。现地控制站以1套可编程序控制器（PLC）系统带3个（或4个）远程I/O模板的结构形式，实现现地和集中控制。另外，还设有简化的继电器控制回路，在PLC发生故障时，在现地可实现泄洪闸门（或导流底孔）的手动启闭操作。 1.5 排漂孔弧形工作门液压启闭机 　　排漂孔液压启闭机为双吊点形式，即1台启闭机用2套油缸总成同时启闭弧形工作门。每个溢洪孔道1台启闭机，共2台，采用“1泵1机”传动控制方式。 　　排漂孔液压启闭机的组成与泄洪深孔、导流底孔的弧形门液压启闭机相同。 　　同一台排漂孔液压启闭机的两套油缸总成由液压系统中的两套比例调速阀控制同步运行，在全行程范围内，两套油缸同步运行误差不得大于15 mm，闸门开度检测装置综合检测精度不低于5mm。 　　每套液压泵站同样设有2台手动变量柱塞式油泵—电动机组，相互备用；配备1套电气现地控制站，设在泵房内，以PLC为核心，实现排漂孔液压启闭机的现地和集中控制。 1.6 左岸电站进水口快速闸门液压启闭机 　　进水口快速闸门液压启闭机为单吊点形式，每孔进水口布置1台，共14台，分别由14套液压泵站以“1泵1机”方式进行传动控制。 　　进水口快速闸门在水轮发电机组运行时，全开过水，启闭机油缸处于上极限工作位。当水轮发电机组发生飞逸事故或引水管发生事故时，闸门快速关闭。快速闭门时，采用节流孔板限速，油缸内行程末端设有多孔柱塞型节流缓冲装置，即缓冲套筒，其缓冲行程约500mm。 　　快速闸门液压启闭机由油缸总成、机架、带锥面的底座、开度检测和指示装置、行程限位装置、液压泵站和缸旁阀组、液压管道系统、电气控制系统等组成。启闭机油缸竖式安装，油缸尾部球面支承在带锥面的底座和机架上，使油缸可自由摆动，适应启闭机的运行要求。缸旁阀组用于油缸启闭功能的控制及闸门全开位安全锁定。闸门开度检测装置综合检测精度不低于10mm。 　　每套液压泵站设有2台手动变量油泵—电动机组，同时工作，互为备用；1套电气控制系统，以PLC为主机，与发电厂中央控制室计算机监控系统联网，实现快速门液压启闭机的集中自动控制。在现地控制柜上也可进行手动按钮控制。 1.7 排沙孔出口工作阀门液压启闭机 　　排沙孔液压启闭机为单吊点形式，前部密封座盖固定支承。每套排沙孔工作阀门布置1台液压启闭机，共3台，分别由3套液压泵站以“1泵1机”方式进行传动控制。 　　排沙孔液压启闭机由油缸总成、密封座盖、行程检测和指示装置、行程限位装置、液压泵站、液压管道系统、电气控制系统和检修平台等组成。启闭机油缸竖式安装，前部法兰固定于密封座盖上，后端盖上设有手动锁定装置，以便平时全开阀门时锁定。闸门开度检测装置综合检测精度不低于10mm。 　　每套液压泵站设有2台手动变量油泵—电动机组，同时工作，互为备用；配备1套电气控制系统，设在泵房内。油泵电机组的启停、阀门的开启和关闭均由PLC控制，电气控制系统具有完善的启闭机运行状态实时监测和故障报警显示功能，并留有与发电厂中央控制室计算机监控系统的接口。 2 三峡液压启闭机的主要特点 2.1 数量多、大型化 　　三峡水利枢纽工程中的工作闸门全部采用液压启闭机启闭操作，数量庞大，其二期工程就装有液压启闭机116台套，整个三峡工程完工后其数量还要多。由于功能要求强大的启闭力，故绝大多数液压油缸的尺寸趋向大型化，其中最大的电站进水口快速闸门液压启闭机的油缸最大缸径达710mm,最大行程达15 000mm,启闭机自重达70.3t. 2.2 高标准、严要求 　　三峡液压启闭机遵循国家和部颁标准，在此基础上三峡工程开发总公司又编制了有关液压启闭机的10个专用的企业质量标准TGPS.J41～J50，部分要求高于国家和部颁标准，为三峡液压启闭机的制造质量奠定了前提条件。 2.3 技术先进、制造难度大 　　三峡液压启闭机的液压泵站和电气控制系统大量地采用了进口元器件，液压系统设计大量采用集成块插装技术，电气控制系统普遍采用了PLC控制技术。由于标准要求高，油缸大型化，致使制造难度大，如大型铸锻件均要求达到Ⅱ级、Ⅰ级标准，缸筒和活塞杆的表面粗糙度要求Ra0.35μm等。 2.4 液压管路的工厂化生产 　　招投标时就提出液压管路要求采用工厂化生产，将管道的弯制、法兰焊接、耐压试压、酸洗冲洗等工作，除直管段留一凑合节外，其余都在工厂内完成。三峡工程的实践证明，液压管路的工厂化生产是完全可行的，对提高制造质量、保证管道的清洁度和缩短安装工期效果显著。 2.5 机电液联动试验 　　采用机电液联动试验的质量控制方式。在实际操作过程中，共进行了7次机电液联动试验。每种液压启闭机首套的联动试验，在模拟条件下，验证了液压启闭机的机电液三部分的接口关系和操作动作原理，验证了液压启闭机的各种功能和保护功能，为工地现场的安装调试奠定了基础。 3 液压启闭机制造的质量监控 3.1 把好设计质量关 　　针对液压启闭机设备的设计和制造是由承包方全面负责的情况，施工设计图样核审任务繁重，经过层层把关，设计图样的质量得到了保证，并经受住了生产实践的考验。 3.2 严格开工条件的审查 　　开工条件的审查包括各制造厂的质量体系、生产组织、施工工艺、网络进度、采购计划等各个方面，由于各制造厂开工前的准备工作做得充分，后续生产都比较顺利。 3.3 做好机电液协调工作 　　液压启闭机设备总体由主承包方负责，液压系统和电气控制系统由分包方负责，主机、液压系统、电控系统分别由三个单位设计和制造。加强机电液之间的协调工作是设备制造质量控制的重中之重。 　　为此，专门制订了《关于加强液压启闭机协调工作的规定》，使协调工作规范化。尽管如此，仍出现过因机电液之间协调不足问题，导致不必要的返工。 3.4 严格原材料、外协、外购、进口件的质量控制 　　在液压启闭机设备制造过程中，外协件、外购件所占比重很大，电控系统和液压系统的元器件绝大部分是进口件，因此，对进口元器件实施产品复<