趙 俊 濤

(四川大唐國際甘孜水電開發(fā)有限公司，四川.甘孜　626001)

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論黃金坪水電站溢洪道弧門控制

趙 俊 濤

(四川大唐國際甘孜水電開發(fā)有限公司，四川.甘孜626001)

摘要：論述了黃金坪水電站溢洪道弧門開啟、關(guān)閉、弧門同步、弧門自動復(fù)位控制等功能，通過與傳統(tǒng)弧門控制對比，突出了黃金坪水電站溢洪道弧門控制的優(yōu)越性，具有重要意義及推廣應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：弧門；開度；活塞桿；黃金坪水電站

1概述

黃金坪水電站位于甘孜藏族自治州康定市黃金坪鄉(xiāng)境內(nèi)，為大渡河干流規(guī)劃調(diào)整推薦二十二級方案中的第十一級電站，上游接長河壩水電站，下游接瀘定水電站。電站總裝機容量為850 MW，采用左岸大廠房、右岸小廠房兩個地下廠房開發(fā)的布置方式，其中左岸大廠房總裝機容量為800 MW，從水庫左岸引水發(fā)電，多年平均年發(fā)電量35億 kW·h，年利用小時數(shù)為4 370 h，主要任務(wù)為發(fā)電；右岸小廠房總裝機容量為50 MW，從水庫右岸引水發(fā)電，多年平均年發(fā)電量3.61 億 kW·h，年利用小時數(shù)為7 220 h，主要任務(wù)為承擔電站脫水段環(huán)保供水。

溢洪道位于大壩的左岸，共3孔，每孔設(shè)工作弧門一扇，工作弧門前設(shè)有檢修弧門門槽，3孔共用一扇檢修弧門門葉。工作弧門孔口尺寸為13 m×15.85 m-15.35 m(孔口寬度×孔口高度-設(shè)計水頭，下同)，底坎高程為1 460.65 m，弧門按正常蓄水位高程1 476 m設(shè)計。門型為露頂弧形弧門，采用主橫梁、斜支臂的框架型式，支鉸采用自潤滑球面滑動軸承支承。支鉸布置在底坎以上8.5 m處，支鉸高程為1 469.15 m，面板弧面半徑為18 m?；￠T為動水啟閉，可局部開啟。每孔弧門由一臺容量為2×1 600 kN的懸掛后拉式液壓啟閉機操作。

2弧門的主要技術(shù)參數(shù)、組成與結(jié)構(gòu)

2.1弧門的主要技術(shù)參數(shù)

(1)型式后拉式(油缸上支承)液壓啟閉機

(2)額定啟門力2×1 600 kN

(3)工作行程6.891 m

(4)最大行程7.19 m

(5)油缸內(nèi)徑400 mm

(6)油缸壁厚≥40 mm

(7)活塞桿桿徑220 mm

(8)上鉸點到下鉸點距離最小9.5 m，最大16.391 m

(9)啟門速度(活塞速度)0.7/0.35 m/min左右(雙速)

(10)閉門速度(活塞速度)0.7 m/min左右(可調(diào))

(11)吊點間距12 m。

2.2弧門的組成與結(jié)構(gòu)

2.2.1啟閉機的組成

黃金坪水電站溢洪道每個弧門配置一臺液壓啟閉機，每臺啟閉機的組成包括：油缸、支鉸座、行程檢測及限位裝置、與弧門的連接軸、液壓泵站、液壓管路系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等。

2.2.2啟閉機的主要結(jié)構(gòu)

(1)溢洪道共設(shè)三臺液壓啟閉機，每臺液壓啟閉機設(shè)置一套油泵站。

(2)油缸支鉸座用二期混凝土固定在工作弧門兩側(cè)的閘墩內(nèi)。

(3)油缸上端與支座鉸接，油缸沿水流方向擺動，支承鉸處采用知名品牌的自潤滑球面滑動軸承。

(4)活塞桿下端設(shè)有吊頭及吊頭軸，與弧門吊耳相連，吊頭的支承采用知名品牌的自潤滑球面滑動軸承。

(5)活塞桿采用陶瓷活塞桿。

(6)行程檢測采用非接觸式掃描檢測行程裝置,檢測精度≤1 mm，具有模擬和數(shù)字兩種輸出模式，防護等級為IP68。

(7)在油缸擺動的工作平面內(nèi)，油缸的擺動范圍滿足弧門啟閉全過程的要求。

(8)為保證在特殊情況下啟閉機在失去主供電源和外來備用電源的情況下仍能開啟弧門，三臺溢流壩液壓啟閉機均設(shè)一臺移動泵站。移動泵站啟門速度為0.07 m/min左右，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、攜帶方便、機動性強等特點。各液壓泵站均留有與移動泵站連接的快速接頭。

3運行與操作

(1)每一套液壓泵站設(shè)兩臺手動變量油泵-電動機組。正常工作時，兩組油泵-電機組同時投入工作，啟閉速度為額定值；當一套油泵-電動機組出現(xiàn)故障時，另一套仍然可以投入工作，但啟閉速度為額定值的一半。該油泵站同時設(shè)一臺移動泵站，以保證在特殊情況下啟閉機失去主供電源和外來備用電源后仍能開啟弧門。

(2)關(guān)閉弧門時，油泵-電動機組啟動，壓力油打開下腔油路閉鎖塊，弧門依靠自重下降。

(3)該機設(shè)置有上、下極限限位開關(guān)并能自動切斷油泵-電動機組電源。 如弧門需要在某一開度位置停留，操作前，可在位置控制裝置預(yù)置開度值，當弧門到達預(yù)置開度時，自動切斷油泵-電動機組電源，下腔油路閉鎖塊投入工作。

(4)由于液壓系統(tǒng)的泄漏，要求將弧門下滑的速率控制在48 h內(nèi)下滑量不大于200 mm。

(5)弧門在全開或局開位置下滑達150 mm且兩缸行程偏差小于20 mm時，主用油泵-電動機組自動投入運行，將弧門提升恢復(fù)原位。如果油泵-電動機組未投入運行、繼續(xù)下滑50 mm時，將自動接通備用油泵-電動機組，將弧門提升恢復(fù)原位。此時，PLC自動向集控室及機旁發(fā)出聲光報警信號。

(6)弧門在啟閉過程中，行程指示及位置控制裝置全程連續(xù)檢測兩只液壓缸的行程偏差，當偏差值大于10 mm時將自動糾偏；當偏差值大于20 mm時，自動停機并發(fā)出聲光報警信號。

(7)電氣控制為三種方式:即遠控、現(xiàn)地、檢修三種模式，且三種模式相互閉鎖。

4活塞桿與開度檢測裝置

過去經(jīng)常采用的傳統(tǒng)內(nèi)置式行程檢測手段有兩種：一種是鋼絲繩形式，另一種為磁感式，它們均存在一定的局限性和缺陷。鋼絲繩內(nèi)置式行程檢測裝置是將旋轉(zhuǎn)編碼器與恒力彈簧機構(gòu)組合成一種能安裝于液壓缸上蓋頂部的裝置，帶動編碼器旋轉(zhuǎn)的鋼絲繩通過連接螺釘與活塞桿頭部連接，隨活塞桿的伸出與縮回而帶動編碼器旋轉(zhuǎn)，從而檢測出油缸的行程。由于鋼絲繩易繞曲而造成測值偏差且故障率高，穩(wěn)定性差，其應(yīng)用范圍較為有限；磁感式線性位移傳感器由于受到長度的限制，無法滿足某些液壓啟閉機的行程檢測要求，而且當液壓缸的布置形式為傾斜或水平時，傳感器就會產(chǎn)生一定的自由撓度，從而直接影響到行程檢測的精度；另外，其必須且只能安裝于液壓缸上蓋頂部，活塞桿中間也必須留有用于安裝線性位移傳感器的長孔。鑒于以上因素，磁感式線性位移傳感器的應(yīng)用范圍也較為有限。上述兩種內(nèi)置式行程檢測裝置不但外形較大、必須有充裕的空間方能使用，而且安裝過程較為麻煩，特別是在檢修時，需要將液壓缸上蓋打開，整個過程費時、費力。

黃金坪水電站溢洪道弧門液壓啟閉機采用了一種輸出脈沖信號的傳感器與帶內(nèi)置式行程檢測裝置的陶瓷活塞桿相結(jié)合使用的行程檢測方式，其可以解決以往行程檢測的不足之處。這種集成于陶瓷活塞扦上的內(nèi)置式行程檢測裝置可以直接檢測出活塞桿的位移而不需轉(zhuǎn)換，故不存在累積誤差，所以其行程檢測長度不受限制，任意行程均可檢測，而且其檢測精度可以達到1 mm；另外，由于其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，只需直接安裝于液壓缸的下端蓋上，在液壓缸外部不需要增設(shè)另外的裝置，因此檢修非常方便，不僅保證了黃金坪水電站溢洪道弧門的開度檢測精度，提高了其防腐耐磨性能，也為后續(xù)的檢修維護工作帶來了很大的方便。具體原理如下：

陶瓷活塞桿內(nèi)置式行程檢測裝置是在活塞桿基體上加工溝槽，采用脈沖信號的傳感器對活塞桿進行行程檢測。其具體方法是：先在活塞桿基體表面加工等距離的、具有一定深度的溝槽，然后在其表面噴涂陶瓷材料。其原理是由于活塞桿基體具有導(dǎo)磁性，而表面噴涂的陶瓷材料是非金屬

材料，不具有導(dǎo)磁性，當傳感器通過高低不一的溝槽時，氣隙是不一樣的，氣隙的變化將引起磁阻、磁場和電流等的變化而輸出脈沖信號，傳感器就可以檢測出活塞桿基體上溝槽的間距，而活塞桿基體上的溝槽是等距離的，從而可以將其轉(zhuǎn)換成活塞桿的行程。

5結(jié)語

黃金坪水電站溢洪道弧門已于2015年6月安裝調(diào)試完成，從6個月以來的運行情況看，設(shè)備開度測量精度、弧門控制等完全達到了設(shè)計要求，為黃金坪水電站的安全、穩(wěn)定運行打下了堅實的基礎(chǔ)，亦為今后類似工程設(shè)計與施工提供了很好的參考和借鑒。

參考文獻：

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(責任編輯：李燕輝)

趙俊濤(1989-)，男，河南洛陽人，助理工程師，學(xué)士，從事水電廠技術(shù)與管理工作.

作者簡介:

文章編號:1001-2184(2016)02-0022-02

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV7;TV737

收稿日期:2015-12-31