景電工程泵站出水液控蝶閥集中控制式液壓系統(tǒng)的應(yīng)用

2013-06-05 繆中玉景電管理局

　　景電二期工程總干渠共建有13座泵站，水泵出口安裝有出水控制用液壓控制蝶閥，閥門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉,由其自身配置的液壓控制系統(tǒng)控制。針對(duì)運(yùn)行中存在的缺陷和不足，提出了一種可靠性、自動(dòng)化程度要求高的新型蝶閥液壓控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化監(jiān)控,完全滿足工程運(yùn)行和管理需要。

前言

　　景泰川電力提灌灌溉工程位于甘肅省景泰縣境內(nèi)，是一項(xiàng)為改變景、古兩縣干旱缺水面貌，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本條件，發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和多種經(jīng)營(yíng)，解決群眾溫飽的翻身工程。該工程共計(jì)泵站43座，總裝機(jī)容量26.02萬(wàn)kW，最大提水高度602m，灌溉面積80萬(wàn)畝，以其流量大，揚(yáng)程高，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著而列入中華之最，引世人矚目。

　　景電二期工程總干渠共建有13座泵站，每個(gè)泵站安裝的水泵機(jī)組均在10～12臺(tái)之間，每臺(tái)水泵出口都安裝了出水控制用液壓控制蝶閥。這種閥門(mén)開(kāi)關(guān)靈活可靠，既是水泵出口的操作閥，又是防止水泵事故倒轉(zhuǎn)的控制設(shè)備。尤其是在揚(yáng)程高、流量大、管道長(zhǎng)的泵站，當(dāng)正常停機(jī)或事故停電時(shí)，可按預(yù)先調(diào)定的參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行快關(guān)和慢關(guān)，因而能有效地控制水泵倒轉(zhuǎn)和水錘升壓，以保護(hù)管路和設(shè)備的安全，是目前大型揚(yáng)水工程中普遍選用的一種先進(jìn)的水泵出口控制閥。

　　這種閥門(mén)開(kāi)啟與關(guān)閉，由其自身配置的液壓控制系統(tǒng)控制，簡(jiǎn)稱液壓站。在使用過(guò)程中，存在以下缺陷和不足：配有一套電動(dòng)油泵，當(dāng)電機(jī)或油泵發(fā)生故障或損壞后，需要通過(guò)手搖泵人力手動(dòng)開(kāi)啟蝶閥，費(fèi)時(shí)費(fèi)力;各種液壓控制閥件，內(nèi)泄、外漏嚴(yán)重，可靠性差;每臺(tái)蝶閥配置一套液壓站，成本較高;維護(hù)、檢修工作量大，費(fèi)用高。

　　針對(duì)上述缺陷和不足，真空技術(shù)網(wǎng)(http://smsksx.com/)認(rèn)為開(kāi)發(fā)和研制一種可靠性、自動(dòng)化程度要求高的新型蝶閥液壓控制系統(tǒng)，成為工程管理急待解決的課題。1994 年經(jīng)甘肅省景電工程指揮部批準(zhǔn)立項(xiàng)，并與甘肅工業(yè)大學(xué)流體工程系合作開(kāi)發(fā)研制了泵站出水液控蝶閥集中控制液壓系統(tǒng)。1996年樣機(jī)試制成功，安裝在景電工程二期總干三泵站進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)觀測(cè)。經(jīng)過(guò)兩年的運(yùn)行觀測(cè)，對(duì)設(shè)計(jì)上不甚合理的地方作了改進(jìn)。改進(jìn)后，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，可靠性高，并實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化監(jiān)控，完全滿足工程運(yùn)行和管理需要。

1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1、組成

　　集中控制式液壓系統(tǒng)由液壓動(dòng)力站、機(jī)組控制塊、供油管路、回油管路、液壓油缸等組成。

　　液壓動(dòng)力站上設(shè)置有：兩套電動(dòng)油泵4、6、溢流閥8、單向閥7、調(diào)速閥10、濾油器9、壓力表11、油箱及配套管路(圖1)。

圖1 液壓動(dòng)力站結(jié)構(gòu)

　　機(jī)組控制塊上設(shè)置有：二位二通電磁換向閥1DT13、單向閥14、常閉手動(dòng)截止閥16、常開(kāi)手動(dòng)截止閥16、電磁單向閥2DT 15、快關(guān)節(jié)流閥17、排氣閥、壓力表23(圖 2)。

圖2 機(jī)組控制塊

　　供、回油管路材質(zhì)為無(wú)縫鋼管，供油管路上設(shè)有手動(dòng)截止閥12，回油管路上設(shè)有手動(dòng)截止閥18。

　　液壓油缸20上設(shè)置有快(慢)關(guān)角度調(diào)節(jié)閥、慢關(guān)節(jié)流閥、油缸油管19。

1.2、各部件功用

　　兩套電動(dòng)油泵互為備用，當(dāng)一套電機(jī)或油泵出現(xiàn)故障或需要維護(hù)時(shí)，自動(dòng)切換投運(yùn)至備用油泵。

　　溢流閥有兩個(gè)方面的作用，一是用來(lái)調(diào)定系統(tǒng)最高工作壓力，二是當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，壓力高于調(diào)定的最高工作壓力時(shí)，用來(lái)卸荷。

　　液壓動(dòng)力站上的單向閥用來(lái)防止當(dāng)一臺(tái)油泵工作運(yùn)行時(shí)，油液從另一臺(tái)油泵流回油箱。機(jī)組控制塊上的單向閥用來(lái)防止油液倒流，造成閥門(mén)卸壓掉錘。調(diào)速閥用來(lái)調(diào)定系統(tǒng)開(kāi)閥時(shí)間。濾油器用來(lái)過(guò)濾潔凈系統(tǒng)油液。

　　液壓動(dòng)力站上的壓力表用來(lái)顯示調(diào)定系統(tǒng)最高工作壓力和正常工作時(shí)系統(tǒng)總的壓力。機(jī)組控制塊上的壓力表用來(lái)顯示機(jī)組工作壓力。

　　二位二通電磁換向閥1DT安裝于開(kāi)閥回路，用于通斷油液。帶電時(shí)油道打開(kāi)，允許油液通過(guò);失電時(shí)油道關(guān)閉，截止油液。當(dāng)接受到開(kāi)啟由其控制的蝶閥信號(hào)時(shí)帶電，打開(kāi)進(jìn)油油道，允許油液通過(guò)，當(dāng)閥門(mén)全開(kāi)后失電，其處于截止?fàn)顟B(tài)，開(kāi)啟其它閥門(mén)的壓力油液不能通過(guò)。

　　電磁單向閥2DT安裝于關(guān)閥回路，用于通斷油液。帶電時(shí)油道關(guān)閉，截止油液;失電時(shí)油道打開(kāi)，允許油液通過(guò)。當(dāng)接受到關(guān)閉由其控制的蝶閥信號(hào)時(shí)，失電，打開(kāi)回油油道，允許油液通過(guò)，當(dāng)閥門(mén)全關(guān)后帶電，其處于截止?fàn)顟B(tài)，為下次開(kāi)啟蝶閥做好準(zhǔn)備。

　　常閉手動(dòng)截止閥與電磁單向閥2DT為并聯(lián)回路，當(dāng)電磁單向閥2DT故障時(shí)，打開(kāi)其用來(lái)關(guān)閉閥門(mén)。

　　常開(kāi)手動(dòng)截止閥與電磁單向閥 2DT為串聯(lián)回路，其作用有二：一是蝶閥運(yùn)行時(shí)，當(dāng)電磁單向閥2DT出現(xiàn)故障，用來(lái)檢修電磁單向閥 2DT;二是在開(kāi)啟蝶閥時(shí)，電磁單向閥2DT出現(xiàn)故障，關(guān)閉其用來(lái)開(kāi)啟蝶閥。快關(guān)節(jié)流閥用來(lái)調(diào)定蝶閥快關(guān)時(shí)間。液壓油缸用來(lái)推動(dòng)閥軸帶動(dòng)閥板旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)蝶閥開(kāi)啟和關(guān)閉，其上設(shè)置的快(慢)關(guān)角度調(diào)節(jié)閥用來(lái)調(diào)定蝶閥快關(guān)角度及慢關(guān)角度;慢關(guān)節(jié)流閥用來(lái)調(diào)定蝶閥慢關(guān)時(shí)間。

　　供、回油管路上的手動(dòng)截止閥作用是當(dāng)機(jī)組控制塊需要維護(hù)和檢修時(shí)，截止管路內(nèi)的油液。

2、工作原理

　　圖3為液壓系統(tǒng)原理圖。

圖3 液壓系統(tǒng)原理圖

2.1、開(kāi)啟閥門(mén)

　　中心調(diào)度室發(fā)出開(kāi)閥指令，液壓動(dòng)力站電機(jī)④運(yùn)轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能帶動(dòng)油泵⑥運(yùn)轉(zhuǎn)，油泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為壓力能，供給系統(tǒng)壓力油液。壓力油液經(jīng)單向閥⑦、調(diào)速閥⑩、濾油器⑨至供油管路，通過(guò)供油管路至機(jī)組控制塊。

　　油液至機(jī)組控制塊后，經(jīng)二位二通電磁換向閥 1DT13、單向閥14、油缸油管19進(jìn)入油缸20下腔，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，將壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)蝶閥重錘拐臂旋轉(zhuǎn)，重錘拐臂旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)閥軸及閥板按照開(kāi)閥方向旋轉(zhuǎn)，達(dá)到90°時(shí)，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)全開(kāi)，并將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，儲(chǔ)存于重錘，為關(guān)閉蝶閥做好準(zhǔn)備。

2.2、關(guān)閉閥門(mén)

　　中心調(diào)度室發(fā)出關(guān)閥指令，電磁單向閥2DT輥輳訛接受到信號(hào)后失電，打開(kāi)回油油道，重錘在勢(shì)能的作用下，自動(dòng)下落，通過(guò)拐臂帶動(dòng)閥軸、閥板按照關(guān)閥方向旋轉(zhuǎn)，將勢(shì)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。拐臂旋轉(zhuǎn)時(shí)，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為壓力能。油缸下腔內(nèi)的油液在壓力能的作用下，通過(guò)油缸油管19、快關(guān)節(jié)流閥17至機(jī)組控制塊。油液至機(jī)組控制塊后，通過(guò)電磁單向閥2DT15、常開(kāi)手動(dòng)截止閥16至回油管路，通過(guò)回油管路流回油箱，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)關(guān)閥。閥門(mén)關(guān)閥后，電磁單向閥2DT15自動(dòng)帶電，關(guān)閉油道，為下次開(kāi)啟蝶閥做好準(zhǔn)備。