景電工程泵站出水液控蝶閥集中控制式液壓系統(tǒng)的應用
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,閥門的開啟與關(guān)閉,由其自身配置的液壓控制系統(tǒng)控制。針對運行中存在的缺陷和不足,提出了一種可靠性、自動化程度要求高的新型蝶閥液壓控制系統(tǒng),實現(xiàn)了自動化監(jiān)控,完全滿足工程運行和管理需要。
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,解決群眾溫飽的翻身工程。該工程共計泵站43座,總裝機容量26.02萬kW,最大提水高度602m,灌溉面積80萬畝,以其流量大,揚程高,經(jīng)濟效益和 社會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,每個泵站安裝 的水泵機組均在10~12臺之間,每臺水泵出口都安裝了出水控制用液壓控制蝶閥。這種閥門開關(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 揚程高、流量大、管道長的泵站,當正常停機或事故停電時,可按預先調(diào)定的參數(shù)自動進行快關(guān)和慢關(guān),因而能有效地控 制水泵倒轉(zhuǎn)和水錘升壓,以保護管路和設(shè)備的安全,是目前大型揚水工程中普遍選用的一種先進的水泵出口控制閥。
這種閥門開啟與關(guān)閉,由其自身配置的液壓控制系統(tǒng)控制,簡稱液壓站。在使用過程中,存在以下缺陷和不足:配有一套電動油泵,當電機或油泵發(fā)生故障或損壞后,需要通過手搖泵人力手動開啟蝶閥,費時費力;各種液壓控制閥件,內(nèi)泄、外漏嚴重,可靠性差;每臺蝶閥配置一套液壓站,成本較高;維護、檢修工作量大,費用高。
針對上述缺陷和不足,真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.mp99x.cn/)認為開發(fā)和研制一種可靠性、自動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立項,并與甘肅工業(yè)大學流體工程系合作開發(fā)研制了泵站出水液控蝶閥集中控制液壓系統(tǒng)。1996年樣機試制成功,安裝在景電工程二期總干三泵站進行試運轉(zhuǎn)觀測。經(jīng)過兩年的運行觀測,對設(shè)計上不甚合理的地方作了改進。改進后,系統(tǒng)運行平穩(wěn),可靠性高,并實現(xiàn)了自動化監(jiān)控,完全滿足工程運行和管理需要。
1、結(jié)構(gòu)特點
1.1、組成
集中控制式液壓系統(tǒng)由液壓動力站、機組控制塊、供油管路、回油管路、液壓油缸等組成。
液壓動力站上設(shè)置有:兩套電動油泵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 液壓動力站結(jié)構(gòu)
機組控制塊上設(shè)置有:二位二通電磁換向閥1DT13、單向閥14、常閉手動截止閥16、常開手動截止閥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 機組控制塊
供、回油管路材質(zhì)為無縫鋼管,供油管路上設(shè)有手動截 止閥12,回油管路上設(shè)有手動截止閥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
兩套電動油泵互為備用,當一套電機或油泵出現(xiàn)故障或需要維護時,自動切換投運至備用油泵。
溢流閥有兩個方面的作用,一是用來調(diào)定系統(tǒng)最高工作壓力,二是當系統(tǒng)出現(xiàn)故障,壓力高于調(diào)定的最高工作壓力時,用來卸荷。
液壓動力站上的單向閥用來防止當一臺油泵工作運行時,油液從另一臺油泵流回油箱。機組控制塊上的單向閥用來防止油液倒流,造成閥門卸壓掉錘。調(diào)速閥用來調(diào)定系統(tǒng)開閥時間。濾油器用來過濾潔凈系統(tǒng)油液。
液壓動力站上的壓力表用來顯示調(diào)定系統(tǒng)最高工作壓力和正常工作時系統(tǒng)總的壓力。機組控制塊上的壓力表用來顯示機組工作壓力。
二位二通電磁換向閥1DT安裝于開閥回路,用于通斷油液。帶電時油道打開,允許油液通過;失電時油道關(guān)閉,截止油液。當接受到開啟由其控制的蝶閥信號時帶電,打開進油油道,允許油液通過,當閥門全開后失電,其處于截止狀態(tài),開啟其它閥門的壓力油液不能通過。
電磁單向閥2DT安裝于關(guān)閥回路,用于通斷油液。帶電時油道關(guān)閉,截止油液;失電時油道打開,允許油液通過。當接受到關(guān)閉由其控制的蝶閥信號時,失電,打開回油油道,允許油液通過,當閥門全關(guān)后帶電,其處于截止狀態(tài),為下次開啟蝶閥做好準備。
常閉手動截止閥與電磁單向閥2DT為并聯(lián)回路,當電磁單向閥2DT故障時,打開其用來關(guān)閉閥門。
常開手動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行時,當電磁單向閥2DT出現(xiàn)故障,用來檢修電磁單向閥 2DT;二是在開啟蝶閥時,電磁單向閥2DT出現(xiàn)故障,關(guān)閉其用來開啟蝶閥。 快關(guān)節(jié)流閥用來調(diào)定蝶閥快關(guān)時間。 液壓油缸用來推動閥軸帶動閥板旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)蝶閥開啟和關(guān)閉,其上設(shè)置的快(慢)關(guān)角度調(diào)節(jié)閥用來調(diào)定蝶閥快關(guān)角度及慢關(guān)角度;慢關(guān)節(jié)流閥用來調(diào)定蝶閥慢關(guān)時間。
供、回油管路上的手動截止閥作用是當機組控制塊需要維護和檢修時,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、開啟閥門
中心調(diào)度室發(fā)出開閥指令,液壓動力站電機④運轉(zhuǎn),將 電能轉(zhuǎn)換為機械能帶動油泵⑥運轉(zhuǎn),油泵將機械能轉(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,通過供油管路至機組控制塊。
油液至機組控制塊后,經(jīng)二位二通電磁換向閥 1DT13、單向閥14、油缸油管19進入油缸20下腔,推動活塞運動,將壓力能轉(zhuǎn)換為機械能;钊\動時,推動蝶閥重錘拐臂旋轉(zhuǎn),重錘拐臂旋轉(zhuǎn)時帶動閥軸及閥板按照開閥方向旋轉(zhuǎn),達到90°時,實現(xiàn)閥門全開,并將機械能轉(zhuǎn)化為勢能,儲存于重錘,為關(guān)閉蝶閥做好準備。
2.2、關(guān)閉閥門
中心調(diào)度室發(fā)出關(guān)閥指令,電磁單向閥2DT輥輳訛接受到信號后失電,打開回油油道,重錘在勢能的作用下,自動下落,通過拐臂帶動閥軸、閥板按照關(guān)閥方向旋轉(zhuǎn),將勢能轉(zhuǎn)換為機械能。拐臂旋轉(zhuǎn)時,推動活塞運動,將機械能轉(zhuǎn)換為壓力能。油缸下腔內(nèi)的油液在壓力能的作用下,通過油缸油管19、快關(guān)節(jié)流閥17至機組控制塊。油液至機組控制塊后,通過電磁單向閥2DT15、常開手動截止閥16至回油管路,通過回油管路流回油箱,實現(xiàn)閥門關(guān)閥。閥門關(guān)閥后,電磁單向閥2DT15自動帶電,關(guān)閉油道,為下次開啟蝶閥做好準備。
3、性能比較
集中控制式液壓系統(tǒng)通過運行使用,比蝶閥原自身配置的液壓站有以下優(yōu)點:
(1) 液壓動力站上設(shè)置有兩套電動油泵,互為備用,使系統(tǒng)工作可靠性提高了一倍,保證了蝶閥安全運行。
(2) 液壓動力站上設(shè)置有調(diào)速閥,增強了系統(tǒng)功能,實現(xiàn)了蝶閥開閥速度可調(diào)。
(3) 實現(xiàn)了聯(lián)動、遠動控制和自動化監(jiān)控。
(4) 每個泵站裝設(shè)一套系統(tǒng)就能集中控制8~12臺蝶閥,取代了原單閥、單站的布置、控制方式,減少了動力站數(shù)量,維護檢修簡單、方便,減少了檢修工作量。
4、結(jié)語
通過景電工程二期總干三泵站第一套集中控制式液壓系統(tǒng)試運轉(zhuǎn)觀測,該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)新穎,安全可靠性高,自動化程度高。目前,在景電工程已安裝了6套,經(jīng)過幾年的使用,運行正常。