南水北調(diào)中線工程漢江興隆水利樞紐泄水閘液壓啟閉機(jī)設(shè)計簡介

　　摘 要：在設(shè)計中采用安全可靠、自動先進(jìn)、操作方便的設(shè)計原則，對油缸各部位進(jìn)行了全狀態(tài)的受力分析和撓度計算和設(shè)備動態(tài)仿真模型試驗；油缸活塞桿采用獨特的高速火焰噴涂（HVOF）技術(shù)保護(hù)；對雙缸同步糾偏控制主回路采用比例調(diào)速閥+常規(guī)調(diào)速閥回路的控制方式等方面做了一些新的探索，可供參考借鑒。
　　關(guān)鍵詞：動態(tài)仿真模型試驗 陶瓷活塞桿 比例調(diào)速閥+常規(guī)調(diào)速閥
　　1項目概況
　　興隆水利樞紐位于漢江下游湖北省潛江、天門市境內(nèi)，上距丹江口樞紐378.3km，下距河口273.7km，是南水北調(diào)中線漢江中下游四項治理工程之一，同時也是漢江中下游水資源綜合開發(fā)利用的一項重要工程。
　　興隆水利樞紐泄水閘為56孔開敞式平底閘，其中54孔為泄水孔，另兩孔具備泄水和排漂雙重功能。閘室內(nèi)順?biāo)�流向依次布置事故檢修門、弧形工作門及浮式檢修門。
　　本項目為54孔泄水孔的其中28孔提供2×1000kN液壓啟閉機(jī)設(shè)備。啟閉機(jī)總體布置形式為雙吊點、兩端鉸接方式，液壓啟閉機(jī)油缸布置在每個閘孔兩側(cè)閘墻上，油缸支鉸座埋件中心高程42.00m。液壓泵站和電氣控制柜等布置在閘墩高程45.20m的機(jī)房內(nèi)，采用“二機(jī)一站”方式驅(qū)動和控制（閘墩上每個機(jī)房內(nèi)布置有兩臺（套）啟閉機(jī)共用的一套液壓泵站，每兩臺（套）啟閉機(jī)共用一套控制系統(tǒng)）。
　　液壓啟閉機(jī)的組成包括：油缸總成、行程檢測和限位裝置、缸旁保壓安全閥塊、聯(lián)門軸及相應(yīng)附件、支鉸座埋件及全關(guān)位支承、液壓泵站、液壓管路系統(tǒng)、專用檢修工具等。每套液壓泵站包括二臺油泵-電動機(jī)組、控制閥組、油箱及其附件等。
　　2設(shè)計原則
　　?安全可靠
　　液壓缸和液壓系統(tǒng)按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行設(shè)計和計算，并參考德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。通過DBR分析平臺對油缸進(jìn)行三維建模，動態(tài)仿真模擬，對重要部位進(jìn)行了全工況狀態(tài)下的受力分析和撓度計算。
　　液壓缸全套動密封件選用高可靠性、長壽命的德國MERKEL公司產(chǎn)品。O形圈采用美國Parker公司產(chǎn)品，液壓缸活塞及活塞桿導(dǎo)向均采用德國寶色霞板公司C380型非金屬導(dǎo)向套系列，采用多重組合形式，合理布置，確保有效的導(dǎo)向長度，使之達(dá)到良好的導(dǎo)向效果。
　　液壓系統(tǒng)采用插裝集成，方向閥設(shè)置有感應(yīng)式閥芯位置監(jiān)測裝置并向電控系統(tǒng)反饋閥芯位置信號。液壓系統(tǒng)選用目前最優(yōu)化的元器件，并設(shè)有足夠的監(jiān)視、測量、控制和保護(hù)裝置如回油堵塞報警、液位油溫傳感器、壓力繼電器、系統(tǒng)壓力傳感器、壓力溫度流量傳感器（PQT）、油水報警器等。其主要元器件如液壓泵、方向閥、溢流閥、調(diào)速閥、插裝閥等全部選用按DIN標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的德國力士樂原裝產(chǎn)品。
　　在液壓缸上設(shè)有安全鎖錠閥組，內(nèi)置德國力士樂原裝進(jìn)口溢流閥和液控單向閥，既可防止液壓缸內(nèi)壓力超過設(shè)定值，又可將閘門可靠地鎖錠。
　　設(shè)備出廠時進(jìn)行機(jī)電液聯(lián)調(diào)試驗，保證設(shè)備性能完善，程序動作準(zhǔn)確，減少現(xiàn)場安裝調(diào)試工作。
　　?自動先進(jìn)
　　油缸的設(shè)計采用美國PTC公司研制的由設(shè)計至制造的機(jī)械化自動化軟件Pro/ENGINEER，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個參數(shù)化、基于特征的三維實體造型系統(tǒng)。利用該軟件，可以建立油缸的零部件模型和油缸總成的裝配模型，在計算機(jī)上預(yù)先進(jìn)行動態(tài)/靜態(tài)分析，裝配干涉檢驗，甚至運動仿真功能。由3D實體模型可以隨時生成2D工程圖，而且自動標(biāo)注工程圖尺寸，不論在3D或2D圖形上作尺寸修正時，其相關(guān)的2D圖形或3D實體模型均自動修改，同時裝配、制造等相關(guān)設(shè)計也自動修改，確保資料的正確性，并避免反復(fù)修正的耗時性，工程同步，確保油缸數(shù)據(jù)的完整和設(shè)計修正的高效。
　　液壓系統(tǒng)設(shè)計采用當(dāng)前世界上最先進(jìn)和密集集成的Pro/Engineer高端軟件，經(jīng)過數(shù)十年的設(shè)計積累，已建立了完備的液壓元件模型庫，加上本軟件的快速有效的建模和三維制圖功能，不僅可以快速有效的進(jìn)行各類閥件的集成和裝配，還能對閥塊的設(shè)計孔道進(jìn)行校驗，確保系統(tǒng)設(shè)計的準(zhǔn)確和高效。
　　液壓系統(tǒng)選用目前最先進(jìn)的自動化元器件，并留有擴(kuò)充口和遠(yuǎn)程接口。
　　?操作簡便
　　所有控制、檢測、監(jiān)視和保護(hù)信號均可送到現(xiàn)地PLC，并可通過遠(yuǎn)程接口送到集中控制單元，既可在現(xiàn)地進(jìn)行手動和自動控制，也可在集中控制單元實現(xiàn)集中控制。液壓系統(tǒng)中所有元器件標(biāo)識清楚，部分元器件還帶有燈光指示，操作一目了然。
　　?易于維護(hù)
　　液壓系統(tǒng)所有控制閥件均集中安裝于閥塊上，檢修和更換方便。液壓啟閉機(jī)所有零件、元件均具有通用性、互換性，更換方便。液壓系統(tǒng)管路上設(shè)有手動隔離閥，方便檢修。
　　?長使用壽命
　　為保證本液壓啟閉機(jī)具有較長的使用壽命，將采取如下具體措施來保證這些指標(biāo)：
　　選用高可靠性的德國力士樂原裝液壓元件，包括泵、閥，力士樂液壓元件具有在羅馬尼亞鐵門水電站船閘運行31年無故障的記錄。
　　選用密封性能良好的德國Merkel密封件，力士樂有使用該產(chǎn)品25年不更換而密封性能良好的記錄。
　　選用壓力等級較大（350bar～400bar）的液壓元件。
　　油箱、管道使用不銹鋼材料。
　　3液壓啟閉機(jī)設(shè)計
　　3.1設(shè)計參數(shù)
　　2）液壓啟閉機(jī)操作方式為：動水啟閉。
　　3）工作方式為：全程啟閉，局部開啟或關(guān)閉。
　　4）控制方式：遠(yuǎn)方控制；現(xiàn)地單機(jī)控制；現(xiàn)地檢修單步控制；三種控制方式相互聯(lián)鎖。
　　3.2液壓缸設(shè)計
　　液壓缸的缸筒采用國產(chǎn)整段優(yōu)質(zhì)無縫鋼管，具有較高的機(jī)械性能和良好的沖擊韌性；缸體內(nèi)孔加工采用進(jìn)口強(qiáng)力珩磨機(jī)珩磨作為最終工序，保證內(nèi)孔尺寸精度和形位公差以及表面粗糙度達(dá)到設(shè)計要求。
　　油缸缸體采用優(yōu)質(zhì)無縫鋼管（材質(zhì)：Q345B，正火處理），材料按JB4730Ⅱ級進(jìn)行100%超聲波探傷。

相關(guān)熱詞搜索：漢江 泄水 興隆 水利樞紐 南水北調(diào)