景电工程泵站出水液控蝶阀集中控制式液压系统的应用

    0 前言

    景泰川电力提灌灌溉工程位于甘肃省景泰县境内，是一项为改变景、古两县干旱缺水面貌，改善农业生产基本条件，发展农业生产和多种经营，解决群众温饱的翻身工程。该工程共计泵站43座，总装机容量26.02万kW，最大提水高度602m，灌溉面积80万亩，以其流量大，扬程高，经济效益和 社会效益显著而列入中华之最，引世人瞩目。

    景电二期工程总干渠共建有13座泵站，每个泵站安装 的水泵机组均在10～12台之间，每台水泵出口都安装了出水控制用液压控制蝶阀。这种阀门开关灵活可靠，既是水泵出口的操作阀，又是防止水泵事故倒转的控制设备。尤其是在 扬程高、流量大、管道长的泵站，当正常停机或事故停电时，可按预先调定的参数自动进行快关和慢关，因而能有效地控 制水泵倒转和水锤升压，以保护管路和设备的安全，是目前大型扬水工程中普遍选用的一种先进的水泵出口控制阀。

    这种阀门开启与关闭，由其自身配置的液压控制系统控制，简称液压站。在使用过程中，存在以下缺陷和不足：配有一套电动油泵，当电机或油泵发生故障或损坏后，需要通过手摇泵人力手动开启蝶阀，费时费力；各种液压控制阀件，内泄、外漏严重，可靠性差；每台蝶阀配置一套液压站，成本较高；维护、检修工作量大，费用高。

    针对上述缺陷和不足，开发和研制一种可靠性、自动化程度要求高的新型蝶阀液压控制系统，成为工程管理急待解决的课题。1994 年经甘肃省景电工程指挥部批准立项，并与甘肃工业大学流体工程系合作开发研制了泵站出水液控蝶阀集中控制液压系统。1996年样机试制成功，安装在景电工程二期总干三泵站进行试运转观测。经过两年的运行观测，对设计上不甚合理的地方作了改进。改进后，系统运行平稳，可靠性高，并实现了自动化监控，完全满足工程运行和管理需要。

    1 结构特点

    1.1 组成

    集中控制式液压系统由液压动力站、机组控制块、供油管路、回油管路、液压油缸等组成。

    液压动力站上设置有：两套电动油泵4、6、溢流阀8、单向阀7、调速阀10、滤油器9、压力表11、油箱及配套管路（图1）。

图1 液压动力站结构

    机组控制块上设置有：二位二通电磁换向阀1DT13、单向阀14、常闭手动截止阀16、常开手动截止阀16、电磁单向 阀2DT 15、快关节流阀17、排气阀、压力表23（图 2）。

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图2 机组控制块

    供、回油管路材质为无缝钢管，供油管路上设有手动截 止阀12，回油管路上设有手动截止阀18。

    液压油缸20上设置有快（慢）关角度调节阀、慢关节流阀、油缸油管19。

    1.2 各部件功用

    两套电动油泵互为备用，当一套电机或油泵出现故障或需要维护时，自动切换投运至备用油泵。

    溢流阀有两个方面的作用，一是用来调定系统最高工作压力，二是当系统出现故障，压力高于调定的最高工作压力时，用来卸荷。

    液压动力站上的单向阀用来防止当一台油泵工作运行时，油液从另一台油泵流回油箱。机组控制块上的单向阀用来防止油液倒流，造成阀门卸压掉锤。调速阀用来调定系统开阀时间。滤油器用来过滤洁净系统油液。

    液压动力站上的压力表用来显示调定系统最高工作压力和正常工作时系统总的压力。机组控制块上的压力表用来显示机组工作压力。

    二位二通电磁换向阀1DT安装于开阀回路，用于通断油液。带电时油道打开，允许油液通过；失电时油道关闭，截止油液。当接受到开启由其控制的蝶阀信号时带电，打开进油油道，允许油液通过，当阀门全开后失电，其处于截止状态，开启其它阀门的压力油液不能通过。

    电磁单向阀2DT安装于关阀回路，用于通断油液。带电时油道关闭，截止油液；失电时油道打开，允许油液通过。当接受到关闭由其控制的蝶阀信号时，失电，打开回油油道，允许油液通过，当阀门全关后带电，其处于截止状态，为下次开启蝶阀做好准备。

    常闭手动截止阀与电磁单向阀2DT为并联回路，当电磁单向阀2DT故障时，打开其用来关闭阀门。

    常开手动截止阀与电磁单向阀 2DT为串联回路，其作用有二：一是蝶阀运行时，当电磁单向阀2DT出现故障，用来检修电磁单向阀 2DT；二是在开启蝶阀时，电磁单向阀2DT出现故障，关闭其用来开启蝶阀。 快关节流阀用来调定蝶阀快关时间。 液压油缸用来推动阀轴带动阀板旋转，实现蝶阀开启和关闭，其上设置的快（慢）关角度调节阀用来调定蝶阀快关角度及慢关角度；慢关节流阀用来调定蝶阀慢关时间。

    供、回油管路上的手动截止阀作用是当机组控制块需要维护和检修时，截止管路内的油液。

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    2 工作原理

    图3为液压系统原理图。

图3 液压系统原理图

    2.1 开启阀门

    中心调度室发出开阀指令，液压动力站电机④运转，将 电能转换为机械能带动油泵⑥运转，油泵将机械能转换为压力能，供给系统压力油液。压力油液经单向阀⑦、调速阀⑩、 滤油器⑨至供油管路，通过供油管路至机组控制块。

    油液至机组控制块后，经二位二通电磁换向阀 1DT13、单向阀14、油缸油管19进入油缸20下腔，推动活塞运动，将压力能转换为机械能。活塞运动时，推动蝶阀重锤拐臂旋转，重锤拐臂旋转时带动阀轴及阀板按照开阀方向旋转，达到90°时，实现阀门全开，并将机械能转化为势能，储存于重锤，为关闭蝶阀做好准备。

    2.2 关闭阀门

    中心调度室发出关阀指令，电磁单向阀2DT輥輳訛接受到信号后失电，打开回油油道，重锤在势能的作用下，自动下落，通过拐臂带动阀轴、阀板按照关阀方向旋转，将势能转换为机械能。拐臂旋转时，推动活塞运动，将机械能转换为压力能。油缸下腔内的油液在压力能的作用下，通过油缸油管19、快关节流阀17至机组控制块。油液至机组控制块后，通过电磁单向阀2DT15、常开手动截止阀16至回油管路，通过回油管路流回油箱，实现阀门关阀。阀门关阀后，电磁单向阀2DT15自动带电，关闭油道，为下次开启蝶阀做好准备。

    3 性能比较

    集中控制式液压系统通过运行使用，比蝶阀原自身配置的液压站有以下优点：

    （1） 液压动力站上设置有两套电动油泵，互为备用，使系统工作可靠性提高了一倍，保证了蝶阀安全运行。

    （2） 液压动力站上设置有调速阀，增强了系统功能，实现了蝶阀开阀速度可调。

    （3） 实现了联动、远动控制和自动化监控。

    （4） 每个泵站装设一套系统就能集中控制8～12台蝶阀，取代了原单阀、单站的布置、控制方式，减少了动力站数量，维护检修简单、方便，减少了检修工作量。

    4 结语

    通过景电工程二期总干三泵站第一套集中控制式液压系统试运转观测，该系统结构新颖，安全可靠性高，自动化程度高。目前，在景电工程已安装了6套，经过几年的使用，运行正常。