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doi:.1008-
槐河(一)节制闸液压启闭机设计选型研究
朱志伟打王立坤2
(,北京100038;,河北石家庄050051)
摘要:南水北调中线工程总干渠水位与水量调节主要通过启闭设备驱动闸门进行。结合工程实际需求,介绍了南水北调中线工程
槐河(一)节制闸液压启闭机的设计制造原则,并对其液压系统及电气控制系统设计选型进行了分析研究。实践表明:槐河(一)节制
闸液压启闭机稳定可靠、经久耐用、动作精准,能够满足相应工程段的运行要求%研究结果为今后同类型工程提供了一定参考依据%
关键词:液压启闭机;节制闸;液压元件;研究
中图分类号:TH137;TV734文献标志码:A文章编号:1008-0813(2021)06-0033-04
StudyonDesOnandSelectionofHydraulicHoistforHuaihe(I)ControlGate
ZHUZhi-wei,WANGLi-kun1
(-to-NorthWatarDiversionMiddleRoutaProject,
Beijing100038,China;,Shijiazhuang050051,China)
Abtrracr:ThewateeeeeeeandquantityottheheadcanaeottheSouth-to-NoethWateeDieeesionMiddeeRoutePeoeectaeemaineyeegueatedby
,thedesignandmanutactueingpeincipeesotthehydeaueic
hoistotHuaihe(I)conteoeGateintheSouth-to-NoethWateeDieeesionMiddeeRoutePeoiectwasinteoduced,andtheseeectionotitshydeaueic
(I)
conteoegatewasstabee,eeeiabee,dueabeeandpeecise,
eesuetspeoeidesomeeeteeencetoethesimieaepeoiectsinthetutuee.
Keywordt:hydeaueichoist;conteoegate;hydeaueiccomponents;study
彳顷斜式布置,其中,液压缸一端与尾部較支座較接连
0工程概述
接,另一端与闸门吊耳較接连接,較接处安装有自润滑
南水北调工程是迄今为止世界上规模最大的调水球面轴承[5]%槐河!一)节制闸液压启闭机主要技术参
工程,是缓解我国中北部地区水资源短缺的一项重大数如表1所示%
战略性基础工程[1-2]%槐河!一)倒虹吸位于河北省元
氏县境内,是南水北调中线工程总干渠邢石段上的一表%槐河(一)节制闸液压启闭机主要技术参数
座大型河渠交叉建筑物⑶%该倒虹吸全长874m,设计
参数名称数值
流量220m3-s_1,加大流量240m3-s_1,总水头
%槐河!一)节制闸设于槐河(一)倒虹吸出口,最大启门力/kN2a320
采用露顶式弧形钢闸门和露顶弧门液压启闭机,一机最大闭门力自重
控一门%工行程2mm
5000
液压启闭机通过液体压力传递能量,从而带动闸
大行程2mm
门运动,主要由液压泵组、液压缸、液压阀组、油箱及配5100
件、电气控制柜等部分组成⑷%槐河(一)节制闸液压
液压缸内径/mm220
启闭机为双吊点弧形闸门启闭机,即一孔弧形闸门由
活塞杆直径/mm140
两套液压缸驱动%液压缸采用活塞式单作用液压缸,
有杆腔计算压力/
收稿日期:2020-06-24
启闭速度/m•min"〜
作者简介:朱志伟(1980-),男,河北石家庄人,高级工程师,学
,结机研究工%启闭机液压系统设计有压力控制、方向控制、速度
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液压气动与&封/2021年第06期
控制、安全等回路,为保证双缸同步,还同远程控制,控制方式如图1所示;启闭机系统部分元
纠偏回路[6]%启闭机液压系统对的操控主要光指示,一目了然%
升、下降、同纠偏、控制和压力控制等动作%
液压系统技术参数如表2所示%
表2槐河(一)节制闸启闭机液压系统主要技术参数
参数数值
系统压力/
有杆腔流量/L-min"
图1启闭机控制方式结构图
无杆腔流量/L-min"
油箱2600液压系统控制阀件均集阀块上,
油管外径/mm34、14、22、28且性、性;在路上动隔离阀,
对启闭机进行检修和维护;均留
液压泵PD018PM04SR5AC00R1300000
品,工具,最大短检修维护
电动机1LGO163-0AA-76时间%
为启闭机,液压均选用高
1设计制造原则
品压(-40MPa)进口品,过严
运行、启闭频繁、动准、率的超压过载试车检验;液压缸零部系统阀块采
低的运行,结合实际工程环境,槐(一)节制闸液机进行工,、、性;
压启闭机的和制全、自动先进、操作为保证制造水平,启闭机严格按照ISO9001证
简便、维护、等原则[7]%
体系进行产品控制,并建立完整的案%
液压缸各部件选良好机械性能的〔材2液压系统部件设计选型
料,运先进加工工艺,寸、
;液压系统选前化的,并液压,不机械和水分,清
的、测、控制和保护%启闭机电气控制系
达到NAS1638标准中的8级;液压适当的粘
统丰富的输入、输出接口,开、液压泵,良的特性、润性、抗化性,蚀,
压、液压缸油压、液压、故障等信息%
不破坏,一的消泡能力%液压油选
,该液压
液压系统采用SECODYD(系统)、SECOMAN(元指数为98,闪点为218j,倾点为-30j,符合工程实
件、液压缸)液压软件进行计算%际%
SECODYD软完备的液压模型库,-液压泵组
对阀件进行集成和,还对阀道进行校
液压泵型式、规格应满足液压系统压力和流量要
验,确保液压系统设计的准确、高效;过SECOMAN
求,机-液压泵组的最大噪声在机外壳1m处检
软件,可以建立液压缸零部件模型和液压缸总[配测80dB(A)%液压泵选Paekee的
模型,并预先进行动态/静态分析、检验及运
PD018PM04SR5AC00R1300000手动变量高压柱塞泵,
动,以验证的合理性%
公称压力为35MPa,额定转速为1500r-min";电机
选TH处理的西品,防护等级为IP55;机-
控制、检测、及护信号均通过逻辑控制器远
液压泵组的和钟型罩选用KTR品,液压
程接口传输到集中控制,现,也泵间采%
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HydraulicsPneumatics&Seals/
、过滤器(带堵塞发讯装置)、液位液温计、
控制阀应尽可能选用标准系列的通用产品,其安防潮式空气滤清器、电加热器等附件;在吸油、回油、补
装型式、额定压力及额定流量应符合设计要求,且质量油等方面严格按照相关规定合理分隔,并控制液流方
可靠,具有一定的经济性。调速阀、比例阀、顺序阀选向。油箱材料选用lCrl8Ni9Ti不锈钢板,经剪板、矫形
用REXROTH公司产品,液控单向阀、溢流阀选用(平板)、折边、组装、检验、焊接(使用***弧焊封底、手工
VICKERS公司产品,换向阀选用PARKER公司产品,焊盖面)、检验、修磨、检漏(煤油渗漏法)、油箱内外表
球阀、温度变送器选用HYDAC公司产品,压力表、测压面酸洗钝化处理(蓝点检测法)等工序后,在箱体外部
接头、测压软管、胶管等部件均选用国内外优质产品。进行喷丸处理及涂漆保护。
液压缸各部件应选用机械性能良好的优质材料,油管应布管整齐、转弯少,在保证必要伸缩变形的
液压缸内径、活塞直径、活塞杆导向长度及其它零部件同时避免过大的弯曲;油管折弯后,应确保截面未产生
的尺寸严格按照相关技术标准进行加工,保证液压缸过大的变形(椭圆度不大于10%),弯曲部分的内外侧
性能优良。液压缸缸体材料选用优质无缝钢管,活塞不产生锯齿形、凹凸不平、压坏或扭坏等不良现象;油
过时,能m;
杆材料选用优质45#实心锻钢,缸头选用不锈钢
lCrl8Ni9或2Crl3材料,活塞选用45#钢锻焊结构。活管应平行布置,少交叉,交叉的油管之间至少留有10mm
以上间隙,防止接触和振动;外径大于的油管采
塞杆外圆采用尺寸镀锯,
用法兰连接,小直径油管采用管接头连接。油管材料
白锯,,以此保证活塞杆
的防腐性能和耐磨性能%选用优质lCrl8Ni9Ti无缝钢管,采用精密数控弯管机配
管,经酸洗、钝化、中和、冲洗、干燥等工序后,装入系统。
液压缸密封件强度与耐压等级应满足设计要求,3电气控制系统设计
并具有耐油、防水、抗形变、抗老化、摩擦阻力小等特
液压启闭机电气控制系统主要工作流程包括数据
点。其中,动密封件在高、低压时均应密封性能良好,
采集与处理、显示及安全监视、控制及调节、通讯传输、
且具有较低的启动压力,保证液压缸在低速工作时不
保护及报警等环节[8]%
产生爬行现象。动密封件选用MERKEL公司生产的V
数据采集与处理主要针对模拟量与数字量%模拟
,选PARKER的O
量主要包括闸门开度、系统压力等信号,数字量主要包
封圈。活塞杆处的密封沟槽为轴向可调式,使最小摩
括闸门动作状态、行程开关状态、电源状态、电磁阀动
擦力处于最低可控值的同时达到最佳密封效果;活塞
作状态等信号%其中,为保证信号的真实性,模拟量信
杆与下缸盖之间装设P6型防尘圈,活塞杆出口端装设
号采集后需进行数据处理,防止启闭机误动作%
有青铜刮泥圈,以保证活塞杆表面清洁。
显示及安全监视是指将闸门开度及荷重等数据通
滤油器
,通过逻辑控制器,对闸门状态进
滤油器过滤能力、滤芯强度、耐压等级应满足液压行实时监测及预警,出现故障时,电气控制系统远程及
系统要求,滤芯应更换方便。高压油过滤器与回油过现地声光报警%
滤器应带有旁通阀以保证滤芯堵塞时不会对液压系统电气控制系统设置有远程控制与现地控制互锁功
造成损伤;吸油过滤器,需油箱侧面安装,并带有自封能%远程控制下,闸门达到预设开度时自动停机,并启
阀,更换滤芯时无需排空油箱内油液。高压油过滤器、用自动复位功能(下滑自动提升功能),使闸门可长时
回油过滤器选用HYDAC公司产品,滤芯材料为玻璃纤间保持在预设开度位置;当脱离主控级,系统可独立运
维,过滤精度为10'm,过滤比'200,带有压差发讯装行,对启闭机进行闭环控制,确保闸门位置可控%
置;吸油过滤器选用MP公司产品,滤芯材料为金属网,通讯传输是通过Modbus接口与上位机进行数据
可以反复使用,过滤精度为90'm,带有压差发讯装置。交换,逻辑控制器通过以太网与集控系统进行通讯,接
,并将闸门状态、开关次数、故障信息、
、闸I'1开度值等数据传输至集控系统%
倍。油箱主体采用矩形结构,全封闭式,底板倾斜,设控制系统设计有短路保护、过流保护、欠压保护、
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液压气动与&封/2021年第06期
过压保护、缺相保护、护及护等功行的重%槐(一)节制闸启闭机液压系统
能,下滑时,系统动提升至原开度;同选部件,运先进加工工艺,采先进控制方
时,息功能,故障号后法,使其性能和性得到了大幅升。实际运行
才息%后发现,该液压启闭机性能、安全、维护简单,
缸同步纠偏是电气控制系统方案中的重要内能够顺利完成相应工程段的输水任务%
,采闭环控制,确同控制在10mm以内。参考文献
同步纠偏是通过感器实时监测液压缸行[1]熊雁晖,漆文刚,
程,当同到纠偏值时,比例调速阀动态调(一)一南水北调中线工程风险识别[J].南水北调与水利
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缸同步[9-10]。双缸同步控制控制流程如图2所示。
水质安全保障对策研究[J].中国水利,2018,(1):44
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液压启闭机布案设计[J].人民长江,2018,
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技术,2019,(S2).
[8].水闸液压启闭设备电气控制系统的研究[D].江门:
大学,2015.
图2双缸同步纠偏控制流程
[9].启闭机采用电液比例同步控制液压系统的设计
[J].液压气动与密封,2010,(4).
语
4结[10]余光荣,李,项松,
液压启闭机是保证南水北调中线工程安全平稳运偏控制程序优化[J].人民长江,2015,(15).
《液压气动与密封》杂志2021年广告征集启事
《液压气动与密封》杂志是中国液压气动密封件工业协会精心培育的协会会刊,是PTCASIA展会的
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