小中甸水利枢纽工程液压启闭机系统设计及仿真硕士学位论文(编辑修改稿)

小中甸水利枢纽工程液压启闭机系统设计及仿真硕士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

的滞后性会有可能会导致灾难性的后果 [3]。 液压式启闭机 后来伴随着液压技术的发展 ， 人们 为了 克服上述卷扬式启闭机的 上述 缺点，发明了液 压式启闭机 ： 即 用 油缸的 活塞杆 的伸缩运动带动 闸门 的启闭 ，以 油液运 8 动产生的 压力作动力推动活塞使闸门升降的 一类 启闭机。 液体一般用矿物油，故常称油压启闭机。 高压油通过管道由油泵输送。 液压启闭机机体 占用空间面积很少 ， 结构紧凑简单 ，传动平稳，控制方便 , 设计及制造 精度高 ,广泛用于启闭各类形式的闸门。 液压启闭机的主要部件有：活塞杆、液压缸、 各种功能的阀件、油箱，电气控制系统，控制仪表， 供排油管路系统及电动机组 、 油泵 、马达 等。 单向作用液压启闭机与双向作用液压启闭机 这二种分类形式是根据 活塞杆受力状况 划分的。 使用 单向作用的液压 启闭机 时一般闸门是自重闭门型，即 闸门能依靠自重下降实现关闭； 当 闸门不能依靠自重顺利下降 时 ， 如 需在 额外的 门体上部加压力才能关闭， 则可以 选用双向液压启闭机。 双向液压启闭机各部件受力状况 复杂 、 同时 液压操作系统 相对于单向作用液压启闭机来讲，也复杂很多 ，但 它的优势比较明显： 布置较紧凑，又可省去闸门下降所需的另加重量（如加重块）， 这种启闭机多见于 潜孔高压闸门的操作。 双吊点启闭的闸门可 在每个吊点使用一台同型液压启闭机同步操作。 即二台同型液压启闭机同步启动一扇闸门 [43]。 中国现已生产的液压启闭机启门力已达 6000kN。 原 苏联在电站应用的液压启闭机 上技术比较拔尖 ， 它的 启门力 可 达 9000kN，下门力 可 达 11100kN。 图 221 启闭机外形及其控制的平面闸门 液压启闭机液压系统包括动力装置、控制调节装、辅导装置等。 多套启闭机共用一个液压系统。 动力装置一般为液压泵，它把机械能转化为液压能。 液压泵一般采用容积式泵，如叶片泵和柱塞泵。 叶片泵和柱塞泵有结构紧凑，运转平稳，噪声较小，使用寿命长等优点。 柱塞泵虽然价格较高，但可以得到高压，大流量，目前 随着我国水利水电工程中液压启闭机的设计及制造的发展。 为适应生产技术的进步、科技水平 的发展和标准化工作的要求，液压启闭机 设计与制造 也随之 被规范化与标准化。 下面是几种常用液压启闭机的系列标准 [42]。 9 ① 平面闸门液压启闭机 : 启闭机型式为液压传动单向作用式，适用于垂直升降的普通平面闸门液压启闭机。 环境条件： 1 － 25℃ ～＋ 50℃ 为其此类液压启闭机最适合 工作环境温度； 2 启闭机缸体下部活塞杆吊头等零部件允许长期浸泡在（甚至多泥沙河流的）水中。 表 221 单吊点 QPPY型液压启闭机基本参数 型号 最大 行程 /m 活塞杆 直径/mm 持住力 /启门力/kN 持住计算压力 /启门计算压力/Mpa 液压缸 内径 /mm 启门 速度 / m/min 快速 关门 /min 备注 QPKY 63/636 6 63 63/63 ，其中QPKY63/636 为最小型号， QPKY 125000/800020 为最大型号 QPKY 125000/800020 20 450 125008000 900 34 表 222 双吊点 QPPY型液压启闭机基本参数 型号 最大 行程 /m 活塞杆 直径 /mm 启门力/kN 启门计算压力/Mpa 液压缸 内径 /mm 启门 速度 / m/min 备注 QPPYII2x636 6 63 2x63 100 共 33 种型 号 ，其 中QPPYII2X636 为最小型号， QPPYII2X1250020 为最大型号 QPPYII2x1250020 20 450 2x12500 1000 ② 平面快速闸门液压启闭机：启闭机型式为液压传动单向作用式，适用于需要快速关闭的液压启闭机。 环境条件 1 液压启闭机工作环境温度为－ 25℃ ～＋ 50℃ ； 2 启闭机缸体下部活塞杆吊头等零部件允许长期浸泡在（甚至多泥沙河流的）水中。 表 223 平面快速闸门启闭机参数 型号 最大 行程 /m 液压缸 内径 /mm 活塞杆 直径/mm 持住力 /启门力/kN 持住计算压力 /启门计算压力 /Mpa 启门 速度 / m/min 快速 关门 /min 备注 10 QPKY63/636 6 90 63 63/63 共 33 种型号，其中 QPKY63/636为最小型号，QPKY 125000/800020为最大型号 QPKY 12500/800020 20 900 450 12500 8000 ③ 露顶弧形闸门液压启闭机 : 启闭机型式为液压传动单作用双吊点摆动式，适用于露顶式弧形闸门液压启闭机。 环境 条件 1 液压启闭机工作环境温度为－ 25℃ ～＋ 50℃ ； 2 启闭机缸体下部活塞杆吊头等零部件允许长期浸泡在（甚至多泥沙河流的）水中。 表 224 露顶弧形液压启闭机参数 型号 最大 行程 /m 液压缸 内径 /mm 活塞杆 直径/mm 启门力/kN 启门计算压力/Mpa 启门 速度 / m/min 最大吊点距离 /m 备注 QHLY 3 125 80 2x100 共 24 种型号，其中 QHLY 为最小型号， QHLY 为最大型号 QHLY 650 320 2x5000 ④ 潜孔 弧形闸门液压启闭机 : 启闭机型式为液压传动双向作用摆动式，适用于潜孔式弧形闸门液压启闭机。 环境条件 ： 1 该类型 液压启闭机 最适宜的 工作环境温度为－ 25℃ ～＋ 50℃ ； 2 启闭机缸体下部活塞杆吊头等零部件允许长期浸泡在（甚至多泥沙河流的 ）水中 表 225 潜孔形液压启闭机参数 型号 最大 行程 /m 启门力计算压力 /Mpa 启门力 /kN 闭门力 /kN 液压缸 内径 /mm 活塞杆 直径 /mm 启门 速度 / m/min 备注 QHQY 500/ 4 500 100 250 160 共 25 种型号，其中 QHQY 11 QHQY 125004000 15 12500 4000 1100 670 500/ 为最小型号，QHQY 12500400015.0 为最大型号 ⑤ .人字 形闸门液压启闭机 : 启闭机型式为液压传动双向作用式，适用于 人字形闸门液压启闭机。 环境条件 ： 1 最理想的人字型闸门 液压启闭机工作环境温度为－ 25℃ ～＋ 50℃ ； 2 启闭机缸体下部活塞杆吊头等零部件允许长期浸泡在（甚至多泥沙河流的）水中 表 225 潜孔形液压启闭机参数 型号 最大 行程 /m 液压缸 内径 /mm 活塞杆 直径 /mm 启门力计算压力 /MPa 启门力 /kN 闭门力 /kN 启门 速度 /m/min 备注 QRWY2x100/2x502 2 125 80 2x100 2x50 共 25 种型号，其中 QHQY 500/ 为最小型号，QHQY 12500400015.0 为最大型号 QRWY2x3200/ 560 300 2x3200 2x1000 国内外 发展 现状 国内 发展 现状 国内诞生第一台启闭机的标志是 50 年代末 安装在 在新安江水电站 的 液压启闭机。 1972 年，南京水科院开始对葛洲坝的 2 号船闸作了一系列液压启闭机实验，为液压启闭机的研发积累了丰富的经验。 随着液压技术的发展，液压启闭机展现了无与伦比的优势，在水利水电工程中 取得了 更加广泛 的应用。 我国也顺应发展趋势，制定了一系列的标准， 规范行业，引导 市场，为液压启闭机的发展和应用奠定基础。 目前国内系统设计方面比以前相比，有了很大进步：为了提高系统运行的安全及维护，都装有 先进的控制系统及故障报警系统，如 油 液位及油温 12 监视预警装置 等 ，可以及时 提出事故诊断。 泵的选择大都选用伺服变量泵或比例变量泵来供油，液压缸的行程速度均是直接通过液压缸的在线测量装置，改变泵的排量，调节液压缸的运动速度和活塞杆的位移量，已达到对液压启闭机的闸门运行中的整个过程的有效控制。 国内 部分水利水电工程中 启闭机的水平发展已基本赶上国际先进水平：如刘家峡的 600/260 吨液压启闭机，行程 达到 9 米， 油缸直径达 750 毫米，油压为。 目前 我国内处于应用阶段 最具代表性的是三峡工程采用的液压启闭机，三峡工程水利枢纽是 国内最 大型工程，具有防洪、发电和航运等综合效益的水利工程， 故 该工程中选用的液压启闭机具有数量大 、 规格大、技术水平 要求 高、制造 安装 难度大等特点。 他们的运行安全可靠性至关重要，直接影响三峡整体效益和目标的实现。 如深孔弧形闸门由液压启闭机操作，共设 23 台液压启闭机，由六套液压泵站分别集中控制， 该 启闭机主要技术参数如 表 121 所示 [45]。 表 121 三峡深孔弧形闸门启闭机液压系统 参数 额定启门力/kN 额定闭门力/kN 工作行程/m 最大工作行程 /m 启门速度/m/s 闭门速度/m/s 4000kN 1000kN ≦ 0,8 ≦ 我国目前启闭机设计水准与制造水准都达到了很好的水平， 50 年代后期，新安江就已在启闭机上使用了液压传动的原理，经过了这么多年的发展，启闭机已广 泛 应用于液压启闭机操作弧型闸门 、 人字闸门 、 快速闸门或高水头深孔事故闸门，技术已经很成熟。 例如 长江三峡水利枢纽工程永久船闸和厂坝二期工程就使用了各种液压启闭机 116 台 ， 代表了我国现在的最高水平 [4]。 表 226 是我国比较有代表性的启闭机应用实例 [3]。 表 226 国内具有代表性的液压启闭机 序 号 工程名称 液压启闭机型号、规格 闸门规格（孔口宽 x 高 x 水头） /m 闸门型式 1 云南漫湾 13x2121 表孔弧门 2 四川铜街子 QHLY2x1600 表孔弧门 3 福建沙溪口 17x1414 表孔弧门 4 湖南五强溪 QHLY2x450012 19x2323 表孔弧门 5 湖南五强溪 QPPY4500/3000 14 9x1339 进口平面事故门 6 福建水口 QPPY4000/ 进口平面事故 门 7 云南漫湾 QPPY4500/20xx1 7x949 进口平面事故门 13 0 8 湖北隔河岩 QPKY5000/ 进口平面事故门 9 江西万安 QRWY2x630 人字门 10 浙江富春江 人字门 11 福建水口 QRWY2x750 12x19 人字门 12 福建水口 QPPY2x8000 12x13 闸首平面下沉门 13 天生桥一级 QSHY5000/ 放空洞弧门 14 甘肃刘家峡 QPPY60009 3x870 泄水洞平面门 国外 发展 现状 从 17 世纪中帕斯卡提出静压传递原理， 18 世纪末英国制造出世界上第一台水压机算起，液压技术的 已经有了 几百年历史 发展历程。 随着国外水利工程的发展，液压启闭机也得到迅速的应用，如伊泰普导流门提升行程为 米，用行程为 和 的油缸串联而成，缸径为 90 毫米，启门力达 800 吨，该缸筒由钢板滚轧焊接而成，钢板屈服极限为 360N 古力电站事故检修门的液压启闭机参数：额定启门力： 900 吨，额定闭门力： 900 吨。 工作行程：。 莫斯科水工钢结构设计院为罗贡电站（高水头，大孔口闸门）设计的液压启闭机中带有增压泵的短缸（ )， 容量为 20xx 吨，扬程达到 1020m，它的显著特点是借夹持器和抓举器逐段分次提升 [4]。 表 122 前苏联古力电站液压 启闭机系统参数 额定启门力 /吨 额定闭门力 /吨 工作行程 /m 最大工作行程 /m 900 900 6。