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谈水利水电工程液压缸补油方式设计 摘要:该文通过简述液压启闭机或升船机液压掌握的特点，明确了水利水电工程中液压缸牢靠补油的重要性，研究了水利水电工程中液压缸各种牢靠补油方式的设计条件，为水利水电工程中液压启闭机或升船机设备的平安牢靠性供应了保障 关键词:水利水电工程;液压缸;补油方式;设计研究;平安牢靠性 概述 近年来，随着我国水利水电行业的飞速发展，液压传动系统广泛应用在大型水利水电工程上，遍及防洪、航运、水资源利用(发电、浇灌、生态爱护)等各个方面防洪功能的液压掌握设备比如:泄洪表孔、泄洪中孔、泄洪洞、泄洪深孔等液压启闭机;水资源利用功能的液压掌握设备比如:进水口快速闸门、尾水事故闸门、排沙孔、抽水蓄能、浇灌孔、生态放水孔等液压启闭机;航运功能的液压掌握设备比如:船闸人字门及输水阀门、升船机及上下闸首闸门、活动大路桥等机、电、液联合实现复杂牢靠的自动化掌握，并具有体积小、重量轻、传动平稳效率高、动作灵敏、无级调速、承载力量大、自动过载爱护、使用寿命长等液压传动优越特点液压传动的敏捷性，更有利于优化水利水电工程的整体布局水利水电工程要求液压启闭机或升船机设备操作的平安牢靠性极高，操作失败很可能造成严峻后果，因此对液压启闭机或升船机掌握设备的平安牢靠性要求特别高，可依据不同型式的液压启闭机或升船机的结构特点，设计相应平安牢靠的液压掌握系统。

正常工况下驱动闸门或升船机掌握机构平稳运行，非正常工况或事故状态下具备完善的监测、掌握、平安闭锁等各种爱护功能液压缸是液压掌握系统的执行机构，也是液压启闭机或升船机掌握机构的重要组成部分本文重点研究水利水电工程中液压缸补油方式的牢靠性设计 1水利水电工程中液压缸补油方式设计 1．1自重闭门液压启闭机液压缸上腔补油 1．1．1自重闭门液压启闭机的特点有些液压启闭机是靠闸门自重来关闭闸门的，这类液压启闭机常称为自重闭门液压启闭机，例如泄洪闸门、电站事故快速闸门等液压启闭机启闭机闸门往往处于长时间开启或长时间关闭状态，相应液压启闭机液压缸活塞杆处于长时间缩回或长时间伸出状态比如泄洪闸门在泄洪时段开启、非泄洪时段关闭;电站事故快速闸门在正常工况下始终处于开启状态，事故状态下须快速关闭长时间开启工况的液压启闭机液压缸的下腔处于保压闭锁状态，液压系统尽管从设计、制造、安装、维护等各方面实行了极高密封性能，随着保压时间的不断延长，受油温变化、密封件老化等因素影响，自重闭门的液压启闭机液压缸的活塞有可能会因泄漏出现微微下滑，导致启闭液压缸的活塞上腔容积微微增大，此时假如启闭机液压缸的活塞上腔不能准时补满油液，上腔负压可能会将空气或水汽吸入液压缸活塞上腔，导致液压缸上腔内壁腐蚀生锈，从而给液压启闭机设备的平安牢靠运行带来隐患，很可能造成严峻后果(当然，液压启闭机液压缸的活塞下滑量到肯定值时，电控系统会发信指令液压掌握系统将闸门重新提升至设定高度)。

因此，自重闭门的液压启闭机液压系统须设置简洁牢靠的向液压缸上腔的补油回路，用来补偿液压系统及液压缸中可能产生的泄漏 1．1．2自重闭门液压启闭机液压缸补油方式设计液压缸补油一般是针对活塞式液压缸依据液压启闭机的掌握功能、结构特点、设备布局等，设计相应牢靠的液压缸补油方式:主油箱直接补油、设置高位油箱补油或蓄能器补油1)主油箱直接补油假如液压启闭机液压泵站的油箱内液位高于或接近于启闭机液压缸上腔油口高度，便可采纳简洁牢靠的主油箱直接补油方式(如图1所示)主油箱油液通过单向阀1自吸补油到启闭液压缸2的上腔设计了单向阀1，既能在必要的时候自动补油到启闭机液压缸上腔，又毫不影响正常工况下液压启闭机启闭闸门2)设计高位油箱补油或蓄能器补油假如液压启闭机液压泵站的油箱内液位大大低于启闭机液压缸上腔油口高度，那么采纳简洁的主油箱直接补油方式是不牢靠的，需考虑设计高位油箱补油(如图2所示)或蓄能器补油(如图3所示)的方式高位油箱补油方式，需要在相应启闭机液压缸四周高处安装高位油箱，以便满意启闭机液压缸上腔自吸补油如图2所示，设计了单向阀1，一方面，启闭液压缸2的上腔将出现负压时，高位油箱3内的油液会通过单向阀1自动补油到启闭机液压缸2的上腔;另一方面，高位油箱组件对液压启闭机正常工况下启闭闸门没有任何影响。

高位油箱中须容纳肯定油液，以满意活塞下滑后启闭液压缸上腔的补油当高位油箱中液位达到设定低位时，液位继电器LV3发讯，声光报警，启动补油系统给高位油箱补油;高位油箱中液位达到设定高位时，液位继电器LV2发讯，停止补油;假如高位油箱中油液连续上升，液位过高时，液位继电器LV1发讯，声光报警，停止补油并停泵检修假如受空间或土建结构限制，液压启闭机液压缸四周高处不便安装高位油箱，则需要考虑蓄能器补油的方式，蓄能器掌握组件集成安装在启闭机房内的液压泵站上即可如图3所示，当启闭机液压缸2的上腔将出现负压时，蓄能器3内的油液经过限压掌握后，通过单向阀1平安补油到启闭机液压缸2的上腔;而在液压启闭机正常启门或闭门工况时，单向阀1使蓄能器补油支路与主掌握回路隔断，蓄能器补油支路对液压启闭机正常工况下启闭闸门没有丝毫影响蓄能器内油液须保持肯定容量及压力范围，以满意活塞下滑后启闭液压缸上腔牢靠补油当蓄能器内压力不足时PJ2发讯，启动蓄能器补压系统开头补压;给蓄能器补压到PJ1发讯，补压系统停 1．2事故状态下电站快速闸门液压启闭机液压缸无杆腔补油 1．2．1电站快速闸门液压启闭机的特点电站快速闸门是水轮发电机组的重要爱护设备。

快速闸门是当电站引水钢管裂开或水轮发电机组发生飞逸等特别状况时，为避免事故扩大需在规定时间内快速关闭的事故闸门电站快速闸门平常靠液压启闭机液压缸悬挂在孔口以上肯定位置处待命，当电站机组或引水钢管发生事故时，闸门利用水柱重靠闸门自重快速关闭孔口当电站机组运行时，进水口快速闸门全开过水，启闭机液压缸处于全开工作位;事故状态下，启闭机液压缸有杆腔持住闸门快速关闭、截断水流，爱护电站机组或引水钢管事故状态下闸门快速关闭时，不需要启动液压泵-电动机组，只需打开快速闭门电控阀组、形成差动回路，靠闸门自重和水柱重快速下落关闭所谓差动回路，即启闭液压缸从无杆腔进油，有杆腔油液返回到无杆腔，利用无杆腔与有杆腔的面积差产生的压力驱动活塞杆伸出的回路有杆腔的油液返回到无杆腔，导致液压缸快速伸出动作无杆腔与有杆腔的面积差导致了无杆腔与有杆腔的流量差，因此快速闭门过程必需补充肯定流量的油液到液压缸无杆腔，补油设计流量取决于快速闭门速度要求可见电站快速闸门液压启闭机液压缸无杆腔补油方式的设计牢靠性是至关重要的 1．2．2电站快速闸门液压启闭机液压缸无杆腔补油方式设计依据快速闸门液压启闭机的结构布局、设备特点等，设计相应牢靠的快速闭门工况液压缸无杆腔补油方式:快速闭门主油箱直接补油、或设置快速闭门高位油箱补油、或设置压力补油箱。

1)快速闭门主油箱直接补油假如液压泵站主油箱高度满意闸门快速关闭工况液压缸无杆腔快速补油要求，便可采纳简洁牢靠的主油箱直接补油方式(如图4所示)打开快速闭门电控阀组，主油箱油液通过充液阀1自吸补油到液压缸无杆腔充液阀1的设计，既能满意事故状态快速闭门工况主油箱油液自动补油到启闭液压缸无杆腔，又毫不影响液压启闭机正常工况启闭闸门2)快速闭门高位油箱补油或设计压力补油箱假如液压泵站的油箱液位低于快速闸门启闭机液压缸、且快速闭门工况主油箱油液不能充分自吸补油到启闭液压缸无杆腔的状况下，须考虑设计快速闭门高位油箱补油(如图5所示)或设计快速闭门压力补油箱(如图6所示)的方式快速闭门高位油箱补油方式，需要在快速闸门液压启闭机液压缸上方或旁边高处安装高位油箱，以满意闸门快速关闭时给启闭机液压缸无杆腔充分快速补油的要求如图5，快速闭门工况，打开快速闭门电控阀组，高位油箱3内的油液会通过充液阀1自动快速补油到启闭机液压缸2的无杆腔;另外，设计了充液阀1，使高位油箱组件对快速闸门液压启闭机正常速度启闭闸门工况没有任何影响高位油箱内油液容量以及充液阀通径及补油管径，须满意快速闭门过程启闭液压缸无杆腔的充分补油以及快速闭门速度要求。

快速闭门高位油箱中液位掌握方式参见本文 1．1．2中的第2小节对于小型快速闸门液压启闭机需要考虑高位油箱补油的状况，假如空间或周边土建结构限制，导致快速闸门液压启闭机液压缸上方或旁边高处不便安装高位油箱，可以考虑设计压力补油箱来满意闸门快速关闭时启闭机液压缸无杆腔充分快速补油的要求所谓压力补油箱，是指此高位补油箱可以承受约小于1MPa的压力，不需专设注油口;此压力补油箱靠支架集成固定在启闭液压缸上部，结构紧凑、安装便利如图6，启闭液压缸正常启门工况，液压油从PA管路进入启闭液压缸2的有杆腔，无杆腔油液通过B管路进入压力补油箱3，再通过PB管路最终回到主油箱启闭液压缸正常速度闭门工况(活塞杆伸出)，液压油通过PB管路进入压力补油箱3，靠PB管路约小于1MPa的平安压力将流过压力补油箱3的油液通过B管路不断输送到启闭液压缸2的无杆腔，实现活塞杆伸出动作快速闭门工况，打开快速闭门电控阀组，启闭液压缸2的无杆腔进油，有杆腔油液通过A管路、快速闭门电控阀组、经C管路返回到无杆腔，快速闭门过程中压力补油箱3内油液会自动快速补油到启闭液压缸2的无杆腔设计了单向阀1，快速闭门过程用以平衡压力补油箱3内压力，为快速闭门牢靠补油供应了保障;另外，单向阀1对快速闸门液压启闭机正常速度启闭闸门工况没有任何影响。

在正常工况启门过程或启门到位，压力补油箱3内是布满油液的，为事故状态快速关闭闸门时启闭液压缸2的无杆腔补油做好了预备 1．3外力作用下高位油箱补油 水利水电工程中的升船机液压掌握系统是自动智能综合掌握的液压系统，该液压系统掌握的各种机构协调协作、平安牢靠运行其中有些液压缸只有单方向运行靠液压力、另一个方向运行靠外力如图7，驱动机构液气弹簧缸3，只有无杆腔受液压力，在外力作用下活塞杆缩回，因此设计了高位油箱1来牢靠实现活塞杆伸出及缩回动作液气弹簧缸3为双活塞液压缸，作为船厢驱动机构液气弹簧的重要组成部分，液压缸两有杆腔与高位油箱1连接;无杆腔通过掌握阀组与蓄能器2相连，并由蓄能器2保压液压系统向液气弹簧缸3的无杆腔及蓄能器2充液压油到设定压力(液气弹簧预张力)，以限制机构过载在船厢正常运行过程中，液压缸活塞杆所受外力小于预张力，活塞杆与缸体之间不会产生相对竖直位移;在事故状态下液气弹簧载荷增大超过了预张力时，液气弹簧缸3的活塞杆将缩回，无杆腔油液受压进入蓄能器2内对气体压缩蓄能液气弹簧超载(活塞杆缩回)，高位油箱1内的油液自吸补油到有杆腔;无杆腔充压过程(活塞杆伸出)，有杆腔油液排回到高位油箱。

可见，此工况下高位油箱内油液理论上是没有损耗的 2结语 本文通过简述自重闭门液压启闭机、电站快速闸门液压启闭机的特点以及升船机液压掌握机构特点，明确了水利水电工程中液压缸牢靠补油的重要性，具体阐述了自重闭门液压启闭机液压缸上腔补油、事故状态下电站快速闸门液压启闭机液压缸无杆腔补油以及升船机掌握机构外力作用下高位油箱补油的各种牢靠方式以及不同补油方式的设计条件，为水利水电工程液压启闭机或升船机设备的平安牢靠性供应了保障 9。