八里灣泵站機(jī)組液壓頂轉(zhuǎn)子裝置系統(tǒng)改造分析

崔慶福，王 鵬

（南水北調(diào)東線山東干線泰安管理局，山東 泰安271512）

八里灣泵站是南水北調(diào)東線工程的第十三級抽水泵站，工程主體包括主副廠房、進(jìn)出水渠、辦公樓、機(jī)修車間、主機(jī)組、輔機(jī)系統(tǒng)、變配電設(shè)備等工程設(shè)施。八里灣泵站設(shè)計調(diào)水流量為100m3/s，設(shè)計揚(yáng)程4.78m，安裝4臺（套）3150ZLQ33.4-4.78型立式軸流泵（三用一備），配TL2800-52P型同步電動機(jī)。水泵葉輪直徑為3150mm，單機(jī)設(shè)計流量33.4m3/s，單機(jī)功率2800kW，總裝機(jī)容量1.12萬kW。

1 液壓頂轉(zhuǎn)子裝置系統(tǒng)改造的原因

按照水利部的調(diào)水要求，八里灣泵站機(jī)組在每年10月至次年的5月底運(yùn)行，汛期停運(yùn)。每次啟動前或停機(jī)48h后再次啟動時必須先頂起機(jī)組轉(zhuǎn)子，給長時間靜止貼合的電機(jī)推力軸瓦及推力頭鏡板結(jié)合面充油，形成油膜，降低啟動力矩，避免燒瓦，保證機(jī)組能夠正常運(yùn)行。目前八里灣泵站采用由一臺移動式液壓頂轉(zhuǎn)子裝置分別對4臺機(jī)組的液壓頂組加壓操作，然后人工進(jìn)行觀測液壓頂?shù)膹?fù)位情況，費(fèi)力費(fèi)時，且存在諸多不安全因素。

此操作方式存在如下缺陷：一是安裝液壓油管及觀測液壓頂?shù)膹?fù)位情況時，工作人員需反復(fù)踩爬垂直扶梯，存在人員跌落風(fēng)險；二是觀測液壓頂?shù)膹?fù)位情況時，人工肉眼觀測有死角，一旦液壓頂出現(xiàn)不回位，少有忽略就有可能發(fā)生運(yùn)行事故；三是移動式液壓裝置的液壓油管快速接頭在裝拆過程中有液壓油滲出，油管表面和地面易被污染；四是頂車裝置笨重，頂車過程繁瑣，電源線和液壓管路冗長，連接和收納麻煩。

2 改造思路及特點

根據(jù)用戶提出的要求及頂轉(zhuǎn)子操作的特點，本項目按以下思路進(jìn)行設(shè)計：一是液壓裝置由移動式設(shè)計為固定式，每臺機(jī)組由獨(dú)立的一臺液壓裝置為其液壓頂提供動力源。二是每臺機(jī)組由獨(dú)立的一套控制系統(tǒng)對其頂轉(zhuǎn)子過程進(jìn)行自動測控。三是采用觸摸屏監(jiān)視和控制。四是保留手動操作功能。五是液壓動力操作電源和測控電源在無操作及操作完成后自動切除。

改造的特點：一是保留了每臺機(jī)組定轉(zhuǎn)子的單獨(dú)操作功能。工作人員在每臺機(jī)組進(jìn)行操作時，最大限度避免對已運(yùn)行機(jī)組的誤操作。二是根據(jù)現(xiàn)場條件，液壓裝置及管路可全部裝在隱蔽處，保證了聯(lián)軸層原有的清潔。三是操作電源自動切除的設(shè)計，使該裝置避免了無意識操作和誤操作。

3 改造裝置組成及關(guān)鍵技術(shù)措施

3.1 系統(tǒng)組成

1）控制系統(tǒng)。設(shè)有控制油泵啟停、調(diào)節(jié)液壓閥位置，防止過壓力損壞設(shè)備、監(jiān)控頂起行程等功能。

2）液壓系統(tǒng)。包括電機(jī)、油泵、電磁轉(zhuǎn)向閥、溢流閥組、油箱等。各自參數(shù)：油箱容積為25L；柱塞泵額定工作壓力20MPa；電機(jī)額定功率為1.5kW；液壓閥壓力等級60MPa。

3）油管。采用高壓軟管與液壓頂組管路連接。連接采用原插拔式，確保在特別情況下也可以繼續(xù)使用原有的移動式液壓裝置進(jìn)行頂轉(zhuǎn)子操作。

4）千斤頂。利用原有千斤頂，根據(jù)電機(jī)實際結(jié)構(gòu)情況，確定轉(zhuǎn)子頂升高度范圍為3～5mm，本裝置設(shè)定為4±0.5mm。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)措施

1）防止偏頂。每臺機(jī)組設(shè)4個千斤頂，均采用等壓供油方式，以保證各千斤頂油壓均衡，避免因頂升力和頂升速度的差異而造成偏頂。

2）千斤頂。通過轉(zhuǎn)子位置傳感器，來控制千斤頂頂起高度，以防止轉(zhuǎn)子頂升過量。

3）液壓閥。正向供油時，千斤頂頂升。反向供油時，千斤頂復(fù)位。處于中間位置時，油管系統(tǒng)保壓，千斤頂保持位置。這些功能滿足了轉(zhuǎn)子頂起后，需保持一定的時間和頂升后需要強(qiáng)制復(fù)位的要求。

4）系統(tǒng)工作壓力計算及保護(hù)設(shè)置。溢流閥工作壓力：Pn=1.2～1.3P0。Pn的設(shè)定應(yīng)滿足3個以上的千斤頂正常工作方可頂起轉(zhuǎn)子的要求，避免兩點偏頂。過壓力保護(hù)繼電器工作壓力Pn取千斤頂頂升力P0的1.1倍。

5）電氣控制。一是千斤頂行程指示。根據(jù)液壓定位置傳感器傳回的數(shù)據(jù)，反饋到控制箱顯示界面，同時點亮相應(yīng)的指示燈，確保千斤頂在安全位置，并設(shè)有指示燈試驗按鈕，以便檢查指示燈是否正常。二是系統(tǒng)過壓雙重保護(hù)。分別為壓力繼電器和溢流閥。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到Pn=1.1P0時，壓力繼電器動作，液壓閥回復(fù)到中間位置，油泵停止運(yùn)行，同時，過壓力指示燈亮。若系統(tǒng)壓力超過Pn=1.2～1.3P0范圍時，溢流閥溢流。

4 測控裝置系統(tǒng)設(shè)計

4.1 裝置功能

裝置功能包括：1）監(jiān)控機(jī)組的轉(zhuǎn)子位置狀態(tài)；2）監(jiān)控機(jī)組4個液壓頂位置狀態(tài)；3）觸摸屏控制和監(jiān)視；4）一鍵啟動，頂轉(zhuǎn)子操作過程自動完成；5）具有無操作自動切斷電源及操作結(jié)束后自動切斷電源功能；6）具有手動操作功能。

4.2 系統(tǒng)設(shè)計

1）測控單元部分：包括控制器1套，觸摸屏1塊，控制繼電器和按鈕，液壓裝置控制電路等，安裝在控制箱內(nèi)（如圖1）。

圖1 測控單元線路原理示意圖

2）傳感器部分：液壓頂位置傳感器4套，轉(zhuǎn)子位置傳感器2套，安裝在機(jī)組內(nèi)。

4.3 控制箱設(shè)計

控制箱面板設(shè)計分為上下兩部分：上部為頂車裝置操作屏。下部為視頻監(jiān)控屏。中間設(shè)急停按鈕和指示燈，其余操作按鈕均設(shè)在箱內(nèi)，以防不當(dāng)操作。

通過改造，用現(xiàn)在的液壓頂轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，僅1個人在1min內(nèi)便可完成，且兼容了安全可靠、自動化程度高、快捷便利等優(yōu)點，提高了工作效率，滿足了機(jī)組的運(yùn)行安全和人員的人身安全要求。

5 應(yīng)用前景

本裝置已成功應(yīng)用于八里灣泵站4臺3150ZLQ33.4-4.78水泵機(jī)組的頂轉(zhuǎn)子項目，收到了自動、安全、可靠、快捷的使用效果。本裝置著重于解決普通頂車裝置操作復(fù)雜、可靠性差、費(fèi)力費(fèi)時的實際情況?？赏茝V應(yīng)用到給排水、電力、化工等領(lǐng)域的較復(fù)雜的頂轉(zhuǎn)子項目，并為其他類型的頂轉(zhuǎn)子裝置的設(shè)計、計算提供參考。