水电站快速门控制与运行维护

水电站快速门控制与运行维护

赵伯涛

水利部海委引滦工程管理局大黑汀水库管理处河北唐山 064300

摘要：在水利工程中，对于水库的控制工作的重点在于闸门是否能及时的开启与关闭，而闸门的开启与闭合主要有闸门启闭机控制。为实现对闸门的高效控制，需要对水利水电工程中闸门的控制方法有深入的了解，同时要做好闸门运维工作，保证闸门的运行高效。本文基于此，以卷扬式闸门为例对闸门控制方法及运行维护进行了研究。

关键词：水利水电；闸门；控制；运行维护

随着计算机技术的不断成熟，闸门启闭机的自动化控制与监控已经在大型水利工程中得以普遍的应用。这也有效地提升了大型水利工程施工效率与质量。但是，在小型湖泊及水电站的建设中，受条件的限制，这种方法并没有得到全面的普及。因此，用针对闸门启闭机自动化控制与监控进行进一步深入探究，使其更好的为优化水资源而服务。

1水电站卷扬式快速闸门控制概述

水轮发电机组在正常运行时突然甩去部分负荷或全部负荷，发电机输出功率为零。此时，若调速系统正常，转速异常，系统会自动恢复到额定转速;如果控制出现问题，水轮发电机组将在飞逸转速下运行，会对水轮机和发电机的各转动部件及其连接部件造成破坏，从而会发生重大事故。此时，就需要卷扬式快速闸门来解决问题。

2快速卷扬式启闭机结构型式及操作控制方式

2.1直流电磁液压松闸制动器配硅整流器操作

正常启闭时采用交流电源，直流电磁铁由通过硅整流的交流电源供电，操作制动器。此时电动机正常接入交流电工作，电动机驱动圆柱齿轮减速器(开式传动通常为二级，闭式传动通常为四级)和卷扬装置启闭闸门，而离心调速器由于转速较低，不参与工作。快速下降时，直流电磁铁直接从蓄电池室接入直流电源，操作制动器，此时电动机不通电，闸门自重及水柱、加重等竖直向下的力迫使卷扬装置、减速器和电动机旋转。当减速器高速轴达到一定转速时，安装于其上的离心调速器动作，控制闸门快速下降。在离底槛约0.3m时，主令控制器动作，自动切断直流电源，制动器抱闸，使闸门悬挂在底槛之上。过5S后，时间继电器动作，接通直流电源，使直流电磁铁继续工作，松开制动器而将闸门下降至底槛，闸门下降至底槛时的速度应控制在5m/min以内，因此闸门悬挂位置不能离底坎太高;此时若交流电恢复供应，时间继电器也可接通交流电源，松开制动器后使电动机也投入工作，而将闸门下降至底槛。闸门在快速下降过程中，速度并不局限在5m/min以内，而是根据需要由离心调速器来进行控制。但离心调速器也是有最高转速限制的，调速器的最高转速受电动机或减速机最高转速的限制，同时也受调速器自身运行平稳和发热要求的限制。

2.2长行程双电磁铁松闸制动器操作

这种操作型式的主要特点，是在长行程制动器上装交流和直流电磁铁各一个，并通过同一根操纵杆操作制动器。正常启闭时采用交流电源，交流电磁铁投入工作松开制动器，电动机接入交流电工作。快速下降时，交流电磁铁及电动机不通电，直流电磁铁在继电保护装置的作用下接入直流电源，松开制动器，进入快速闭门模式。这种操作型式中，只需要一个制动器，但需要安装两种电磁铁，因此采用制动力矩大、结构尺寸也较大的长行程电磁铁制动器。这种操作型式总体上布置较紧凑、投资较低，也较常采用。

2.3差动圆锥齿轮减速机及行星联轴节传动

在差动圆锥齿轮减速机传动的快速卷扬式启闭机机构布置中，圆柱齿轮减速器不直接与电动机相连，而是由电动机通过一台单级差动圆锥齿轮减速器驱动。电动机端设交流制动器，差动圆锥齿轮减速器十字轴端设直流制动器，圆柱齿轮减速器高速轴悬臂端设离心调速器。正常启闭时采用交流电源，电动机端交流制动器松闸，电动机驱动差动减速器、圆柱齿轮减速器和卷扬装置而启闭闸门，此时直流制动器处于制动状态，差动减速器的十字轴不转动。快速下降时，电动机及交流制动器不通电，直流制动器的电磁铁在继电保护装置的作用下接入直流电源，将制动器松开，使闸门自行下降。此时，圆柱齿轮减速器的高速轴及差动减速器的十字轴同时转动，进入闭门模式。行星联轴节传动的快速卷扬启闭机，就是用行星联铀节代替单级差动圆锥齿轮减速器，其余结构和传动原理都大致相同。

3有效维护水利工程机械设备方式

3.1做好基础性维护工作

要想进一步维护水利工程稳定运行，在实际水利工程中，一定要做好基础闸门与启闭机械设备维护工作。例如，应做好清理工作，将其作为基础养护工作。此种基础养护工作，需要构建专业清理部门，并结合水利工程与设备实际情况，构建多元化基础维护工作体系，不断提升基础性维护工作效率。首先，在水利工程闸门与启闭设备基础维护工作中，应做好杂物清理工作，一旦闸门与启闭设备出现杂物，势必会影响闸门与启闭设备运行稳定性与安全性。因此，在基础维护清理工作中，水利工程相关工作人员，一定要设置杂物阶段清理时间，最大限度避免杂物引起的机械故障问题。在水利工程闸门与启闭机械常见部件腐蚀问题，应结合动态监管方式，定期进行部件检查工作，最大限度解决闸门与启闭机械腐蚀问题。与此同时，对部分槽门出现的卡组问题进行分析，应积极探索，主动寻找可行性清理方式，最终提升机械设备运行安全性。其次，在闸门与启闭机械运行过程中，对易出现故障零部件进行分析。

3.2充分重视金属闸门养护工作

在水利工程闸门金属结构维护工作中，应保障设备质量。首先，可以在金属表面涂抹防锈油，避免金属设备出现电解，从而导致锈蚀问题出现。此外，为进一步提升启闭机设备保护能力，应在金属表面增加一些电子，充分发挥阴极电子作用，并做好机械设备维护工作。例如，在水利工程水中闸门启闭机实际维护工作中，可以在启闭机维护前，结合不同水利工程水质情况，制定适合维护方式。所用涂料与电流阴极处于不同金属介质中，具有极强防腐能力，在涂抹完成后，其内部阴离子会逐渐移动，并移动到较高金属方向。合理应用此种维护方式，能够将高电位金属放置在需要保护的附近，并避免金属物质被腐蚀，以此达到保护效果。此种启闭机械维护工作，应充分总是此类电学保护方式，并在应用后，取得较为显著成效。

3.3充分重视启闭机械基础维护工作

在启闭机械整体维护过程中，首先，应做好机械清洁工作，并对启闭机各部位情况进行排查与清理，在排查与清理完成后，应明确是否存在螺栓松动问题，并在发现松动后，对其进行及时处理。与此同时，应用润滑油对启闭机械设备进行养护，以此确保转子与定子之间的摩擦性，最大限度避免摩擦引发的问题。其次，在设备维护工作中，应以安全为基本维护原则，在维护准备前，应及时关闭设备电源，确保维护现场安全性。此外，在这一过程中，还应结合设备使用期限与条件要求，做好设备定期检修工作，在实际养护过程中，对于出现松动部分，应做好紧固工作，并采用有效处理方案，保障闸门与启闭机械稳定运行，以此提升设备灵活度，确保接头牢固性。最后，应结合启闭机械特征，制定科学维护方式，最终维护水利工程启闭机械稳定运行。

4总结

为了实现水资源的最优处理，必须采取有效措施控制闸门启闭机的工作状态，采用PLC对闸门启闭机进行控制与监控，使其真正实现了智能化与自动化，为控制系统的稳定工作提供了有力保障。快速卷扬式启闭机结构型式较多，目前还没有实现定型设计，快速闸门的运行原则也不尽相同，本文根据工程实践、搜集资料中的体会在此作一总结，在今后的应用中供同行参考。

参考文献：

[1]邱国强.水利工程闸门起升与制动机构维护检修策略研究[J].机电信息，2019（21）：81-82.

[2]胡剑杰,姚汉光,孔剑,等.防射水式门楣对潜孔事故闸门闭门特性影响研究[J].人民长江,2020,51(2):184-188,204