2.3 水利液压启闭机现阶段设计水平

随着液压技术的不断提高，液压元件产品标准化、系列化深入推广，液压启闭机设计的技术要求也不断提高，并广泛运用于水利水电行业。水利（水电）行业部门在液压启闭机的研发和技术规范上也做了大量的工作。早在1972年，南京水利科学研究院就开始对葛洲坝的二号船闸做了一系列的液压启闭机模型试验，为液压启闭机的设计研发积累了丰富的经验。1983年12月，水利水电部颁布了《水利平面闸门液压启闭机的基本参数》（SD 113—83）及《水利平面快速闸门液压启闭机基本参数》（SD 114—83），于1984年1月1日开始实行；1987年2月，水利水电部颁布了《QPPY系列水工平面闸门液压启闭机基本参数》（SD 207—87），于1987年8月开始实行；2004年10月，国家发展和改革委员会颁布的《QPKY型水工平面快速闸门液压启闭机基本参数》（DL/T 896—2004）及《QPPY Ⅰ、Ⅱ型水工平面闸门液压启闭机基本参数》（DL/T 897—2004），分别代替之前的SD 114—83）和SD 207—87，并于2005年4月开始实行。这些标准为液压启闭机的发展和应用奠定了基础。

闸门的启闭方式关系水闸整体的结构型式，是工程设计过程中的一个重要环节。好的启闭机布置形式不仅可以降低工程量、节约投资，还能提高整个工程的运行质量和性能。液压启闭机设计主要包括液压系统设计、液压缸设计及液压启闭机总体布置。液压启闭机总体布置主要包括液压管路布置和液压站设置，考虑坝（闸）顶外观整齐，不碍交通。

2.3.1 液压系统设计

液压系统设计主要是根据液压启闭机启闭要求合理选用液压控制回路，以满足启闭机运行过程中各种功能要求情况下的压力控制回路、速度控制回路和方向控制回路的顺序动作。

（1）压力控制回路。压力控制回路包括空载启动回路、调压回路、减压回路、背压回路。

液压启闭机启动通常都是空载启动，通电后溢流阀的遥控口与电磁二位二通阀连接。在油泵启动时，出油全部返回油箱。待油泵启动完毕，接通电磁阀，二位二通阀关断。

（2）速度控制回路。速度控制回路包括回油节流回路、旁路节流回路。回油节流回路的作用是在回路中产生背压以承受负的负载（负荷与活塞运动方向相同），防止突进，保持动作的平稳。

（3）方向控制回路。方向控制回路能使活塞杆在行程的任何位置上锁紧，其锁紧程度只受油缸内泄漏的影响。

2.3.2 液压缸设计

液压缸主要包括缸体、活塞杆、活塞、端盖、吊头、密封件及缓冲装置。液压缸设计重要的就是缸体和活塞杆设计，活塞、端盖、吊头及密封件设计内容主要是材料的选用、各零部件间配合及其强度复核。其中，密封件有V形密封圈、Y形密封圈和O形密封圈。

（1）液压缸常用材料为35号和45号钢的无缝钢管，水电站大直径的油缸一般均用35号锻钢制造。缸体设计工作主要是液压缸材料与加工精度、液压缸内径与油压力、强度计算（包括液压缸壁厚计算及法兰材料及厚度计算）。

（2）活塞杆是油缸中传递机械力的重要元件，设计主要包括材料与加工精度、表面处理、杆端承重螺纹、强度计算、活塞杆纵向弯曲的稳定性验算。

活塞杆表面处理包括镀硬铬、喷涂不锈钢、喷涂陶瓷、外包不锈钢皮、外包玻璃钢。目前主要采用镀硬铬和喷涂陶瓷。

（3）缓冲装置作用是当油缸活塞行程临近终了时，避免闸门高速撞击门槛或活塞冲击油缸下端盖。它的工作原理是油缸下腔的出油口通过缓冲用节流孔的逐步减小而缓慢关闭，直至最后只剩一个小孔，使油流极慢地排出，保持闸门以预定的低速降至底槛。

2.3.3 液压启闭机总体布置

液压启闭机总体布置主要包括液压管路布置和液压站设置。总体布置一般遵循下列原则：

（1）进水口液压启闭机如设在坝顶，一般布置在坝面以下，使坝顶外观整齐，又不妨碍交通。这种布置方式应注意最高洪水位，保证电动机与电器设备位于洪水位以上。

（2）各种液压元件阀门的布置力求整齐，操作维护方便。

（3）带手轮的阀门应布置在离地面0.8~1.2m高度范围内，以便操作。

（4）指示表计应设在明显可见位置。

（5）液压管道尽可能短捷，高低压管道需有明显的色彩区别，弯曲半径应符合规定。

（6）除各启闭机组间的连通管道外，全部设备应在室内，且室内应配备检修用设备，如手拉葫芦、电动葫芦等。

液压泵站数量根据建筑物闸门功能、数量等因素进行确定。泄洪洞、泄洪闸等重要泄水建筑物的工作闸门应采用一扇闸门液压启闭机配一个液压泵站。对于泵站出口快速闸门液压启闭机可以采用一台泵站控制多台液压启闭机，在油泵室内可设置数个液压泵站，液压泵站的进出油主管道均相互接通，正常情况下用闸阀相互隔断，在发生事故与检修时，适当操作闸阀即可互为备用。

为了保证操作可靠，油泵电机组最好装两台，互为备用。