2.3 水利液壓啟閉機現階段設計水平

隨著液壓技術的不斷提高，液壓元件產品標準化、系列化深入推廣，液壓啟閉機設計的技術要求也不斷提高，并廣泛運用于水利水電行業。水利（水電）行業部門在液壓啟閉機的研發和技術規范上也做了大量的工作。早在1972年，南京水利科學研究院就開始對葛洲壩的二號船閘做了一系列的液壓啟閉機模型試驗，為液壓啟閉機的設計研發積累了豐富的經驗。1983年12月，水利水電部頒布了《水利平面閘門液壓啟閉機的基本參數》（SD 113—83）及《水利平面快速閘門液壓啟閉機基本參數》（SD 114—83），于1984年1月1日開始實行；1987年2月，水利水電部頒布了《QPPY系列水工平面閘門液壓啟閉機基本參數》（SD 207—87），于1987年8月開始實行；2004年10月，國家發展和改革委員會頒布的《QPKY型水工平面快速閘門液壓啟閉機基本參數》（DL/T 896—2004）及《QPPY Ⅰ、Ⅱ型水工平面閘門液壓啟閉機基本參數》（DL/T 897—2004），分別代替之前的SD 114—83）和SD 207—87，并于2005年4月開始實行。這些標準為液壓啟閉機的發展和應用奠定了基礎。

閘門的啟閉方式關系水閘整體的結構型式，是工程設計過程中的一個重要環節。好的啟閉機布置形式不僅可以降低工程量、節約投資，還能提高整個工程的運行質量和性能。液壓啟閉機設計主要包括液壓系統設計、液壓缸設計及液壓啟閉機總體布置。液壓啟閉機總體布置主要包括液壓管路布置和液壓站設置，考慮壩（閘）頂外觀整齊，不礙交通。

2.3.1 液壓系統設計

液壓系統設計主要是根據液壓啟閉機啟閉要求合理選用液壓控制回路，以滿足啟閉機運行過程中各種功能要求情況下的壓力控制回路、速度控制回路和方向控制回路的順序動作。

（1）壓力控制回路。壓力控制回路包括空載啟動回路、調壓回路、減壓回路、背壓回路。

液壓啟閉機啟動通常都是空載啟動，通電后溢流閥的遙控口與電磁二位二通閥連接。在油泵啟動時，出油全部返回油箱。待油泵啟動完畢，接通電磁閥，二位二通閥關斷。

（2）速度控制回路。速度控制回路包括回油節流回路、旁路節流回路?；赜凸澚骰芈返淖饔檬窃诨芈分挟a生背壓以承受負的負載（負荷與活塞運動方向相同），防止突進，保持動作的平穩。

（3）方向控制回路。方向控制回路能使活塞桿在行程的任何位置上鎖緊，其鎖緊程度只受油缸內泄漏的影響。

2.3.2 液壓缸設計

液壓缸主要包括缸體、活塞桿、活塞、端蓋、吊頭、密封件及緩沖裝置。液壓缸設計重要的就是缸體和活塞桿設計，活塞、端蓋、吊頭及密封件設計內容主要是材料的選用、各零部件間配合及其強度復核。其中，密封件有V形密封圈、Y形密封圈和O形密封圈。

（1）液壓缸常用材料為35號和45號鋼的無縫鋼管，水電站大直徑的油缸一般均用35號鍛鋼制造。缸體設計工作主要是液壓缸材料與加工精度、液壓缸內徑與油壓力、強度計算（包括液壓缸壁厚計算及法蘭材料及厚度計算）。

（2）活塞桿是油缸中傳遞機械力的重要元件，設計主要包括材料與加工精度、表面處理、桿端承重螺紋、強度計算、活塞桿縱向彎曲的穩定性驗算。

活塞桿表面處理包括鍍硬鉻、噴涂不銹鋼、噴涂陶瓷、外包不銹鋼皮、外包玻璃鋼。目前主要采用鍍硬鉻和噴涂陶瓷。

（3）緩沖裝置作用是當油缸活塞行程臨近終了時，避免閘門高速撞擊門檻或活塞沖擊油缸下端蓋。它的工作原理是油缸下腔的出油口通過緩沖用節流孔的逐步減小而緩慢關閉，直至最后只剩一個小孔，使油流極慢地排出，保持閘門以預定的低速降至底檻。

2.3.3 液壓啟閉機總體布置

液壓啟閉機總體布置主要包括液壓管路布置和液壓站設置?？傮w布置一般遵循下列原則：

（1）進水口液壓啟閉機如設在壩頂，一般布置在壩面以下，使壩頂外觀整齊，又不妨礙交通。這種布置方式應注意最高洪水位，保證電動機與電器設備位于洪水位以上。

（2）各種液壓元件閥門的布置力求整齊，操作維護方便。

（3）帶手輪的閥門應布置在離地面0.8~1.2m高度范圍內，以便操作。

（4）指示表計應設在明顯可見位置。

（5）液壓管道盡可能短捷，高低壓管道需有明顯的色彩區別，彎曲半徑應符合規定。

（6）除各啟閉機組間的連通管道外，全部設備應在室內，且室內應配備檢修用設備，如手拉葫蘆、電動葫蘆等。

液壓泵站數量根據建筑物閘門功能、數量等因素進行確定。泄洪洞、泄洪閘等重要泄水建筑物的工作閘門應采用一扇閘門液壓啟閉機配一個液壓泵站。對于泵站出口快速閘門液壓啟閉機可以采用一臺泵站控制多臺液壓啟閉機，在油泵室內可設置數個液壓泵站，液壓泵站的進出油主管道均相互接通，正常情況下用閘閥相互隔斷，在發生事故與檢修時，適當操作閘閥即可互為備用。

為了保證操作可靠，油泵電機組最好裝兩臺，互為備用。