1出水液控蝶阀的基本工作原理及其与机组的联动(单台独立控制)
(1)重锤式液控缓闭蝶阀基本工作原理。阀门开启时,由油泵电动机给油缸加压,通过油缸推动重锤及阀板转动来开启阀门(也可用手摇油泵加压);关阀时将回油管路上的电磁阀打开(亦可打开与电磁阀并联的手动阀)利用重锤势能来进行关阀操作(若遇有事故时电磁阀自动打开)。关阀过程分为快关阶段和慢关阶段,快关时间和慢关时间均可调整,依据扬程、出水管道的大小和长度等技术数据进行水力计算后调定。
(2)机组与液控蝶阀的联动。1996年以来,景电工程泵站的机电设备逐步进行自动化控制改造,在实现自动化过程中,解决机组与出水液控阀的联动(即自动化控制)是首要问题。根据离心泵的工作原理,配套电动机必须轻载启动;同时景电工程大多数泵站的实际扬程大于30m,高实际扬程超过80m,属于高扬程电灌工程,因此停机时必须先关阀后停机,这样才会减小水锤升压,确保相关水机设备尤其是预应力钢筋混凝土出水管道的安全运行。
截至1998年,景电工程在原有主设备的基础上,经过研究和改进,实现了主机组控制设备(即高压断路器)与出水液控蝶阀、配套附属设备(如电动机通风机、同步机励磁系统等)的联动控制,接着应用光缆及其配套设备又实现了计算机自动化远程监控。改进后机组与液控蝶阀联动逻辑如1所示。
液控蝶阀集中控制液压工作原理如3所示。图中除公用集控站公用外,在总供油管和总回油管上可根据液控蝶阀台数并接8~12台单台的液控装置。
液控蝶阀集中控制电气控制原理如4所示。图中单台液控蝶阀的电气控制原理每台都相同,引至公用集控站的接点均为无源接点,液压控制和电气控制上都互不干扰。4虚框内均为主机组断路器(QF)与液控蝶阀的自动控制关联接点和引线。断路器与其它附属设备(如电动机通风机、同步机励磁系统等)的电气控制原理这里不再赘述。
3液控蝶阀集中控制及其自动化控制系统经济技术分析
3.1技术特点
与单阀独立控制的液控蝶阀控制系统相比较,多台集中控制系统具有以下技术特点:
(1)供油系统设置了两套互为备用的电动油泵,使每台液控蝶阀的供油可靠性提高了1倍,大大提高了设备的备用率和安全运行率。
如1所示,开阀前开机指令先合上断路器启动机组,然后断路器的位置接点通过中间继电器再启动油泵电动机来开阀(同时也联动启动相应的其它附属设备),开至90°位置,行程开关2QSL 1接点断开,油泵电动机停转,当液压系统有渗漏油现象重锤下落5°时,则自动启动油泵电动机进行补油;停机时在液控蝶阀的75°处加装了一个行程开关(4QSL),断路器的分闸指令通过中间继电器先打开蝶阀的关阀电磁阀来关闭液控蝶阀,当阀门关至75°时(90°为全开位置)再分断断路器。这样既满足了离心式水泵的工作要求,同时也通过调定蝶阀的快关时间和慢关时间很有效地防止停机时的水锤升压。在未实现联动之前,开机和开阀、关阀和停机是通过运行人员的配合来完成操作的,但是由于关阀和分断断路器的时机很难每次都做到,因而水机设备,尤其是预应力钢筋混凝土出水压力管道始终存在着安全隐患。
为了安全起见,一般要求实际土料大颗粒直径不大于6mm,故本工程采用30cm中粗砂作为保护层。
3.4护面设计
因为坝坡面要承受风浪压力,所以必须要有护面措施,本工程设计采用30cm厚干砌块石护面。护面块石必须坚硬、密实、能长期耐风化,并能够承受风浪压力及水流冲刷力。
为防止风浪水流将保护层中粗砂颗粒带走,在块石护面下铺设厚度为20cm的碎石(砂砾石)作垫层兼反滤层。
4复合土工膜防渗体施工技术要求
4.1工艺流程
复合土工膜防渗采取边挖、边铺、边夯、边护的区段循环作业。其中复合土工膜的铺设按下列顺序进行:铺设→对正、搭齐→压膜→定型→焊接→检测→修补→复检→验收。
4.2基面清理
基面一定要按设计要求清理好,这是确保防渗效果的关键,特别是对尖石、树根等杂物要彻底清除干净,基面不允许有局部凹凸现象,清理好的基面要用夯锤或夯板夯实,使之密实平整。
4.3复合土工膜铺设
复合土工膜可沿坝轴线方向铺设,亦可从坝顶向坝脚铺设,铺设方向的选择,主要考虑两个原则:
①接缝短。接缝的多少,不但影响施工进度,而且影响工程质量,如果焊接或胶接不好,就会发生脱焊或拉开,导致漏水,所以应尽量减少接缝;②拉力大的方向接缝应少。接缝的抗拉强度约为母材的80%,所以拉力大的方向接缝应少些。不过设计拉应力一般为抗断裂强度的20%以下,所以接缝一般不致拉坏,当第二原则与原则不一致时,应服从原则。
复合土工膜沿坝轴线方向铺设,膜与膜之间及膜与基面之间要压平贴紧,但不宜将膜拉得过紧,一般要略松一点,但不能在膜底留有气泡。因为土工膜比较薄且很轻,在未铺好保护层以前,极易被风吹动,所以一次铺膜面积不宜太大,好边铺膜边盖保护层。复合土工膜接头有热粘、胶粘、搭接等方法,本工程设计采用胶粘。把两个结合面擦干净,搭接15cm,溶剂涂覆在搭接面上,然后用辊子将两个搭接面放在坚硬的底板上紧紧压合10~60min,时间按不同聚合物在不同气温、湿度、风的环境下试验确定。复合土工膜两面的土工织物要把土工织物、土工膜擦干净后涂覆粘合剂,然后辊压并用砂袋压12h。
复合土工膜铺设时,竖向、横向接缝不要形成“十”字缝,应错开形成“T”字缝。若发现土工膜有刺破或撕破之处,一定要用破损面积3倍以上的土工膜胶粘补好。
4.4保护层及护面
中粗砂保护层要拍打密实,砌筑块石护面时,一定要轻放,以免撞破土工膜。在块石护面下应铺填30cm厚的碎石或砾石垫层,以防止风浪水流将坝壳保护层中粗砂颗粒带走。干砌块石采取人工挂线铺砌,石块应紧密嵌固。
4.5周边接界处理
周边接界处理的目的是将复合土工膜与周边土体联结紧密,封堵渗流入口,截断侧向的渗漏路径,防止渗水进入土工膜底面,形成水泡,在库水位下降时胀破土工膜。
5复合土工膜施工中应注意的几个问题
(1)包装。复合土工膜应该用不漏雨、不透光的布或纸包装,不能用有钉子的木箱装运,以免穿破土工膜。
(2)工地储存。施工用复合土工膜的进度计划应通知厂家,以便协调到货和使用时间,尽量使工地存放量少、存放期短。应存放在不漏雨、没有阳光直晒的仓库里。
(3)应尽量避免在酷热天气或强阳光下铺设复合土工膜。铺设后未焊接或胶接前应成条地压砂袋以免被风吹动,焊接、胶接后把砂袋移压在接缝上。
(4)铺设并拼接好以后,应及时铺设保护层。铺设及焊接、胶接的工作和检查人员应穿不带钉子的软底鞋,且不准抽烟。雨天应防止雨水流到复合土工膜(尤其是已焊接或胶接好的土工膜)下面,如果复合土工膜下面排水不畅,会使土工膜鼓包。
6结语
复合土工膜是以塑料薄膜作为防渗基材,与无纺布复合而成的土工防渗材料,其产品规格多种多样,可根据其主要性能,结合工程实际情况选用。复合土工膜防渗体结构设计由基面设计、复合土工膜设计、保护层设计、块石(或混凝土)护坡设计构成。依此,马尾湖水库大坝复合土工膜防渗体施工采取边挖、边铺、边夯、边护的区段循环作业。复合土工膜施工中还应注意其包装、工地储存、气候条件及保护层铺设的时间等问题。