樂豪峰(北侖區(qū)河道管理處，浙江 寧波 315803)

液壓?jiǎn)㈤]機(jī)在沿海矸閘應(yīng)用中的問題分析

樂豪峰
(北侖區(qū)河道管理處，浙江 寧波 315803)

以我國(guó)沿海部分液壓式啟閉機(jī)矸閘在十幾年的運(yùn)行管理中的適用情況為例，認(rèn)為液壓?jiǎn)㈤]機(jī)相對(duì)機(jī)械式啟閉機(jī)具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行能力強(qiáng)、運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，啟閉房布局也相對(duì)簡(jiǎn)潔、干凈、大氣等優(yōu)點(diǎn).進(jìn)而分析了液壓?jiǎn)㈤]機(jī)矸閘因技術(shù)要求偏高、管理水平跟不上、日常保養(yǎng)能力有限等原因下出現(xiàn)的問題，認(rèn)為液壓式啟閉機(jī)在沿海矸閘中替代卷?yè)P(yáng)式、螺桿式啟閉機(jī)將成為趨勢(shì)，但目前我國(guó)沿海部分地區(qū)矸閘選擇液壓式啟閉機(jī)還需綜合考慮當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境適應(yīng)、管理水平、維保能力等因素.

液壓；啟閉機(jī)；矸閘

液壓設(shè)備作為傳動(dòng)裝置在各領(lǐng)域及日常生活中的應(yīng)用，越來(lái)越顯示出它的優(yōu)勢(shì)和功能，正所謂“以液制動(dòng)”普遍的被世人所喜愛并應(yīng)用，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)作為新一代的啟閉設(shè)備也同樣的被廣泛的應(yīng)用在船閘、矸閘、水庫(kù)閘門等水利工程設(shè)施方面[1].東部沿海河流入?？谔幍膿醭遍l，其啟閉機(jī)一般可分為卷?yè)P(yáng)式、螺桿式和液壓式，其中液壓?jiǎn)㈤]機(jī)按結(jié)構(gòu)形式又有：活塞式、柱塞式和擺動(dòng)式[2].六七十年代的矸閘都以螺桿、卷?yè)P(yáng)為主，2000年初期慢慢引入新型的液壓式啟閉機(jī).隨著科技的日新月異，目前的液壓矸閘具有的新思路、新技術(shù)、新工藝，能更好地發(fā)揮液壓?jiǎn)㈤]設(shè)備啟閉能力大、效率高的優(yōu)勢(shì)，大型吊機(jī)的配套也省去了以往設(shè)備(特別是備用閘門板)過重過大，人為搬動(dòng)過難的問題.

沒有螺桿式與卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)的排架結(jié)構(gòu)，也沒有長(zhǎng)螺桿和鋼絞線等傳動(dòng)裝置，只有簡(jiǎn)單的油缸與其擁有強(qiáng)大啟閉力配上的大型鋼閘門板，整個(gè)閘室布置緊湊，體積小，重量輕，看起來(lái)整潔、寬敞、大氣、現(xiàn)代化，比較符合新時(shí)代水利設(shè)施的特色[3].

1 液壓?jiǎn)㈤]機(jī)在沿海矸閘的應(yīng)用

液壓?jiǎn)㈤]機(jī)水閘不僅有干凈的整體設(shè)施，在閘門啟閉上也尤為出色.液壓矸閘動(dòng)力裝置主要部分有：PLC房、電磁閥區(qū)、油箱區(qū)、傳動(dòng)油路、油缸動(dòng)力區(qū).配套的也可設(shè)置遠(yuǎn)程操控室進(jìn)行遠(yuǎn)程控制與監(jiān)視，不需特設(shè)啟閉機(jī)房.閘門板直接連接動(dòng)力油缸，人員可直接在操作控制室輸入指令，指令通過PLC傳達(dá)到電磁閥對(duì)液壓油箱調(diào)運(yùn)液壓油進(jìn)出油缸進(jìn)行啟閉動(dòng)作，取代以往電力線路的是一道道油管.以柱塞式液壓?jiǎn)㈤]機(jī)為例：當(dāng)油缸工作時(shí)，左右兩缸升降高度實(shí)時(shí)反饋于PLC，通過設(shè)定，左右升降高差一般不超過3 mm，一旦超過，高起一側(cè)電磁閥直接關(guān)閉，等另一側(cè)的高度達(dá)到相同數(shù)值時(shí)，電磁閥再打開繼續(xù)升降，達(dá)到閘門板兩側(cè)穩(wěn)定同步升降的效果；一旦自動(dòng)糾偏故障，通過設(shè)定兩側(cè)高差臨界值，限制功能會(huì)開啟(一般兩側(cè)超過6 mm，油泵就會(huì)跳停后進(jìn)行人為調(diào)整)當(dāng)然限制功能也能限制最高開啟高度與安全開啟高度，防止誤操作導(dǎo)致的設(shè)備損壞.通過強(qiáng)大的糾偏功能與限制功能，比起傳統(tǒng)的機(jī)械啟閉液壓?jiǎn)㈤]顯得更為穩(wěn)定和安全，防止人為誤操作開啟超高損壞設(shè)備.

當(dāng)下建設(shè)的中大型矸閘基本建議以液壓?jiǎn)㈤]機(jī)為主，除了保養(yǎng)、故障、維修外的日常運(yùn)行相對(duì)機(jī)械啟閉機(jī)就大大簡(jiǎn)便的多，特別是操作上，螺桿式與卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)矸閘一般不設(shè)專有操作室，需要依次打開電機(jī)，若無(wú)限高設(shè)備，還需觀測(cè)具體開度或閉合度人工關(guān)閉電機(jī).如遇閘孔數(shù)較多，閘室橫向距離較長(zhǎng)，值班人員較少的情況下，一次全閘開啟所花時(shí)間就相對(duì)較多，這在暴雨臺(tái)風(fēng)天的急需泄洪的情況下略顯不利，液壓?jiǎn)㈤]水閘的集中化操控平臺(tái)及強(qiáng)大的自控能力就有效的避免了這個(gè)問題.總之，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)與傳統(tǒng)啟閉機(jī)相比，具有運(yùn)行可靠、管理方便、設(shè)計(jì)理念新穎等優(yōu)點(diǎn)[4].

2 矸閘運(yùn)行中存在的問題

液壓?jiǎn)㈤]設(shè)備較之機(jī)械啟閉設(shè)備優(yōu)點(diǎn)眾多，但在外海矸閘的運(yùn)行中也存在些弊端，這里主要介紹在甬江出?？谝簤簱醭表烽l運(yùn)行十多年中出現(xiàn)的一些問題.

2.1 設(shè)備安裝與部件配套要求較高

水利工程設(shè)施混凝土大體積施工往往不可能像機(jī)械制造那樣精準(zhǔn)、誤差小，且會(huì)因施工準(zhǔn)確、地質(zhì)影響、安裝偏差、長(zhǎng)期運(yùn)行中的沉降不穩(wěn)定等因素影響閘門正常運(yùn)行，其中關(guān)鍵的控制電子原件受咸潮氣候侵蝕受潮發(fā)霉較易損壞，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常工作.一些金屬部件即便時(shí)常清潔、上漆也會(huì)在咸潮水汽中日久銹蝕[4].這對(duì)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)矸閘的施工質(zhì)量與設(shè)備的耐腐蝕性、密封性、日常保養(yǎng)提出了較高的要求.

2.2 日常檢修保養(yǎng)專業(yè)性強(qiáng)

相對(duì)發(fā)生故障概率較低的卷?yè)P(yáng)、螺桿啟閉機(jī)，液壓?jiǎn)㈤]設(shè)備的故障就較多[3]，諸多儀器儀表、液壓元件、電磁閥、管路、密封件、甚至缸體柱塞都有可能是故障元兇，非專業(yè)人員難以短時(shí)間修復(fù)，安全隱患大.就液壓設(shè)備三個(gè)運(yùn)行周期而言：運(yùn)行初期(磨合期)可能會(huì)有鐵沫毛刺堵塞油路，容易引起設(shè)備故障造成矸閘不能正常運(yùn)行；運(yùn)行后期又會(huì)因部件磨損密封性能降低，引起滲油導(dǎo)致壓力不足，二端油缸升、降不同步造成閘板卡住等問題，此類故障、隱患普通人在外觀上很難判定.甬江入?？诙蝺勺烽l(王家洋閘、浹水大閘)故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)(見圖1).

圖1 甬江入?？诙蝺勺烽l(王家洋閘、浹水大閘)故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)表

日常的養(yǎng)護(hù)中，管理人員一般定期檢查緊固管道接頭、固定支架及螺栓；定期補(bǔ)充液壓油[5]；定期清洗液壓操作平臺(tái)及液壓?jiǎn)㈤]機(jī)長(zhǎng)期使用后管道的接口和液壓油缸與空氣接觸部分的殘留臟物；定期油漆管道，對(duì)于外露連接部件還可進(jìn)行涂脂、包裹、調(diào)頭、防塵維護(hù)[6]；定期檢查壓力表等儀表是否正常等；另外平時(shí)還要注意液壓設(shè)備使用的細(xì)節(jié)，如應(yīng)等到液壓泵運(yùn)行平穩(wěn)后再啟閉，閘門啟閉運(yùn)行結(jié)束后應(yīng)及時(shí)停機(jī)等.相對(duì)深層次的保養(yǎng)維護(hù)如更換液壓油、檢查更換密封設(shè)備、檢查調(diào)校電氣系統(tǒng)(主要是電磁閥工作是否正常)等工作，則需專技人員.日常運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)或不及時(shí)，則故障率會(huì)大大提高，可靠性、安全性自然會(huì)降低，甚至?xí)l(fā)工程運(yùn)行事故，因此對(duì)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)進(jìn)行科學(xué)的維護(hù)不能忽視.

2.3 設(shè)備更新?lián)Q代較快

啟閉設(shè)備的更新?lián)Q代取決于科技的發(fā)展速度，近年來(lái)隨著液壓技術(shù)、設(shè)備的不斷完善，信息技術(shù)的不斷加入使得老舊設(shè)備淘汰尤為快速.投入運(yùn)行沒幾年相關(guān)部件就可能配套困難存在報(bào)廢風(fēng)險(xiǎn)，第一批在沿海建造的液壓矸閘基本面臨市場(chǎng)少配件甚至無(wú)配件的現(xiàn)象，對(duì)于此批設(shè)備最終面臨不是選擇更新升級(jí)、就是改造重建.

設(shè)備的是否要更新?lián)Q代不是幾個(gè)人能決定的，這是市場(chǎng)的規(guī)律.但在采購(gòu)上就要考慮采用老代設(shè)備在投資上雖會(huì)比較經(jīng)濟(jì)，但對(duì)將來(lái)的維修、更換部件帶來(lái)一定的難度，因?yàn)轫烽l運(yùn)行不是只考慮近2～3 a，而是要考慮5～10 a甚至更久的運(yùn)管.所以選擇合適的設(shè)備不僅要從泄洪、受力、結(jié)構(gòu)等方面著手，還要考慮長(zhǎng)期的運(yùn)管.

2.4 運(yùn)行受外部因素影響較大

外海矸閘功能以擋潮排澇為主，受潮位落差及風(fēng)浪影響，閘板晃動(dòng)變位現(xiàn)象相對(duì)頻繁，這對(duì)設(shè)備產(chǎn)生巨大的影響，尤其是密封系統(tǒng).如果是豎直啟閉的，在閘門板晃動(dòng)中，密封圈會(huì)在上下游方向劇烈磨損、變形甚至斷裂.密封系統(tǒng)破壞，液壓油會(huì)溢出油缸造成壓力失衡，傳動(dòng)不能的故障，所以在外海液壓矸閘發(fā)現(xiàn)油缸溢油較多時(shí)，就應(yīng)及時(shí)檢查更換密封系統(tǒng)了.當(dāng)然，長(zhǎng)期的閘門晃動(dòng)變位最后將導(dǎo)致油缸偏心位移，最終兩側(cè)升降難達(dá)一致性.

其次外海矸閘一般為河道的最下游出口，特別是開閘泄水時(shí)各種漂浮物匯聚相對(duì)較多，一旦進(jìn)入閘槽，閘板容易被異物卡住，或因設(shè)備故障二端壓力不平衝導(dǎo)致閘板卡槽(往往是漲潮關(guān)閘時(shí)發(fā)生較多)，短時(shí)間內(nèi)又較難排除故障，如遇臺(tái)風(fēng)天氣造成潮水倒灌轄區(qū)受淹，后果不堪設(shè)想.

2.5 對(duì)管理員專業(yè)素質(zhì)要求高

目前一般矸閘管理員都存在年齡結(jié)構(gòu)偏大，文化素質(zhì)又較低的現(xiàn)象.這類管理員責(zé)任心較強(qiáng)，且潮汛水文經(jīng)驗(yàn)豐富，能吃苦耐勞，適合管理矸閘這種枯燥而又責(zé)任重大的工作，且對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)啟閉機(jī)熟悉又有經(jīng)驗(yàn)，是管理矸閘的主要力量.矸閘為液壓設(shè)備系統(tǒng)時(shí)，涉及液壓、電子等知識(shí)領(lǐng)域，這些管理員在學(xué)習(xí)運(yùn)用中較難適應(yīng)，即便專業(yè)機(jī)電運(yùn)行工也需經(jīng)培訓(xùn)或長(zhǎng)久接觸才能熟悉這些專業(yè)的各類儀表儀器，油路電閥操作系統(tǒng)，所以有時(shí)啟閉機(jī)不能正常工作，也有不少是人為因素誤操作造成.當(dāng)然通過招聘專業(yè)人才可以解決人員專業(yè)能力較低問題，但又要面對(duì)工作不安心、責(zé)任心不強(qiáng)、水汛經(jīng)驗(yàn)缺乏等缺點(diǎn)，故液壓矸閘對(duì)選擇管理員上也有一定的難度.

2.6 維修力量相對(duì)緊缺

液壓維修單位相對(duì)機(jī)械維修單位要少且技術(shù)相對(duì)更為專業(yè)，不僅牽涉液壓還涉及電氣部分，有時(shí)維修需要兩類工程師配套而來(lái).江浙溫地區(qū)的液壓設(shè)備多數(shù)來(lái)自江蘇，所以專業(yè)維修也多依靠供貨單位來(lái)專業(yè)維修，一旦發(fā)生故障會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)技修人員無(wú)法到場(chǎng)排除故障的問題，如遇臺(tái)風(fēng)天氣則尤為危險(xiǎn).

液壓?jiǎn)㈤]機(jī)在水流相對(duì)靜止，沒有擋潮要求且配備專業(yè)管理人員的內(nèi)河節(jié)制閘上應(yīng)用，其先進(jìn)性是無(wú)可非議的，但從目前早建的那批液壓?jiǎn)㈤]矸閘與傳統(tǒng)的螺桿式、卷?yè)P(yáng)式啟閉矸閘運(yùn)行對(duì)比來(lái)看，部分地區(qū)外海擋潮矸閘釆用卷?yè)P(yáng)機(jī)式或螺桿式啟閉機(jī)反而相對(duì)比較安全可靠，設(shè)備較之液壓?jiǎn)㈤]機(jī)管理簡(jiǎn)便，故障少維修容易且運(yùn)行成本低.圖2為2010—2015年兩座沿海矸閘的故障次數(shù)比例分析可以看出機(jī)械式啟閉機(jī)管理人員自行解決問題能力較強(qiáng)，液壓矸閘則更依賴專技人員維修.

圖2 不同啟閉機(jī)矸閘故障次數(shù)比例分析

有些液壓矸閘在擴(kuò)建或者改造過程中迫于后期管理壓力仍用回機(jī)械式啟閉機(jī)，主要原因還是因?yàn)闄C(jī)械設(shè)備故障發(fā)現(xiàn)容易，排除相對(duì)簡(jiǎn)單，一般管理員很多能自己解決，而液壓設(shè)備故障較少先兆，修復(fù)困難，且維修費(fèi)用高.

3 建設(shè)與運(yùn)行液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的沿海矸閘應(yīng)注意的問題

3.1 保證建設(shè)期工程質(zhì)量

采用液壓式啟閉機(jī)的矸閘，建設(shè)期的工程質(zhì)量是精確安裝與運(yùn)行液壓設(shè)備的基礎(chǔ)，特別是地基處理，遇到不良地質(zhì)不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求的，可采用拋石擠壓、打松木樁、高壓旋噴樁等方式進(jìn)行地基處理[7]，確保不均勻沉降得到較好的控制使液壓設(shè)備在安裝與運(yùn)行過程中不會(huì)變形或移位.

3.2 選擇匹配的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)

不同的工程環(huán)境有不同的選擇，要正確的選擇液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的型號(hào)，使其參數(shù)符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用要求，特別是額定負(fù)載，即啟門力、閉門力、持住力均應(yīng)符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求[2].油缸、活塞、密閉材料的性能滿足相對(duì)應(yīng)的力學(xué)強(qiáng)度，避免日后運(yùn)行中因不適合導(dǎo)致設(shè)備損壞或老化加劇現(xiàn)象，最后要注意設(shè)備的抗腐蝕能力(沿海地區(qū)主要是耐咸濕水汽腐蝕能力).

3.3 科學(xué)的啟閉液壓設(shè)備

矸閘閘門一般在動(dòng)水流中啟閉，水流在同一時(shí)間閘門開啟不同情況下的流態(tài)與沖擊力是不同的[8]，故在實(shí)際運(yùn)行操作中，一般閘門按對(duì)稱、先中間后兩邊的開啟，水流對(duì)閘門和液壓油缸的沖擊力較小，對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行有利.

3.4 加強(qiáng)維修保養(yǎng)能力建設(shè)

啟閉設(shè)備是矸閘運(yùn)行的重要組成部分，設(shè)備的檢修與維護(hù)是工程管理的重要組成部分.在工程管理中應(yīng)建立起一套切合實(shí)際的設(shè)備檢修與維護(hù)保障體系：平時(shí)注意維護(hù)保養(yǎng)(特別是觀察油料密封系統(tǒng)的摩擦阻力、有無(wú)粘著、老化狀況)，定期的維護(hù)使液壓?jiǎn)㈤]機(jī)一直處于最優(yōu)工況，增加其工作的可靠性、靈敏度，避免發(fā)生惡性運(yùn)行事故并延長(zhǎng)啟閉機(jī)使用壽命[9]；在應(yīng)急情況下能夠及時(shí)的安排人員進(jìn)行設(shè)備修復(fù)，從而保障矸閘的正常運(yùn)行.在強(qiáng)化設(shè)備檢修與維護(hù)管理上做積極有益的探索，大力推進(jìn)管養(yǎng)分離，有效合理的利用第三方的維修、技術(shù)能力來(lái)解決實(shí)際問題.

3.5 提高管理員的專業(yè)素養(yǎng)

一切設(shè)備管理人是關(guān)鍵，只有發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性才能保證設(shè)備正常運(yùn)行與維護(hù)保養(yǎng)取得成效.這就需要管理人員與時(shí)俱進(jìn)，不斷的增強(qiáng)自身的專業(yè)素養(yǎng)，通過培訓(xùn)拓寬專業(yè)知識(shí)面，提高專業(yè)知識(shí)水平，進(jìn)一步提高管理能力，最終保證矸閘安全高效可靠的運(yùn)行.

4 結(jié) 論

液壓?jiǎn)㈤]的矸閘造價(jià)相對(duì)較高、管理上要求更嚴(yán)，隨著液壓技術(shù)的不斷發(fā)展和先進(jìn)管理理念的引進(jìn)，憑借高強(qiáng)度、精管理、現(xiàn)代化等優(yōu)勢(shì)在外海矸閘中液壓?jiǎn)㈤]機(jī)替代傳統(tǒng)的螺桿式及卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)將會(huì)成為趨勢(shì)，屆時(shí)相應(yīng)的管理人員專業(yè)素質(zhì)、維修保養(yǎng)能力、監(jiān)控應(yīng)急水平都相應(yīng)提高并與之相配套，避免出現(xiàn)平時(shí)操作、管理簡(jiǎn)單，一旦故障，只能專業(yè)人員來(lái)維修的尷尬局面.

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Application of Hydraulic Hoist in Coastal Sluices

YUE Hao-feng

(River Management Office in Beilun, Ningbo 315803, China)

A research is conducted on the operation and management of the hydraulic hoist in the coastal parts in resent 10 years, and the advantages of the hydraulic hoist are enumerated. Compared with the mechanical lifting device, the hydraulic hoist has the advantages of simple operation, strong and steady running as well as the relatively tidy and clean layout of the equipment room. An analysis of the emerging problems about the application of the hydraulic hoist is conducted due to the high technical requirements, the poor operating management and the limited daily maintenance. The comprehensive application of hydraulic hoist has shown that with the advance of the science technology, the continuous improvement of the hydraulic equipment and technology, the application of the hydraulic hoist instead of winding and screw hoists in the coastal sluices will become a trend. However, parts of the coastal areas on choosing to use the hydraulic hoist still need to consider the various factors, such as the adjustment of local environment, the level of management and the ability of maintenance.

hydraulic pressure; hoist; sluice

2016-04-07

樂豪峰(1983-)，男，浙江寧波人，工程師，從事水利工程管理工作.

TV664

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1008-536X(2016)08-0040-04