楊 波

(深圳市公明供水調(diào)蓄工程管理處，廣東 深圳 518000)

0 前 言

液壓啟閉機(jī)在水利工程中使用廣泛 ,啟閉系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)密切關(guān)系著水利工程的日常運(yùn)行質(zhì)量。因此，液壓啟閉機(jī)啟閉系統(tǒng)的故障管理與維修也逐漸成為各個(gè)已建工程的日常管理工作重點(diǎn)。

1 某閘液壓啟閉系統(tǒng)

1.1 工程概況

如圖1所示，某水閘屬于Ⅱ級建筑物，并且是一種大型水閘，主要具備的功能有3種：第1種為排洪功能，第2種為引潮功能，第3種為蓄水功能。其應(yīng)用的閘門類型為22孔實(shí)腹式平板鋼閘門，并且，各孔均配備了相應(yīng)的液壓啟閉機(jī)，共同構(gòu)成閘門整體結(jié)構(gòu)。該水閘所應(yīng)用到的液壓系統(tǒng)為兩套相對獨(dú)立的系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)由水閘中間分開，中間位置處存在3只常閉高壓球閥，每側(cè)的11孔閘門分別由各自系統(tǒng)獨(dú)立控制。當(dāng)遇到特殊情況時(shí)，可以將中間位置處的球閥打開，連通供油母管。

圖1 閘門啟閉機(jī)示意圖

1.2 單孔閘門啟閉形式

如圖2所示，本工程水閘選擇的是單孔閘門啟閉形式，具體的工作原理為：在伸縮式單作用液壓啟閉機(jī)的應(yīng)用下，為壓力油運(yùn)作提供了單作用形式。閘門開啟過程中，會在液壓啟閉機(jī)作用下緩緩上升，待到達(dá)既定位置后，會自動(dòng)停止、鎖定。當(dāng)需要關(guān)閉閘門時(shí)，啟動(dòng)液壓啟閉機(jī)，有效解除鎖定狀態(tài)，并在其作用下緩緩下降，最終達(dá)到既定位置后停止下降，從而完成閘門的開啟與關(guān)合。

圖2 單孔閘門液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.3 雙節(jié)頂升式啟閉機(jī)結(jié)構(gòu)

本工程水閘所應(yīng)用的液壓啟閉機(jī)詳細(xì)參數(shù)如表1所示，其中共包括兩個(gè)行程情況，分別是5350mm以及5450mm,該啟閉機(jī)結(jié)構(gòu)具備伸縮式以及單作用特性，共有兩節(jié)柱塞桿。

表1 液壓啟閉機(jī)詳細(xì)參數(shù)表

分別對該啟閉機(jī)結(jié)構(gòu)的伸縮式結(jié)構(gòu)、單作用、適用性表現(xiàn)以及受力特點(diǎn)進(jìn)行分析，具體如下：

1)伸縮式結(jié)構(gòu)。如圖3以及圖4所示，伸縮式結(jié)構(gòu)由較多零部件組成，包括進(jìn)油槽、缸筒、兩個(gè)柱塞環(huán)、兩個(gè)下限位、兩個(gè)上限位、兩個(gè)柱塞桿、橡膠墊、螺母、防塵端蓋、法蘭以及導(dǎo)向套等，其中，兩個(gè)柱塞桿與缸筒相互作用，共同完成啟門運(yùn)行，實(shí)際運(yùn)行過程中，兩個(gè)柱塞桿會同時(shí)伸出，會經(jīng)歷兩個(gè)行程，到達(dá)行程一5350mm后，其中一個(gè)柱塞桿會停止伸出，而另一個(gè)會繼續(xù)伸出，直至到達(dá)行程二5450mm，最終共完成總行程10800mm,達(dá)到最終的啟門高度，完成啟門操作。

圖3 柱塞缸部件圖

圖4 柱塞缸組裝圖

2)單作用。該結(jié)構(gòu)中缸筒只有一個(gè)油口，同時(shí)作為回油口與進(jìn)油口存在，因此，壓力油只能通過該口到達(dá)缸筒內(nèi)部，對柱塞發(fā)生作用，使之不斷向上。主要的特點(diǎn)為只能通過液壓力作用進(jìn)行單方向向上運(yùn)動(dòng)，而向下運(yùn)動(dòng)憑借柱塞自重即可實(shí)現(xiàn)，不用再添加回油管路，即可良好滿足工作需求。

3)適用性表現(xiàn)。主要表示的是缸筒只是起到支承缸筒的作用，兩者并不發(fā)生直接接觸，這種情況下，會使缸筒加工更為簡易，同時(shí)，可以將導(dǎo)向輔助裝置加入其中，可滿足長行程要求[1]。

4)受力特點(diǎn)。在這一方面，因?yàn)橐簤焊讓?shí)際工作中往往會經(jīng)常受到壓力作用，所以需要具備較強(qiáng)的剛度，基于這點(diǎn)考慮，實(shí)際設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)將長行程特點(diǎn)與單作用運(yùn)行方式結(jié)合在一起，最終通過兩級頂升的方式開啟閘門，可以更好地發(fā)揮自身作用。

1.4 液壓啟閉系統(tǒng)運(yùn)行問題

通常情況下，該系統(tǒng)短時(shí)間內(nèi)運(yùn)行均不會出現(xiàn)嚴(yán)重的運(yùn)行問題，若超過十年的長期運(yùn)行，往往會出現(xiàn)一些不良的故障情況，例如一些漏油問題，還會存在泄漏、啟閉速度無法很好地滿足要求、啟閉機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)爬行狀況等。

2 故障分析

導(dǎo)致故障發(fā)生的原因較多，重點(diǎn)對液壓缸導(dǎo)致的故障進(jìn)行探討。

2.1 外泄漏故障

通常而言，出現(xiàn)這一故障的主要原因是缸蓋密封不嚴(yán)、密封線圈裝配不良或發(fā)生破損、柱塞桿存在表面損傷等[2]。

2.2 速度未滿足要求

這一問題的出現(xiàn)，主要有以下原因，第一，摩擦力太大；第二，出現(xiàn)了內(nèi)泄漏問題；第三，由于柱塞桿彎曲，增大了運(yùn)動(dòng)阻力等。

2.3 爬行故障

在油壓作用下，柱塞缸會進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，這一環(huán)節(jié)中，往往會存在速度時(shí)快時(shí)慢，同時(shí)存在異響以及振動(dòng)問題，情況嚴(yán)重時(shí)會造成液壓系統(tǒng)發(fā)生共振，從而出現(xiàn)低速爬行問題。導(dǎo)致爬行故障的原因較多：①安裝位置存在誤差；②缸內(nèi)進(jìn)入了空氣；③缸筒內(nèi)壁存在拉毛問題；④密封件壓得太緊；⑤柱塞桿出現(xiàn)彎曲問題等。

3 故障維修工藝

3.1 維修流程

液壓啟閉系統(tǒng)故障維修過程中，主要會經(jīng)歷以下步驟：步驟一，將缸筒拆開；步驟二，仔細(xì)清洗其中的各個(gè)零部件；步驟三，對所有零部件進(jìn)行復(fù)測，尤其是一些重要零部件的表面要作為重點(diǎn)復(fù)測內(nèi)容，通過復(fù)測結(jié)果制定出針對性的維修措施；步驟四，復(fù)測完畢后，需要詳細(xì)記錄零部件的損壞情況，同時(shí)確定維修；步驟五，對于出現(xiàn)腐蝕問題的零部件，需要進(jìn)行防腐處理，若腐蝕嚴(yán)重則需要及時(shí)更換；步驟六，更新密封件；步驟七，待所有零部件處理并更換完畢，重新進(jìn)行缸筒安裝；步驟八，根據(jù)相應(yīng)的驗(yàn)收規(guī)范做好出廠驗(yàn)收工作；步驟九，按照拆除的逆向順序進(jìn)行現(xiàn)場安裝調(diào)試；步驟十，試運(yùn)行，詳細(xì)監(jiān)控是否存在異常。

3.2 故障維修的特殊處理方式

3.2.1 優(yōu)化上限位一進(jìn)油槽

實(shí)際調(diào)試環(huán)節(jié)，一些油缸在啟閉時(shí)會存在頓挫情況，并且啟門速度也較為緩慢，通過實(shí)際檢查發(fā)現(xiàn)是上限位一的進(jìn)油槽沒有對整進(jìn)油孔的連接油路，從而影響到了啟門速度 ?？梢酝ㄟ^優(yōu)化進(jìn)油槽結(jié)構(gòu)的方式加以解決，如圖5所示，改造過后，試運(yùn)行獲得了較好效果。

圖5 進(jìn)油槽改造圖

3.2.2 通過測壓接頭加裝排氣旋塞

當(dāng)前油缸不具備排氣閥，但設(shè)計(jì)規(guī)范中卻要求要具備排氣裝置，因此，需要加裝排氣旋塞，實(shí)際的試運(yùn)行環(huán)節(jié)，有效利用排氣旋塞將缸內(nèi)存在的空氣排出，空氣排除完畢，為防止噴油問題的發(fā)生，需要擰緊旋塞，從而有效解決抖動(dòng)以及爬行故障。

3.2.3鍍鉻工藝

如果柱塞桿表面損壞比較嚴(yán)重，只是實(shí)施表面拋光則無法達(dá)到有效修復(fù)，因此，需要進(jìn)行電鍍處理，實(shí)際工藝步驟如下：

1)將原表面鍍層清除干凈。

2)進(jìn)行外圓珩磨以及拋光處理，需要注意不可造成較大的尺寸偏差。

3)進(jìn)行兩次鍍鉻。檢驗(yàn)半成品，并將其處理干凈；裝工裝及導(dǎo)線；清洗下鍍鉻槽。首次鍍鉻將溫度設(shè)置為55±2℃，進(jìn)行陰極導(dǎo)線安裝，并預(yù)熱20-30min。樣機(jī)侵蝕，逐漸旋轉(zhuǎn)零件，此時(shí)電流密度為10A/dm2，侵蝕時(shí)間為30-45min。正鍍過程中電流密度為15A/dm2，并將溫度控制在72±2℃，同樣緩緩旋轉(zhuǎn)零件，正鍍時(shí)間為6h。在5h后降溫，進(jìn)行起槽拋光處理。第二次鍍鉻，同樣經(jīng)歷預(yù)熱、陽極侵蝕以及正鍍環(huán)節(jié)，預(yù)熱環(huán)節(jié)，控制溫度在50±2℃，持續(xù)時(shí)間為20-30min。陽極侵蝕環(huán)節(jié)的電流密度為10A/dm2，將溫度控制在50±2℃，緩緩旋轉(zhuǎn)零件，維持時(shí)間在5-10min。正度環(huán)節(jié)電流密度為15A/dm2，并將溫度控制在45±2℃，同樣緩緩旋轉(zhuǎn)零件，時(shí)間為26h。鍍鉻完成后，起槽、清洗最后砂光，隨后檢驗(yàn)鍍鉻質(zhì)量。

4)拋光處理。這一過程中，需要將表面毛刺清理干凈，對鍍層厚度及質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，要滿足設(shè)計(jì)圖紙要求，起吊環(huán)節(jié)不可發(fā)生磕碰，以免影響到實(shí)際使用質(zhì)量。

3.3 油缸檢測

嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求開展打壓試驗(yàn)，試驗(yàn)次數(shù)不可低于三次。實(shí)際試驗(yàn)環(huán)節(jié)，若油缸未發(fā)生卡阻、爬行、內(nèi)泄以及滲漏等不良情況，表示故障處理合格。共包含八個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目，分別表示：項(xiàng)目一，空載試驗(yàn)。實(shí)際檢測手段為，無負(fù)荷條件下，液壓缸需要在試驗(yàn)臺上進(jìn)行兩次的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，判斷是否存在異常情況，若出現(xiàn)抖動(dòng)、爬行及外部漏油等問題，則說明不合格。項(xiàng)目二，外泄漏試驗(yàn)。通過半小時(shí)的加壓試驗(yàn)，判斷其外部是否存在外部漏油問題。項(xiàng)目三，油缸外表油漆厚度檢查。通過相應(yīng)儀器檢查油漆厚度，270μm即為合格。項(xiàng)目四，最低啟動(dòng)壓力。試驗(yàn)臺壓力逐漸升高下，記錄當(dāng)柱塞桿平穩(wěn)移動(dòng)時(shí)的壓力值，不可超過≤0.5MPa。項(xiàng)目五，檢查行程及安裝尺寸。兩節(jié)行程均為5040mm,安裝尺寸為785mm。項(xiàng)目六，通過鍍層測厚儀檢查柱塞桿底層以及面層厚度，兩者均應(yīng)達(dá)到0.04-0.05mm。項(xiàng)目七，通過目測的方式檢查外觀，確保外觀無缺陷。

3.4 現(xiàn)場調(diào)試記錄

現(xiàn)場進(jìn)行了較多項(xiàng)目的調(diào)試，具體的項(xiàng)目包括，項(xiàng)目一：節(jié)制閘啟閉門；項(xiàng)目二：系統(tǒng)設(shè)定壓力；項(xiàng)目三：第一節(jié)啟門速度；項(xiàng)目四：第一節(jié)閉門速度；項(xiàng)目五：第二節(jié)啟門速度；項(xiàng)目六：第二節(jié)閉門速度；項(xiàng)目七：油缸工作形成及沉降實(shí)驗(yàn)，各項(xiàng)目質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求如表2所示。

4 結(jié) 語

為確保水利工程安全運(yùn)行,需定期對液壓啟閉機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和檢修, 對其運(yùn)行管理中發(fā)現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，要綜合分析，做好故障處理工作。針對案例中雙節(jié)頂升式液壓啟閉機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障,總結(jié)了系統(tǒng)故障維修經(jīng)驗(yàn),可為類似故障的檢修提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。