彭興無 劉意

摘 要：本文主要針對(duì)龍洲垸船閘液壓油缸滲漏問題，對(duì)其滲漏機(jī)理進(jìn)行研究分析，通過理論、實(shí)踐的方式對(duì)啟閉機(jī)檢修及油缸更換的技術(shù)方案進(jìn)行論述，為類似工程問題提供參考。

關(guān)鍵詞：船閘;液壓啟閉機(jī);油缸滲漏;檢修

中圖分類號(hào)：TV91? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2021）05-0156-04

1船閘概況

江漢運(yùn)河是新中國成立后第一條人工運(yùn)河，進(jìn)口位于長江中游荊州市龍洲垸，途經(jīng)荊門市沙洋縣，在潛江市高石碑鎮(zhèn)匯入漢江，全長67.22公里。龍洲垸船閘位于運(yùn)河入口，設(shè)計(jì)為單線單級(jí)千噸級(jí)船閘。船閘采用可承受雙向水頭的鋼質(zhì)弧形三角門，上游閘門高約19.50m，重約450噸，是目前國內(nèi)最大的三角閘門。其中船閘閘閥門采用鋼質(zhì)提升平板門，采用短廊道集中輸水。

上、下閘首每側(cè)邊墩工作閘門和閥門啟閉機(jī)共用一套液壓泵站，采用比例泵控制技術(shù)，三級(jí)安全保護(hù)設(shè)計(jì)，確保設(shè)備在船閘不同工況下能正常運(yùn)行。船閘閘閥門運(yùn)行由立臥式擺動(dòng)雙作用液壓啟閉機(jī)作用，液壓泵站采用分散式布置。

2 啟閉機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀

經(jīng)多年運(yùn)行，龍洲垸船閘上游左側(cè)閥門油缸發(fā)生滲漏故障，運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)異響、不保壓自落及爬行等異常情況，無法保障船閘安全生產(chǎn)，為恢復(fù)船閘原有技術(shù)狀況，保證船閘安全運(yùn)行，亟需進(jìn)行檢修。

3 龍洲垸船閘液壓油缸滲漏問題的探究

3.1 關(guān)于滲漏問題的理論研究

3.1.1滲漏的分類

概括來講，船閘油缸滲漏主要分為外滲漏和內(nèi)滲漏兩種。液壓油缸的內(nèi)滲漏指雙作用油缸的活塞頭密封出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，泄漏發(fā)生在內(nèi)部;外滲漏指不論雙作用還是單作用油缸，缸口與柱塞桿間以及導(dǎo)套與缸體間的密封出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，液壓油泄漏到了外面。

3.1.2內(nèi)滲漏的危害及原因

作為液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，嚴(yán)格控制內(nèi)泄漏量對(duì)油缸極其重要。當(dāng)發(fā)生內(nèi)泄漏時(shí)，如果在伸縮運(yùn)動(dòng)過程中，輕則會(huì)影響其工作效率，重則直接導(dǎo)致整機(jī)無法正常工作;而如果是在保壓過程時(shí)，輕則會(huì)導(dǎo)致活塞桿緩慢回縮，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成如吊重急落、主機(jī)傾翻等重大事故。

影響液壓缸內(nèi)泄漏的因素是多方面的，如由于磨損、變形等造成的密封間隙的改變，密封件的磨損老化，氣體、水及顆粒狀雜質(zhì)對(duì)液壓油的污染，液壓缸工作溫度和密封兩端壓力差的極化，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合程度以及零部件的加工裝配精度等等。

3.1.3外滲漏的危害及原因

液壓油泄漏到環(huán)境中，除了造成的經(jīng)濟(jì)損失及對(duì)環(huán)境和機(jī)器本身的污染外，更嚴(yán)重的是使既定的控制動(dòng)作受到影響，出現(xiàn)閘門飄移、閥門自墜、無法建立系統(tǒng)壓力等故障，影響液壓系統(tǒng)的正常工作，造成系統(tǒng)癱瘓甚至人身事故。外滲漏產(chǎn)生的主要原因主要有以下兩點(diǎn)：

（1）油污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在油缸外滲漏故障中，有75%以上都是由于液壓油選擇不當(dāng)或油液污染引起。液壓油被污染后會(huì)形成微小的固體顆粒，這些顆粒會(huì)加速相對(duì)滑動(dòng)的元器件表面的磨損，加速了活塞桿自身和密封元件的磨損、劃傷，而最終導(dǎo)致出現(xiàn)滲漏。

（2）系統(tǒng)自身沖擊和震動(dòng)。系統(tǒng)工作的溫度、濕度及疲勞程度等工作環(huán)境一定程度上影響了系統(tǒng)內(nèi)部壓力變化。當(dāng)系統(tǒng)壓力發(fā)生突變時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)作速度也會(huì)隨之變化，并在此過程中產(chǎn)生較大的自身沖擊和震動(dòng)，促使管路接口松動(dòng)，并在液壓油瞬間形成的高壓力峰值作用下出現(xiàn)滲漏。

由此可見，磨損、變形、油液污染、裂紋、壓力過大、密封不好等都是造成油缸內(nèi)、外滲漏的主要原因。對(duì)龍洲垸船閘油缸滲漏機(jī)理進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)船閘液壓系統(tǒng)滲漏的原因所在并尋求有效的解決措施十分緊迫。

3.2 龍洲垸船閘液壓油缸滲漏類型的研究

3.2.1確定滲漏類型

龍洲垸船閘出現(xiàn)閥門油缸異響、不保壓自落及爬行故障后，經(jīng)現(xiàn)場系統(tǒng)檢查及研究，排除油缸外滲漏故障可能性。

為明確滲漏故障，進(jìn)行如下計(jì)算校驗(yàn)：

根據(jù)流體在環(huán)形縫隙中流量的計(jì)算公式，內(nèi)泄漏量：

（1）

式中：為缸筒內(nèi)徑;為液壓油動(dòng)力粘度;活塞密封長度;為活塞與缸筒同軸時(shí)的單側(cè)間隙值;為偏心比;為偏心距;為密封兩端壓力差;為活塞與缸筒的相對(duì)速度。查詢圖紙及技術(shù)文件參數(shù)計(jì)算得出：

（2）

由（1）式分析，易知，對(duì)于基本參數(shù)已定的液壓缸來說，影響其內(nèi)泄量的主要因素有間隙δ、液壓油動(dòng)力粘度μ、壓差Δp以及相對(duì)速度u0，其中以間隙δ影響最大。查文獻(xiàn)得知如下內(nèi)泄露量標(biāo)準(zhǔn)，詳見表1。

查技術(shù)文件得知：龍洲垸船閘閥門油缸內(nèi)徑300mm，對(duì)照內(nèi)泄露量標(biāo)準(zhǔn)表，明確其故障為內(nèi)泄露。

3.2.2內(nèi)滲漏的原因分析

（1）密封老化。經(jīng)拆卸檢查發(fā)現(xiàn)油缸內(nèi)部多處密封老化變形，失去基本密封作用。其老化部位主要集中在O形圈（3、16）、V形圈（5）、防塵圈（19）等處。如圖1、圖2所示。

（2）油液污染。經(jīng)專業(yè)油液檢測公司取樣檢測發(fā)現(xiàn)，油缸內(nèi)部液壓油受到一定程度的污染。

4 龍洲垸船閘啟閉機(jī)系統(tǒng)檢修

通過上述理論研究及故障分析，明確因油缸內(nèi)壁損傷引起內(nèi)滲漏從而導(dǎo)致出現(xiàn)異響、不保壓自落及爬行現(xiàn)象。結(jié)合龍洲垸船閘上游左側(cè)閥門油缸運(yùn)行現(xiàn)狀，針對(duì)啟閉機(jī)進(jìn)行檢修及油缸更換。

4.1 新油缸制作

4.1.1理論探究

通過上述理論分析，根據(jù)滲漏量與各主要影響因素之間的關(guān)系，從而提出以下幾方面的改善措施：

（1）適當(dāng)?shù)販p小密封設(shè)計(jì)間隙或者加大缸筒壁厚;

（2）缸筒材料的選擇，在考慮生產(chǎn)能力及經(jīng)濟(jì)成本的前提下，盡量提高材料的彈性模量;

（3）選擇液壓油時(shí)，不僅要考慮液壓缸工作時(shí)的溫度范圍，還要增加排氣孔等裝置，嚴(yán)格控制液壓油的含氣量及水分;

（4）減少液壓系統(tǒng)的沖擊和振動(dòng)。在允許的范圍內(nèi)，延長閘閥門開關(guān)以及運(yùn)動(dòng)部件變向的時(shí)間。盡可能增加、改善緩沖裝置，減緩速度變化強(qiáng)度，尤其是對(duì)動(dòng)作頻繁的液壓油缸，以此減小其沖擊造成的壓力增大;

（5）必須要求合理地設(shè)計(jì)和加工密封件溝槽。粗糙程度過高或過低都會(huì)造成磨損和劃傷，導(dǎo)致滲漏;

（6）在裝配密封圈時(shí)方法要正確，過程中應(yīng)嚴(yán)格小心。

4.1.2技術(shù)要求

（1）液壓啟閉機(jī)所有零部件的加工嚴(yán)格按照各有關(guān)圖紙上的技術(shù)要求執(zhí)行;

（2）活塞桿、缸體毛坯選擇整段無縫鋼管;

（3）活塞桿、缸體按照各有關(guān)圖紙上的技術(shù)要求進(jìn)行熱處理，以提高其綜合機(jī)械性能;

（4）由于密封件密封溝槽的加工精度及表面粗糙度要求很高，因此特別注意零件上該部位的加工;

（5）啟閉機(jī)活塞桿與連接頭的螺紋連接處做防水處理，以防銹蝕;

（6）檢驗(yàn)技術(shù)要求根據(jù)GB/T10205-2000中的有關(guān)條款執(zhí)行;

（7）使用要求、試驗(yàn)項(xiàng)目與方法符合《水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（JTS257-2008）中的有關(guān)內(nèi)容。

4.2 閥門檢修工程

根據(jù)龍洲垸船閘設(shè)備特點(diǎn)采用以下施工流程：閥門井蓋板拆除→拆除閥門吊桿→舊閥門吊出門槽→閥門軌道鑲面板檢查和磨損檢測→閥門主側(cè)滾輪磨損檢測→閥門止水橡皮檢查或更換→閥門防腐→昂落閥門→閥門吊桿安裝→試門調(diào)整→恢復(fù)閥門井蓋板。

4.2.1閥門吊桿拆除及吊出閥門

拆除門限位，將閥門提升到最高位置，打開閥門井蓋板，操作工下到閥門二層平臺(tái)頂部，在機(jī)房吊點(diǎn)位置懸掛兩只5t電動(dòng)葫蘆，在閥門兩側(cè)裝上卸扣，通過千斤與電動(dòng)葫蘆連接，用2t手拉葫蘆及鋼絲繩捆綁住最下一節(jié)吊桿作保險(xiǎn)裝置，用扳手拆除閥門最下一節(jié)吊桿與上一節(jié)吊桿的連接，然后拆除最下一節(jié)吊桿與閥門吊座的聯(lián)接，收緊兩葫蘆使最下一節(jié)吊桿移出閥門槽，此時(shí)閥門吊座與吊桿不聯(lián)接，啟動(dòng)閥門井處的兩只5t的電動(dòng)葫蘆，把閥門緩慢上提，直至閥門底部高出檢修平臺(tái)，用方木或工字鋼放置在閥門槽檢修平臺(tái)處，通過電動(dòng)葫蘆讓閥門緩慢降落置在方木或工字鋼上，抄平抄穩(wěn)閥門，采用拆除第一節(jié)吊桿的方法用2t手拉葫蘆拆除閥門其它吊桿，為安全起見，閥門頂部兩側(cè)的5t葫蘆不拆除，用作保險(xiǎn)。

4.2.2吊落閥門及調(diào)試

落門前，全面清理打掃門槽周圍及止水埋件表面，不得有任何妨礙閥門運(yùn)行的障礙物，同時(shí)對(duì)起吊設(shè)備及止水橡皮螺栓的緊固程度進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)條件均具備時(shí)方可進(jìn)行落閥，吊落閥門時(shí)，啟動(dòng)電動(dòng)葫蘆，牽引閥門下落，門槽兩側(cè)站人扶正閥門，開始進(jìn)槽時(shí)注意門上止水不能與胸墻及軌道相碰，始終保持閥門垂直下落，注意左右側(cè)方向及間距，閥門主滾輪進(jìn)槽接近到軌道時(shí)后，應(yīng)緩慢下落，用撬棍找正閥門，讓滾輪順著軌道自由下落，控制好電動(dòng)葫蘆速度，閥門落到位后，檢查頂、底、側(cè)止水與止水埋件的間隙，用塞尺檢查間隙的尺寸，止水過緊或間隙過大，需把閥門重新提升至門槽頂進(jìn)行橡皮調(diào)整，重新再落閥門檢查止水間隙，直至止水橡皮與止水件間隙在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

隨后將閥門落至清理干凈的底止水槽鋼上，從底到頂?shù)捻樞虬验y門吊桿安裝好，使閥門與啟閉機(jī)聯(lián)接，用啟閉機(jī)對(duì)閥門上下運(yùn)行進(jìn)行全面調(diào)試，全行程開關(guān)閥門運(yùn)行不少于3次，主要檢查閥門主側(cè)滾輪運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，無異常響聲及振動(dòng)，閥門上下起落平穩(wěn)。限位開關(guān)動(dòng)作靈敏準(zhǔn)確，閥門開關(guān)到位正確，各止水橡皮壓縮量及間隙符合要求，止水橡皮在起落過程中無損傷及撕裂現(xiàn)象，調(diào)試結(jié)束后，對(duì)所有部件如吊耳、鉸點(diǎn)、止水螺栓緊固情況進(jìn)行全面檢查應(yīng)符合要求。

4.3 啟閉機(jī)檢修工程

4.3.1龍洲垸船閘上游左側(cè)油缸拆卸方案設(shè)計(jì)

（1）技術(shù)難點(diǎn)分析。龍洲垸船閘故障油缸布置于船閘上游左側(cè)機(jī)房內(nèi)部。機(jī)房設(shè)計(jì)為5面封閉式混凝土結(jié)構(gòu)。限于現(xiàn)場環(huán)境約束，考慮施工經(jīng)濟(jì)成本，不可拆除機(jī)房墻面或屋頂將油缸運(yùn)出。

（2）方案措施。利用啟閉機(jī)房頂?shù)醐h(huán)，使用葫蘆將油缸起吊，側(cè)面利用鋼絲繩將油缸橫拉放倒，拆除機(jī)房北面窗戶，汽吊吊出。

4.3.2龍洲垸船閘上游左側(cè)油缸拆卸具體步驟

（1）啟閉機(jī)房閥門油缸頂處主梁頂?shù)醐h(huán)切除。拆除內(nèi)置式開度儀并做好防護(hù)。主梁與褸板接合部開孔，鋼絲繩環(huán)箍主梁并固定，將手動(dòng)葫蘆懸撲在鋼絲繩上。打入膨脹螺栓并固定鋼板，在鋼板上焊接U型環(huán)，用于固定鋼絲繩及手動(dòng)葫蘆;

（2）將閥門關(guān)閉至全關(guān)位，將吊桿系統(tǒng)與啟閉機(jī)脫離并固定。將啟閉機(jī)開至最大開度位，并將活塞桿與油缸通過細(xì)鋼絲繩綁定，便于拆卸吊裝;

（3）拉緊手動(dòng)葫蘆、鋼絲繩等安全保障設(shè)施，切斷電源并拆除控釗線路。清點(diǎn)檢查吊裝機(jī)具，將5t平車移到合適位置，并墊上枕木;

（4）拆除與啟閉機(jī)油缸相聯(lián)結(jié)的各種元器件（油管及電線等）;

（5）拆除啟閉機(jī)支架與預(yù)埋件的連接螺栓，并通過懸掛在主梁鋼絲繩上的兩個(gè)手動(dòng)葫蘆將啟閉機(jī)油缸、活塞桿及支架整體吊出啟閉機(jī)地面高程;

（6）通過地面上U型環(huán)及手動(dòng)葫蘆將整體結(jié)構(gòu)臥倒在地面5t平車的枕木上并將支架結(jié)構(gòu)與油缸活塞桿等脫離;

（7）將啟閉機(jī)油缸及活塞桿固定在平車上，通過平車移動(dòng)出房外（窗戶位置以拆除），用50t汽車吊吊離。

4.4 新油缸安裝及試運(yùn)行

（1）油缸安裝應(yīng)符合《水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（JTS257-2008）的有關(guān)規(guī)定，并嚴(yán)格按總體布置圖上的尺寸進(jìn)行;

（2）焊縫采用間斷貼角焊，加筋板遇交叉焊縫時(shí)切角，焊縫高度為6mm;

（3）機(jī)架頂、底面應(yīng)平整，無翹曲變形;

（4）中心位置允許偏差為2mm;

（5）表面涂漆防腐處理;

（6）啟閉機(jī)裝配前用汽油把零件清洗干凈，上下法蘭的緊固螺栓的螺紋沒有凹陷和斷裂，局部微小的崩扣不超過兩處;裝配時(shí)無碰傷、擦毛零件表面，各緊固件對(duì)稱擰緊。裝配后保證各部位運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，無卡阻和爬行現(xiàn)象。

5 結(jié)語

本文結(jié)合江漢運(yùn)河龍洲垸船閘啟閉機(jī)檢修工作實(shí)際，針對(duì)船閘啟閉機(jī)檢修及油缸更換等具體工作展開論述，對(duì)相關(guān)技術(shù)方案及要點(diǎn)進(jìn)行探索。龍洲垸船閘大修通航以來，液壓啟閉機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，信號(hào)準(zhǔn)確，工況良好，經(jīng)受住了實(shí)踐考驗(yàn)，對(duì)其它船閘液壓啟閉機(jī)檢修具有一定的借鑒意義。

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