萬 泉 冷 明

(江蘇省江都水利工程管理處，江蘇 揚(yáng)州 225200)

1 概 述

水閘是水利工程體系中重要的控制性建筑物，是科學(xué)管理和調(diào)度洪水、保障水資源供給的主要手段之一。江蘇省是全國水閘工程最多、門類最全的省份之一[1]。在我省眾多水閘工程中，液壓式啟閉機(jī)雖不如卷揚(yáng)式、螺桿式啟閉機(jī)運(yùn)用廣泛，但也較為普遍。在日常輸油管路檢修維護(hù)過程中，檢修人員經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在回油管路閥組接頭、三通等處出現(xiàn)滲漏油，拆開回油管路時(shí)，管內(nèi)存在大量積油外溢現(xiàn)象，造成管路檢修維護(hù)困難，進(jìn)而給水閘的安全運(yùn)行帶來較為嚴(yán)重的危害。如何有效解決上述問題，避免液壓油的無故滲漏，保障液壓輸油設(shè)備檢修維護(hù)的順利實(shí)施，一直是工程管理者認(rèn)真思考和亟需解決的問題。本文以江蘇省江都水利工程管理處唯一一座采用液壓?jiǎn)㈤]方式的大型水閘——金灣閘液壓系統(tǒng)為例，探討了在其油箱頂部液壓系統(tǒng)回油母管上增設(shè)真空破壞閥、阻斷虹吸現(xiàn)象產(chǎn)生的技術(shù)路線和實(shí)施方案。

2 工程概況

淮河入江水道金灣閘位于揚(yáng)州市生態(tài)科技新城與江都區(qū)交界的金灣河上，系淮河入江水道控制工程之一，它與萬福閘、太平閘共同構(gòu)成淮河入江水道最后一級(jí)控制性建筑物。金灣閘共22孔，每孔凈寬6m，閘室總寬為157.2m，設(shè)計(jì)流量3200m3/s，屬于大(2)型水閘、2級(jí)建筑物，具有排洪、蓄水、引潮等方面綜合效益[2]。該閘采用22臺(tái)套液壓式啟閉機(jī)(油缸型號(hào)：QPPYⅡ-2×36t/2×22.5t)、3只儲(chǔ)油油箱、9臺(tái)油泵電機(jī)(型號(hào)：160SCY14-1B)，以及輸油管道(進(jìn)、回油管路)、控制閥組、干式變壓器、高低壓開關(guān)柜等液壓及變配電系統(tǒng)設(shè)備。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)管路布置見圖1，油箱管路俯視見圖2。

圖1 金灣閘液壓?jiǎn)㈤]機(jī)管路布置

圖2 金灣閘油箱管路俯視

3 造成液壓系統(tǒng)回油管路檢修維護(hù)困難的危害和原因分析

3.1 危害

自2004年金灣閘液壓系統(tǒng)改造后，因回油管路檢修功能未優(yōu)化設(shè)計(jì)，檢修人員更換回油管路密封圈，對(duì)管路進(jìn)行檢修維護(hù)時(shí)，都因回油管伸入油箱內(nèi)部過深，一旦拆開低位管路閥組接頭和三通，管內(nèi)大量液壓油外溢，造成回油管路檢修維護(hù)困難，給工程的正常運(yùn)行帶來較為嚴(yán)重的危害和安全隱患：液壓油外溢造成油箱內(nèi)儲(chǔ)油量大幅減少，若低于下限油位，直接影響液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的正常啟閉；滲漏油的部位易附著灰塵、黏附油污，極大影響設(shè)備外觀，給檢修人員的檢修維護(hù)帶來困難；滲漏的液壓油造成較大經(jīng)濟(jì)損失和浪費(fèi)，對(duì)河道水體及周邊環(huán)境帶來較為嚴(yán)重的污染。

3.2 原因分析

運(yùn)行管理單位技術(shù)人員針對(duì)這一情況，認(rèn)真分析產(chǎn)生回油管路滲漏油、管內(nèi)積油外溢進(jìn)而造成檢修困難的原因：由于油箱內(nèi)液壓油液面高于回油管路內(nèi)液壓油液面，存在一定高度差(約1.5m)，管內(nèi)最高點(diǎn)液壓油在重力作用下往低位管口處移動(dòng)，在回油管內(nèi)部形成負(fù)壓真空，導(dǎo)致油箱內(nèi)的液壓油被吸進(jìn)回油管內(nèi)，產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象[3](見圖3)。

4 處置液壓系統(tǒng)回油管路檢修維護(hù)困難的技術(shù)路線

第一種技術(shù)路線：檢修人員在檢修維護(hù)液壓系統(tǒng)回油管路時(shí)，在回油母管、支路管道閥組接頭和三通下放置接油盆，拆開各回油管路接頭、三通，人為直接破壞管內(nèi)負(fù)壓真空，讓管內(nèi)積壓的液壓油自然溢出。待液壓油流淌干凈后，再行對(duì)液壓系統(tǒng)各回油管路進(jìn)行檢修。這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且釋放管內(nèi)積壓的液壓油時(shí)，需要檢修人員精神高度集中，小心謹(jǐn)慎地拆卸接頭和三通，防止管內(nèi)積壓的油液猛然噴出，造成液壓油的大量浪費(fèi)，并給檢修人員的身體健康帶來不利影響，污染周邊環(huán)境。

第二種技術(shù)路線：針對(duì)人工拆卸管路釋放液壓油、直接破壞管內(nèi)負(fù)壓真空這一技術(shù)路線的缺點(diǎn)和帶來的不利因素，技術(shù)人員考慮到回油管路為低壓管道，擬在回油母管上方段設(shè)置截止閥，依靠閥杠壓力，使閥瓣密封面與閥座密封面緊密貼合，阻止介質(zhì)(液壓油)回流。但經(jīng)仔細(xì)分析后，發(fā)現(xiàn)如要設(shè)置截止閥，必須采用截?cái)嘀睆?02mm的回油母管、焊端連接截止閥這一技術(shù)路線，該技術(shù)路線對(duì)原回油管路的改動(dòng)破壞較大，焊端連接施工工藝相對(duì)復(fù)雜(焊端連接需對(duì)焊接部位進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后熱處理)，對(duì)施工人員的焊接技術(shù)提出較高要求(焊縫嚴(yán)密，避免脫焊、漏焊)。

第三種技術(shù)路線：綜合比較以上兩種技術(shù)路線，技術(shù)人員經(jīng)理論研究、查閱工程圖紙、多方調(diào)研，最終確定了“在油箱頂端液壓系統(tǒng)回油母管駝峰上方增設(shè)結(jié)構(gòu)較為緊湊的真空破壞閥(對(duì)回油管路的改動(dòng)較小)，阻斷虹吸現(xiàn)象產(chǎn)生”技術(shù)路線，采取相應(yīng)措施，有效地解決了上述問題。

5 處置液壓系統(tǒng)回油管路檢修維護(hù)困難的技術(shù)措施

5.1 真空破壞閥原理

發(fā)生虹吸現(xiàn)象時(shí)，由于回油管內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓真空，面臨液壓油反流風(fēng)險(xiǎn)。通過增設(shè)真空破壞閥，打開閥門密封件，將外界大氣引入回油管，由于外界大氣壓與回油管內(nèi)部壓力存在壓差作用，外界空氣的介入讓回油管內(nèi)部壓強(qiáng)升高，迫使管內(nèi)液壓油斷開，重新壓入油箱內(nèi)，進(jìn)而破壞了虹吸現(xiàn)象。

5.2 真空破壞閥選型

真空破壞閥是阻斷虹吸現(xiàn)象產(chǎn)生的核心部件。它是一種能自動(dòng)消除給水(油)管道內(nèi)真空、有效防止虹吸回流的裝置，分為大氣型、壓力型和軟管型[4]。大氣型真空破壞閥，一種可在給水(油)管內(nèi)壓力小于大氣壓時(shí)導(dǎo)入大氣的閥體，適用于其下游管道上不設(shè)置可關(guān)斷閥門且出口無回壓可能的場(chǎng)所；壓力型真空破壞閥，一種在給水(油)管道內(nèi)失壓至某一設(shè)定壓力時(shí)先行斷流，繼后產(chǎn)生真空時(shí)導(dǎo)入大氣防止虹吸回流的閥體，適用于連續(xù)壓力工況；軟管型真空破壞閥，一種專用連接軟管的閥體，適用于下游專門連接軟管且可能產(chǎn)生虹吸回流和低背壓回流的場(chǎng)所。

由于金灣閘回油管道內(nèi)部與外界大氣壓存在壓差，需一定壓力介入回油管內(nèi)，迫使管內(nèi)液壓油斷開，破壞管內(nèi)虹吸，因此排除大氣型真空破壞閥，而軟管型真空破壞閥適合設(shè)置在給水(油)管道出口連接的柔性管道上，不適合連接在硬質(zhì)管路上，所以此次技術(shù)改造選擇壓力型真空破壞閥，綜合考慮成本因素，優(yōu)化選擇Q11F-16P DN20低壓球閥，其主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 Q11F-16P DN20低壓球閥主要技術(shù)參數(shù)

5.3 真空破壞閥增設(shè)措施

分別拆卸下三只油箱頂部液壓系統(tǒng)回油母管，在管道駝峰上方(最高點(diǎn))鉆開直徑16mm的孔洞(對(duì)回油母管的破壞較小，且易于焊接操作)、焊接底座，纏繞生膠帶后，螺接安裝三只真空破壞閥(低壓球閥，型號(hào)：Q11F-16P DN20)。檢修人員隨后在對(duì)回油管路進(jìn)行檢修前，打開閥門密封件，將外界大氣壓力引入管內(nèi)，破壞負(fù)壓真空，阻斷虹吸現(xiàn)象的產(chǎn)生，其安裝見圖4。

圖4 金灣閘回油管路真空破壞閥增設(shè)示意圖(圖中虛線方框內(nèi)為真空破壞閥增設(shè)位置)

6 結(jié) 語

經(jīng)檢修人員多次試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)檢查，通過在油箱頂端液壓系統(tǒng)回油母管駝峰上方增設(shè)真空破壞閥，有效阻斷虹吸現(xiàn)象產(chǎn)生，回油管路閥組接頭、三通等處無滲漏，管內(nèi)積油外溢現(xiàn)象徹底消除，實(shí)現(xiàn)了此次技改的目標(biāo)和初衷。該技術(shù)路線和措施技術(shù)成熟、使用可靠、故障率低、經(jīng)濟(jì)適用，適合于直升式平面閘門、弧形閘門、翻板閘門、橫拉閘門等閘門型式的液壓式啟閉機(jī)的安全運(yùn)行和系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)；不僅可以在水閘啟閉機(jī)械中推廣運(yùn)用，還可應(yīng)用于升降機(jī)、鑿巖機(jī)、甲板起重絞車等其他工程領(lǐng)域裝配有液壓傳動(dòng)裝置的機(jī)械設(shè)備。下一步，將根據(jù)該裝置在金灣閘工程的實(shí)際使用情況，進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷完善優(yōu)化，努力提升工程設(shè)備維養(yǎng)水平，確保工程運(yùn)行安全。