陳 華， 繆慧麗， 田磊磊

(江蘇省江都水利工程管理處， 江蘇 揚州 225200)

1 概 述

隨著國內(nèi)液壓技術(shù)的發(fā)展，使得液壓啟閉機的類型與性能得到迅速提升。在水利工程特別是水閘的實際運用中，液壓啟閉機與普通啟閉機相比有著啟閉力大，調(diào)速調(diào)向方便，自帶液壓過載保護不易影響電氣控制系統(tǒng)，便于實現(xiàn)自動化控制等方面的優(yōu)勢，因此被廣泛應(yīng)用于水利工程。

但鑒于液壓系統(tǒng)的復(fù)雜性，密封件的高性能要求，泄漏可能造成的污染，檢修專業(yè)技術(shù)要求高，與自動化聯(lián)合調(diào)試診斷的交叉影響等也對水閘運行管理提出不小的挑戰(zhàn)。

2 金灣閘液壓啟閉系統(tǒng)

2.1 工程簡介

金灣閘系淮河入江水道的控制工程之一，屬于大型水閘、Ⅱ級建筑物，具有排洪、蓄水、引潮功能。工程配備22孔實腹式平板鋼閘門，每孔配有56T雙節(jié)頂升式液壓啟閉機2臺(見圖1)。配套液壓系統(tǒng)：采用3只常閉高壓球閥將液壓系統(tǒng)從水閘中間向兩邊分為2套獨立的系統(tǒng)，每套分別控制東、西兩側(cè)各11孔閘門。特別情況下，也可以打開上述3只球閥，使供油母管連通使用。

圖1 柱塞固接立裝雙吊點平面閘門啟閉機示意圖

2.2 單孔閘門啟閉方式

單孔閘門啟閉方式(見圖2)：采用伸縮式單作用柱塞缸液壓啟閉機，壓力油會通過單作用方式進行運作。閘門開啟時通過液壓啟閉機2節(jié)柱塞逐級向上伸出，頂托閘門橫梁實現(xiàn)上升運行，閘門到上限位后自動鎖定。閘門關(guān)閉時，液壓啟閉機2節(jié)柱塞再伸出200 mm，使鎖定脫扣，然后2節(jié)柱塞在閘門的自重下逐級向下縮回油缸，實現(xiàn)閘門下降運行，到下限位后停止。

圖2 單孔閘門液壓系統(tǒng)

2.3 雙節(jié)頂升式啟閉機結(jié)構(gòu)

液壓啟閉機型號：QPPYIII，啟門力2*360 kN，油缸外徑Φ299 mm，油缸內(nèi)徑：Φ263 mm、Φ213 mm，柱塞桿直徑：Φ240 mm、Φ190 mm，工作壓力：8.0 MPa，試驗壓力：12.0 MP，行程：10 800 mm。其中第一節(jié)柱塞桿行程5.35 m，第二節(jié)柱塞桿行程5.45 m。這種雙節(jié)頂升式啟閉機是一種伸縮式單作用柱塞缸結(jié)構(gòu)。

(1)其單作用是指壓力油從唯一的油口(既是進油口也是回油口)進入缸筒，推動柱塞向上運動。其特點是靠液壓力只能實現(xiàn)一個方向的運動，柱塞的回程要靠其自重，對于閘門閉門無需另外的回油管路。

(2)其伸縮式結(jié)構(gòu)[1]主要由缸筒、柱塞桿一、柱塞桿二、上限位一、下限位一、上限位二、下限位二、導向套、端蓋、防塵端蓋及密封件等零部件組成(詳見圖3、圖4)。缸筒與柱塞桿一、柱塞桿二，層層相套，啟門運行時柱塞桿一與柱塞桿二作為整體共同伸出，到達缸筒內(nèi)上限位一即行程至5.35 m，再由柱塞桿二單獨伸出，到達柱塞桿一內(nèi)的上限位二即行程至5.45 m，從而達到啟閉機總行程10.8 m的啟門高度。

圖3 單作用伸縮式柱塞缸部件圖

圖4 單作用伸縮式柱塞缸組裝圖

(3)其適用性表現(xiàn)在柱塞只靠缸筒支承而不與缸筒接觸，這樣缸筒易加工，并可加導向輔助裝置，適于做長行程[1]液壓啟閉機。

(4)其受力特點是工作時液壓缸總受壓，因此剛度必須足夠。

所以金灣閘液壓啟閉機的設(shè)計制造結(jié)合了柱塞式液壓缸的單作用運用方式和伸縮式液壓缸的長行程特點，以兩級頂升的方式來實現(xiàn)閘門開啟。

3 運行中的問題

金灣閘液壓系統(tǒng)油缸使用超過10年，經(jīng)長期運行后普遍存在油缸密封、防塵端蓋漏油情況，且部分啟閉機運行時伴有爬行、啟閉速度不夠、泄漏等現(xiàn)象。

4 問題分析

液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的原因很多，這里不討論人為操作失當、電氣自動化系統(tǒng)故障、液壓系統(tǒng)其它元件故障，僅就故障率最高也是最根本的核心部件——液壓缸進行分析。

4.1 爬行現(xiàn)象

液壓缸的柱塞桿在油壓作用下進行伸出或縮回動作，有時會出現(xiàn)動作速度不均勻，伴有振動和異響，嚴重時還會引起整個液壓系統(tǒng)共振，即產(chǎn)生低速爬行。一般是由于外界空氣進入缸內(nèi)，密封件壓得太緊，柱塞與柱塞桿不同軸，柱塞桿彎曲變形，缸筒內(nèi)壁拉毛，局部磨損嚴重或腐蝕，安裝位置有誤差等原因造成。

4.2 速度不夠

一般是由于缸與柱塞配合間隙過大或O型密封圈破壞，產(chǎn)生內(nèi)泄漏，缸端柱塞桿壓得太緊，摩擦力太大，柱塞桿彎曲使運動阻力增大等原因造成。

4.3 外泄漏

一般是密封圈損壞或裝配不當，柱塞桿表面損傷，缸蓋處密封不良等原因造成。

5 維修

5.1 維修程序

拆缸→零部件清洗→零部件復(fù)測(特別是缸筒內(nèi)孔、銅導向套、柱塞桿、柱塞等零部件表面，根據(jù)復(fù)測結(jié)果確定缸筒內(nèi)孔、銅導向套、柱塞桿、柱塞等零部件的維修方案)→零部件損壞記錄(柱塞桿表面、缸筒內(nèi)孔、柱塞表面、銅導向套等重要零部件表面如有拉傷，需記錄并確定維修)→銹蝕零部件防腐或更新→密封件更新→重新裝缸→出廠驗收(按啟閉機驗收規(guī)范)→現(xiàn)場安裝調(diào)試(根據(jù)拆除的順序逆向進行)→試運行。

5.2 維修的非常規(guī)處理

5.2.1“上限位一”的進油槽改造

在調(diào)試時發(fā)現(xiàn)部分油缸啟閉“頓挫”，特別是啟門速度一直緩慢，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)上限位一的進油槽在配套缸筒內(nèi)的軸向定位因臺階加工面的完好因而是準確的，但周向定位發(fā)生旋轉(zhuǎn)偏移，導致上限位一進油槽與缸筒進油孔連接油路不對正，口徑變小，油量變小，致使速度下降。

檢修中解決兩個問題，一是通過將上限位一在缸筒內(nèi)定位點焊固定，保證進油槽與進油孔的對正及周向定位；二是改造上限位一的進油槽結(jié)構(gòu)(見圖5)，在原油槽處環(huán)形面用銑床加工出腰形孔輔助油槽的新工藝，適當拓寬油路，從而保障通油量。經(jīng)實際試運行，效果良好，解決了金灣閘閘門啟閉過程中啟閉速度緩慢問題。

圖5 上限位一油槽改造示意圖

5.2.2利用測壓接頭加裝排氣旋塞

現(xiàn)在油缸一般是沒有排氣閥的。而設(shè)計規(guī)范[2]中規(guī)定“液壓缸無桿腔和有桿腔應(yīng)設(shè)置排氣裝置”。針對拆卸、安裝造成油缸內(nèi)有殘留空氣，利用油缸法蘭面的測壓接頭加裝排氣旋塞，在試運行時，打開旋塞排出缸內(nèi)殘存空氣，待運行正常后再旋緊旋塞以防噴油，解決啟閉機運行過程中的爬行、抖動問題。

5.2.3鍍鉻工藝

柱塞桿表面有嚴重劃傷或是碰傷后，單獨進行表面拋光已達不到修復(fù)要求，應(yīng)對柱塞桿表面進行重新電鍍處理，按以下工藝方案執(zhí)行。

(1)去除柱塞桿表面鍍層。

(2)外圓珩磨、拋光外圓，保證外徑尺寸公差，表面粗糙度，注意珩磨時溫度對尺寸偏差的影響。

(3)鍍鉻(鍍鉻2次)。

①半成品檢驗，清洗除油。

②裝工裝及導線。

③清洗下鍍鉻槽。預(yù)熱，裝陰極導線，溫度55±2℃,時間20～30 min。

陽極浸蝕，緩慢旋轉(zhuǎn)零件。電流密度10 A/dm2，溫度55±2℃，時間30～45s。

正鍍，緩慢旋轉(zhuǎn)零件。電流密度15 A/dm2，溫度72±2℃，時間360 min，300 min后降溫。

零件起槽砂光。

預(yù)熱，溫度50±2℃，時間20～30 min。

陽極浸蝕，緩慢旋轉(zhuǎn)零件。電流密度10 A/dm2，溫度50±2℃，時間5～10 min。

正鍍，緩慢旋轉(zhuǎn)零件。電流密度15 A/dm2，溫度45±2℃，時間1 560 min。

④起槽→清洗→砂光，進行油煮去氫處理。

⑤檢驗：柱塞桿全長表面乳白鉻、硬絡(luò)層均勻分布，應(yīng)按乳白鉻一層，厚度0.04～0.05 mm，硬鉻一層，厚度0.04～0.05 mm[3]。

(4)外圓鍍后珩磨、拋光外圓，保證外徑尺寸公差，表面粗糙度。注意珩磨時溫度對尺寸偏差的影響。

(5)拋光處理。

①清理電鍍引起的各種毛剌，修磨，修圓倒角接合部。

②再次全面檢查鍍層表面質(zhì)量及厚度。

③外圓拋光達設(shè)計圖紙要求，注意防止工件起吊過程中磕碰。

5.3 油缸檢測

油缸應(yīng)按設(shè)計要求進行打壓試驗，次數(shù)在3次以上。在試驗過程中，如果油缸不出現(xiàn)爬行和卡阻現(xiàn)象，缸筒與缸蓋之間無滲漏，并且油缸沒有內(nèi)泄，即為合格[4]。金灣閘液壓啟閉機油缸總成出廠驗收試驗檢測記錄見表1。

表1 金灣閘液壓啟閉機油缸總成出廠驗收試驗檢測記錄

5.4 現(xiàn)場調(diào)試

金灣閘工作閘門液壓啟閉機現(xiàn)場調(diào)試記錄見表2。

表2 金灣閘工作閘門液壓啟閉機現(xiàn)場調(diào)試記錄

6 結(jié) 語

液壓啟閉機是一套復(fù)雜的控制系統(tǒng)，對其運行管理中發(fā)現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，要綜合分析，甚至解體檢查。通過改進維修工藝方法，經(jīng)試運行及階段性運用檢驗，才能保障其安全穩(wěn)定運行。本次維修中油缸的啟閉緩慢、爬行、抖動現(xiàn)象在其他水利工程液壓系統(tǒng)的運用中也屢見不鮮，但管理單位往往不能很好地解決，此維修案例的實際成功實施也為同類型設(shè)備的故障排查分析與檢修工藝方法提出了新思路。