陳煥忠，唐 偉，王 維

(湖北清江水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，湖北 宜昌 443000)

水布埡電廠1號(hào)機(jī)組油壓裝置1號(hào)組合閥由2個(gè)先導(dǎo)閥和3個(gè)主閥組成。是由武漢能事達(dá)公司自行設(shè)計(jì)制造的ZHF-50C-00-SBY組合閥，具備卸荷、安全、單向截止功能。組合閥工作結(jié)構(gòu)和原理如圖1所示。

組合閥有4個(gè)油口，組合閥進(jìn)油口P，出油口P1和2個(gè)回油口T。P口與油泵的出油口相連，出油口P1與壓力油罐進(jìn)口相連，回油口T1與T2與油箱相連。在先導(dǎo)閥YV1，YV2的控制下，能夠使主閥CV1、CV2完成開(kāi)啟和關(guān)閉的動(dòng)作；CV3為單向閥，在停泵狀態(tài)下由于壓力罐里面的壓力而保持關(guān)閉。

1)卸荷功能。卸荷閥可以使螺桿泵啟動(dòng)時(shí)處于卸荷狀態(tài)，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值后，才停止卸荷，使螺桿泵輸出額定工作壓力和流量的壓力油給壓力油罐，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的空載啟動(dòng)[1-2]。卸荷閥工況由卸荷先導(dǎo)控制閥YV1與主閥CV1組合完成。如圖1所示，油泵啟動(dòng)時(shí)，由于油罐中壓力P1和彈簧力的作用，單向閥CV3處于關(guān)閉狀態(tài)。卸荷先導(dǎo)控制閥YV1是1個(gè)兩位四通的電磁換向閥，初始狀態(tài)時(shí)，電磁鐵斷電，當(dāng)油泵啟動(dòng)時(shí)，YV1仍然斷電，主閥CV1控制腔的壓力油通過(guò)YV1排掉，主閥CV1閥芯打開(kāi)，油泵打上來(lái)的壓力油流過(guò)CV1主油口回到油箱，系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)。當(dāng)油泵啟動(dòng)3～5 s后，YV1電磁鐵得電，換向閥換向，CV1控制腔建立壓力，使CV1閥芯關(guān)閉。從而P口壓力逐漸上升，當(dāng)高于P1壓力時(shí)，頂開(kāi)單向閥CV3向壓力罐供油。停泵時(shí)，油泵停止，卸荷先導(dǎo)控制閥YV1恢復(fù)初始斷電狀態(tài)，使單向閥CV3關(guān)閉，CV1打開(kāi)系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)。

圖1 組合閥工作結(jié)構(gòu)和原理圖

2)安全功能。安全功能由安全先導(dǎo)控制閥YV2和主閥CV2共同完成。假設(shè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，在系統(tǒng)的壓力超過(guò)額定工作壓力時(shí)螺桿泵仍然運(yùn)轉(zhuǎn)，油壓繼續(xù)升高，這時(shí)油壓值超過(guò)YV2的彈簧整定值(水布埡為6.4 MPa)，使YV2動(dòng)作，CV2控制腔的壓力油通過(guò)YV2排油。此時(shí)，在P口壓力作用下，主閥CV2的閥芯被推開(kāi)，P口壓力油被排入回油箱，P口壓力下降，單向閥CV3關(guān)閉，壓力油不再進(jìn)入壓力油罐，壓力油罐的壓力不會(huì)再上升，有效防止由于壓力過(guò)高而損壞元件或造成事故。卸荷壓力值可通過(guò)先導(dǎo)控制閥YV2的彈簧預(yù)緊力來(lái)調(diào)整[3]。

3)單向截止功能。在油泵和壓力油罐之間設(shè)有1個(gè)單向閥CV3。在油泵未啟動(dòng)時(shí)，由于P1壓力的作用，單向閥一直處于關(guān)閉狀態(tài)。油泵啟動(dòng)后，當(dāng)卸荷閥YV1帶電，主閥CV1關(guān)閉后，P口的壓力上升到一定壓力克服單向閥CV3背壓，打開(kāi)單向閥CV3向壓力罐充油。而當(dāng)油泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)P口壓力低于P1口時(shí)，單向閥CV3就會(huì)關(guān)閉，使壓力油罐中壓力油不會(huì)倒流至油泵。

1 背 景

水布埡電廠1號(hào)機(jī)組油壓裝置1號(hào)壓油泵在打油過(guò)程中發(fā)現(xiàn)油泵出口組合閥內(nèi)部出現(xiàn)金屬振動(dòng)并伴有嘯叫聲。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，1號(hào)組合閥振動(dòng)及嘯叫主要發(fā)生在先導(dǎo)卸荷電磁閥(下稱導(dǎo)閥)加載前后，在此時(shí)組合閥從卸載狀態(tài)轉(zhuǎn)為加載狀態(tài)。卸荷閥工況由卸荷先導(dǎo)控制閥YV1與主閥CV1組合完成。如液壓控制原理圖之所示，油泵啟動(dòng)時(shí)，由于油罐中壓力P1和彈簧力的作用，單向閥CV3處于關(guān)閉狀態(tài)。卸荷先導(dǎo)控制閥YV1是1個(gè)兩位四通的電磁換向閥，初始狀態(tài)時(shí)，電磁鐵斷電，當(dāng)油泵啟動(dòng)時(shí)，YV1仍然斷電，主閥CV1控制腔的壓力油通過(guò)YV1排掉，主閥CV1閥芯打開(kāi)，油泵打上來(lái)的壓力油流過(guò)CV1主油口回到油箱，系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)。當(dāng)油泵啟動(dòng)2～3 s后，YV1電磁鐵得電，換向閥換向，CV1控制腔建立壓力，使CV1閥芯關(guān)閉。從而P口壓力逐漸上升，當(dāng)高于P1壓力時(shí)，頂開(kāi)單向閥 CV3 向壓力罐供油轉(zhuǎn)為加載工況。在此過(guò)程中安全閥應(yīng)該完全關(guān)閉，安全閥的泄漏量應(yīng)不大于油泵輸出油量的1%。為確定振動(dòng)及嘯叫缺陷產(chǎn)生的原因及處理方法特進(jìn)行性能試驗(yàn)以驗(yàn)證。

2 試驗(yàn)及目標(biāo)

2.1 確認(rèn)振動(dòng)及嘯叫產(chǎn)生的工況

方法：斷開(kāi)導(dǎo)閥外部直流電源，啟動(dòng)油泵電機(jī)，電機(jī)啟動(dòng)后10 s投入直流電源。

目的：通過(guò)延長(zhǎng)導(dǎo)閥卸載工況的時(shí)間確認(rèn)抖動(dòng)和嘯叫是否會(huì)在此過(guò)程中出現(xiàn)，10 s后投入外部電源確認(rèn)抖動(dòng)和嘯叫是否會(huì)在導(dǎo)閥加載瞬間或運(yùn)行期間出現(xiàn)。

結(jié)論：1號(hào)組合閥抖動(dòng)情況貫穿導(dǎo)閥加載前后兩種工況，振動(dòng)及嘯叫劇烈，持續(xù)時(shí)間為4～5 s。

2.2 確認(rèn)導(dǎo)閥本體狀態(tài)

方法：選取性能完好、準(zhǔn)確的導(dǎo)閥備品更換1號(hào)組合閥的導(dǎo)閥。

目的：在導(dǎo)閥卸載工況下主閥CV1控制腔的壓力油通過(guò)YV1排掉，主閥CV1閥芯打開(kāi)，油泵打上來(lái)的壓力油流過(guò)CV1主油口回到油箱。導(dǎo)閥內(nèi)部是否閥位正確，有無(wú)串油現(xiàn)象存在，這些都是直接影響組合閥運(yùn)行狀態(tài)。

結(jié)論：導(dǎo)閥性能完好，動(dòng)作準(zhǔn)確，無(wú)串油情況。

2.3 確認(rèn)主閥CV1閥性能狀態(tài)

方法：在CV1閥底部適當(dāng)增減尼龍墊圈，間接改變閥體內(nèi)彈簧性能。

目的：在卸載工況下CV1閥在壓力油的作用下閥體內(nèi)部彈簧處于壓縮狀態(tài)，隨著油泵輸出功率的增加，閥體內(nèi)部壓力腔通排油，彈簧壓縮量逐漸增加。在此動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程中CV1閥性能是否穩(wěn)定，是否會(huì)在壓力油及自身彈簧的共同作用下產(chǎn)生振動(dòng)或嘯叫。

結(jié)論：在對(duì)CV1閥內(nèi)部彈簧增減墊圈對(duì)抖動(dòng)無(wú)影響，CV1閥性能完好。

2.4 確認(rèn)組合閥在振動(dòng)及嘯叫過(guò)程中是否存在共振

方法：改變卸載工況下組合閥內(nèi)部CV3閥油流狀態(tài)，通過(guò)調(diào)節(jié)組合閥內(nèi)節(jié)流塞油口調(diào)整內(nèi)部油流狀態(tài)[4]。

目的：破壞油流狀態(tài)，確認(rèn)是否有共振情況存在。

結(jié)論：通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整CV3閥內(nèi)部節(jié)流塞油口會(huì)對(duì)組合閥抖動(dòng)情況產(chǎn)生直接影響，初步確定該處是引起組合閥抖動(dòng)的原因，又因多個(gè)節(jié)流塞開(kāi)度的節(jié)流作用下抖動(dòng)仍存在，故判斷組合閥抖動(dòng)非共振產(chǎn)生。

2.5 確認(rèn)CV3閥工作狀態(tài)

方法：CV3閥是單向截止閥，其插裝閥在壓力油管道內(nèi)壓力油和自身生彈簧共同實(shí)現(xiàn)單相截止功能[5]。CV3閥插裝閥的反向作用力應(yīng)該是其壓力腔P1壓力及彈簧作用力的合力F1。一旦組合閥內(nèi)部壓力油對(duì)插裝閥的作用力F2超過(guò)其反向作用力F1就會(huì)使插裝閥向CV3閥開(kāi)啟方向運(yùn)動(dòng)，壓力油進(jìn)入其壓力腔，在節(jié)流塞的作用下壓力腔壓力上升使F1>F2插裝閥向關(guān)閉方向運(yùn)動(dòng)。在此過(guò)程中通過(guò)增加節(jié)流塞過(guò)油口或CV3閥插裝閥彈簧底部增加尼龍墊圈增加截止壓力的方法改變CV3閥插裝閥壓力腔P1壓力及彈簧作用力，進(jìn)而改變F1影響CV3閥的工作狀態(tài)

目的：改變CV3閥運(yùn)行過(guò)程中插裝閥的由靜止到運(yùn)動(dòng)再到靜止的往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，觀察其對(duì)組合閥振動(dòng)及嘯叫的影響。

結(jié)論：增加節(jié)流塞過(guò)油口或在彈簧底部增加尼龍墊圈增加截止壓力均對(duì)組合閥振動(dòng)及嘯叫有明顯影響。其中在彈簧底部增加尼龍墊圈增加截止壓力的影響更為顯著，在不改變節(jié)流塞過(guò)油口的情況下增加厚度為5 mm的尼龍墊圈(如圖2所示)后組合閥振動(dòng)及嘯叫現(xiàn)象消失。經(jīng)多次油泵打壓試驗(yàn)后可確認(rèn)水布埡電廠1號(hào)機(jī)組油壓裝置組合閥運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)振動(dòng)及嘯叫的缺陷已消除。

圖2 CV3閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖(彈簧、尼龍墊圈、閥芯)

3 試驗(yàn)結(jié)論分析

通過(guò)以上試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CV3閥插裝閥內(nèi)部彈簧出現(xiàn)彈性勢(shì)能衰變，在組合閥運(yùn)行過(guò)程中造成組合閥內(nèi)部壓力P及插裝閥的反向壓力腔P1的壓力產(chǎn)生動(dòng)態(tài)變化，致使插裝閥不能準(zhǔn)確、有效的動(dòng)作，CV3閥處的插裝閥往復(fù)運(yùn)動(dòng)與閥體的撞擊及高速、紊亂的油流經(jīng)過(guò)CV3閥插裝閥油口引起組合閥的振動(dòng)及嘯叫。

4 結(jié) 語(yǔ)

總體來(lái)說(shuō)，水布埡電廠采用的ZHF-50C-00-SBY組合閥，具備集成化程度高、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中維護(hù)工作量較小，穩(wěn)定性較強(qiáng)。此次缺陷是在該組合閥投運(yùn)10多年后才暴露，聯(lián)系到彈簧部件的自身性能變化規(guī)律屬正常情況。通過(guò)此次的缺陷處理及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在對(duì)水布埡電廠4臺(tái)機(jī)組8套組合閥的各插裝閥彈簧進(jìn)行定期更換后組合閥振動(dòng)及嘯叫的情況均未再次出現(xiàn)。