調(diào)速器液壓系統(tǒng)滲漏原因分析及處理

蘇　果，胡廣磊，張　平

（湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長沙 410004）

調(diào)速器液壓系統(tǒng)滲漏原因分析及處理

蘇果，胡廣磊，張平

（湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長沙 410004）

摘要：基于五強溪電廠5號機組調(diào)速器改造及機組檢修過程中發(fā)現(xiàn)的問題及處理方法，對液壓系統(tǒng)滲漏的原因進行了比較全面的分析并提出了相應的處理方法，并在液壓系統(tǒng)檢修及管路改造中得到應用，取得良好效果。

關鍵詞：液壓系統(tǒng)；滲漏；原因分析；處理方法

1　前言

液壓系統(tǒng)漏油是液壓傳動與控制技術和電氣傳動技術相比的主要缺陷之一，它不僅造成油資源的浪費，影響機電產(chǎn)品的外觀，還導致系統(tǒng)效率降低。調(diào)速器液壓系統(tǒng)是水輪發(fā)電機組的心臟和血管，調(diào)速器位于手動或自動工況，當主供油管開啟充壓力油時，液壓元件或整機呈現(xiàn)內(nèi)部串油或外部跑、冒、滴、漏、滲油現(xiàn)象，影響外觀及文明生產(chǎn)達標，嚴重時造成油泵啟動頻繁，耗費電能，并引起空氣滲入，造成漂移（機組靜態(tài)、空載或運行，自動平衡狀態(tài)下，調(diào)速器輸入頻率信號不變，電液轉換器、引導閥及主配壓閥呈現(xiàn)緩慢單向或微小位移，偏移原有平衡位置）、爬行（機組靜態(tài)、空載或運行，自動平衡狀態(tài)下，調(diào)速器輸入頻率信號不變，接力器等幅或非等幅、周期或非周期地無規(guī)則往復位移，動幅小，約1%左右）、擺動（機組空載、單機或并列運行，自動平衡狀態(tài)下，導葉接力器周期或非周期、等幅或非等幅低頻往復位移，動幅較大，約＞1%）和震動（機組開機前充油或運行，導葉接力器不動，主配壓閥強烈等幅周期或非周期快速往復位移，導致杠桿、油管抖動并伴有響聲，動幅小，頻率有幾十赫茲），影響調(diào)節(jié)穩(wěn)定性及安全運行。

2　管路滲漏

管路滲漏主要是由于焊接工藝與設計要求不符、焊接質(zhì)量問題、焊接變形、裝配不當及疲勞破壞等原因?qū)е碌摹?/p>

2.1焊接

2.1.1焊接工藝與設計要求不符

不同的焊接方法有不同的焊接工藝。焊接工藝主要根據(jù)被焊工件的材質(zhì)、牌號、化學成分，焊件結構類型，焊接性能要求來確定。焊接方法的種類非常多，如手弧焊、埋弧焊、氬弧焊、氣體保護焊等。焊接工藝確定后還需制定焊接參數(shù)，如焊條類型、直徑、電流、電壓、焊接電源種類、電源接法、焊接層數(shù)、道數(shù)檢驗方法等。如果焊接工藝和焊接參數(shù)選擇不當，達不到設計要求，會導致嚴重的工程質(zhì)量問題。在液壓系統(tǒng)這種對焊接要求較高的工程中，有必要對焊接工藝和焊接參數(shù)進行細化管理，制定焊接專項施工方案，根據(jù)具體情況選擇焊接工藝和焊接參數(shù)。

2.1.2焊接質(zhì)量問題

焊接過程中產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因有很多，常見的有氣孔、夾渣、咬邊、未焊透、未融合、焊接裂紋、焊瘤、弧坑等。焊接缺陷的存在對壓力鋼管是非常危險的，因此一旦發(fā)現(xiàn)缺陷要及時進行修正。對于氣孔的修正，特別是對于內(nèi)部氣孔，確認部位后，應清除全部氣孔缺陷，并使其形成相應坡口，然后再進行焊補;對于夾渣、未焊透、未熔合的缺陷，也同樣需要清除缺陷，然后按規(guī)定進行焊補；對于裂紋，應先仔細檢查裂紋的始、末端和裂紋的深度，然后再清除缺陷。無論采用何種方法消除裂紋缺陷，都應使其形成相應坡口，按規(guī)定進行焊補。

2.1.3焊接變形

在壓力鋼管焊接過程中，由于現(xiàn)場作業(yè)，拘束條件，以及壓力鋼管結構不均勻變相，冷卻，加熱等原因，導致很容易在焊接接頭內(nèi)產(chǎn)生瞬態(tài)變形和瞬態(tài)熱應力，尤其是焊縫橫向收縮，導致管路整體變形，變形量較大時，強行安裝會產(chǎn)生非常大的集中應力，導致壓力管道焊縫拉裂或在運行中很快產(chǎn)生疲勞破損，嚴重影響到壓力鋼管的安裝焊接性能，存在較大的安全隱患。五強溪電廠5號機組調(diào)速器改造接力器主供油管有兩節(jié)鋼管焊接變形較嚴重，其中一節(jié)裝配時發(fā)現(xiàn)兩個法蘭盤成倒V字形，裝配后漏油較嚴重，另有一條焊縫底部拉裂。

有效的降低壓力鋼管的收縮應力和焊接變形是非常重要的。應該采取定位焊點焊的方式，且為了大幅度降低對結構變形不利的約束和確保先焊接的部分可以自由收縮，壓力鋼管的焊接順序應該從構件受周圍約束較大的部位開始，然后再逐漸地向約束較小的部位推進。焊接變形和焊接質(zhì)量會受到焊接人員水平的直接影響，水平高超的焊工在執(zhí)行線能量范圍方面會更堅決、靈活，也可以大幅度減低焊縫返修次數(shù)與數(shù)量，因此焊工水平的高低直接影響到焊接質(zhì)量的好壞，選擇一個好的焊工也是非常重要的。

有些管路焊接問題在裝配調(diào)試時難以發(fā)現(xiàn)，但由于作業(yè)過程中的振動、沖擊作用，這種缺陷就被暴露出來，故應注意磨合期的滲漏情況，及早發(fā)現(xiàn)、及時處理。

2.2裝配

對于整個機械液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性運行而言，液壓管路的設計和裝配對它的穩(wěn)定性也有相當嚴重的影響，所以，在安裝時一定按照它的設計原則進行。首先，在系統(tǒng)的設計中優(yōu)先考慮大口徑的管路或是選擇靠近配管支架中內(nèi)側的管路，因為，工廠中的管路一般都是以水平和垂直這兩種方式進行排列的，因此，它的連接和后期的保護工作都非常方便。在平行或交叉的管路之間都要保持一定的距離，并且管路中的液體也應都達到液體壓力的相應標準，一般也不能低于最初設計的相關要求。法蘭也應安裝在管路之間有弧度的部分，并用電焊將法蘭與接頭焊老，震動比較強的部分要加入減振器，在軟管道安裝過程中，在擰螺紋時，也不要將軟管進行扭曲，如果不能確定，就要觀察軟管上的劃線，并且，管路的最高點要有排氣的裝置，管路的設置完成后，不要將其他的重力物固定在其支撐的部位上。

在裝配過程中，要對密封件進行仔細檢查，由于密封槽深度或?qū)挾取⒀b密封圈的孔尺寸超差或因加工問題而造成失圓、本身有毛刺或有洼點、鍍鉻脫落等，密封件就會有變形、劃傷、壓死或壓不實等現(xiàn)象發(fā)生，使其失去密封功能，將使零件本身具有先天性的滲漏點，在裝配后或使用過程中發(fā)生滲漏。同時，安裝過程中要防止密封面碰撞損傷。

2.3疲勞老化破壞

管路在安裝過程中會產(chǎn)生大小不等的應力，而降低管路的強度。在高速的振動和沖擊下，管路容易產(chǎn)生裂紋，從而發(fā)生系統(tǒng)性的滲漏現(xiàn)象。如果管路在長期作業(yè)的情況下，它所受到的液壓也非常大，管內(nèi)也會產(chǎn)生較多地污垢，從而使得管路因管內(nèi)的污染物導致磨損和大量的腐蝕。在機電設備的電力震動下，就會使得機械的管路系統(tǒng)出現(xiàn)大量的腐蝕點和缺陷處，使得應力集中這一點上，造成管路的應力疲勞，從而出現(xiàn)斷裂、破壞的滲漏現(xiàn)象。

3　管接頭滲漏

3.1管接頭

液壓系統(tǒng)在管接頭處容易形成漏點，主要原因包括所用管接頭的類型與使用條件不符，管接頭的結構設計不合理，管接頭的加工質(zhì)量差，不起密封作用，壓力脈動引起管接頭松動，螺栓蠕變松動后未及時擰緊，管接頭擰緊力矩過大或不夠。五強溪電廠調(diào)速器過速擺及漏油箱等處所接管路采用的是卡套式接頭，在檢修過程中發(fā)現(xiàn)，卡套式接頭滲漏處理比較麻煩，擰緊力矩不夠難以達到止漏的目的，力矩過大又容易損壞絲口，使?jié)B漏更嚴重。在調(diào)速器管路改造中逐漸用E-O型管接頭取代卡套式接頭，防滲漏效果比較好且便于檢修。

3.2密封圈選擇或安裝不當

平面接口大多采用O型圈、耐油橡膠板、耐油橡膠石棉板、描圖紙、羊毛氈、鋼板紙、羊皮紙、平面密封膠等密封。密封的選擇應根據(jù)具體的使用環(huán)境及條件來選擇，密封選擇不當最容易導致滲漏的發(fā)生。在此，以O型密封圈為例來說明密封滲漏的原因。采用O形密封圈造成泄漏的原因大致有下述幾個：一是O型圈裝配不到位，兩平面連接時沒壓平，或有切口等；二是盡管O型圈裝配位置正確，但由于兩平面緊固力不夠，O型圈未壓實，彈性變形量不夠，壓力油將O型圈沖破：三是組裝時應由O型圈密封的兩通道口錯位;四是O型圈的固定止口槽過深，兩平面盡管有足夠的結合力，但由于0型圈彈性變形量不夠，造成泄漏。由前兩種原因造成的泄漏，應更換O型圈，重新按正確的方法進行裝配。由第三種原因造成的泄漏，應調(diào)整兩接合件的相對位置，使兩通道在同一中心線上。若無法調(diào)整好，則需擴大O型圈止口，更換大一點的O型圈。對付第四種情況造成的泄漏，應在不影響通道口徑的情況下，選用外徑相同，截面直徑粗一點的O型圈。若對通道有影響或一時沒有合適的O型圈，則可切削加工有O型圈止口的平面，加工量應按平面O型圈槽的標準測量確定，但其平面的平整及光潔度應符合要求，且要保證結構的剛度。

無論什么材料的平面墊片密封發(fā)生泄漏時，都應檢查墊片破損、變形、老化及墊片兩面雜物的情況，還應檢查兩接合面的平整度及光潔度是否符合要求，結構是否有足夠的剛性。

3.3密封圈磨損或老化

密封件與運動件之間的長時間摩擦，會使密封件造成磨損，特別是有雜質(zhì)的油液，會使密封件加大磨損而造成漏油。密封件工作時間長，受到各種腐蝕而老化，降低了密封性能，也是造成泄漏的常見原因。對密封（特別是滑動密封）定期進行檢查和更換能有效的防止?jié)B漏。

4　液壓系統(tǒng)內(nèi)漏

液壓系統(tǒng)的內(nèi)漏也是一個比較嚴重的問題，而且在運行和檢修過程中難以發(fā)現(xiàn)。液壓元件如壓油泵、油缸、閥組等存在很多間隙密封，由于設計、制造、裝配誤差、磨損不均和元件在工作中變形等原因而產(chǎn)生的縫隙會因磨損而逐漸加大，因此泄漏量必然增加，直接影響工程機械的正常運行。液壓系統(tǒng)中常見的縫隙形式有3種：①楔形縫隙。主要是因為兩配合平面的平行度低、磨損不均或裝配不當形成的。②平面縫隙。如齒輪泵端與泵體之間的縫隙，齒輪端面與端蓋間的縫隙等。③環(huán)形縫隙。產(chǎn)生于柱塞和柱塞之間、換向閥的閥芯與閥孔之間，以及液壓缸活塞與缸體之間等。

造成內(nèi)漏的主要原因是：縫隙控制不當、液壓油過熱與變質(zhì)、密封圈硬化膨脹等?？p隙控制必須從設計、制造、裝配、使用條件和管理等多方面進行綜合研究，這是解決內(nèi)漏的關鍵。

5　液壓油問題導致滲漏

液壓油是液壓系統(tǒng)極其重要的組成部分，液壓油質(zhì)量的好壞對液壓系統(tǒng)的影響很大。油污染和油溫過高會使液壓系統(tǒng)損壞，造成較嚴重的滲漏。

5.1油污染

5.1.1氣體污染

在大氣壓下，液壓油中可以溶解1 0%左右的空氣，在液壓系統(tǒng)的高壓下，在油液中會溶解更多的空氣或氣體。產(chǎn)生的氣泡將隨液體從低壓區(qū)進入高壓區(qū)，在高壓區(qū)氣泡會急劇收縮，凝結，其周圍的液體以極高的速度沖向原氣泡所占空間，產(chǎn)生頻率很高、瞬間壓力很大的沖擊波，沖擊葉輪和泵殼，發(fā)生噪音引起震動，即汽蝕現(xiàn)象。汽蝕時傳遞給葉輪及泵殼的沖擊波，加上液體中微量溶解的氧對金屬化學腐蝕的共同作用，在一定時間后，可使其表面出現(xiàn)斑痕及裂縫，甚至呈海綿狀逐步脫落；發(fā)生汽蝕時，還會發(fā)出噪聲，進而使泵體振動；同時由于蒸汽的生成使得液體的表觀密度下降，于是液體實際流量、出口壓力和效率都下降，嚴重時可導致完全不能輸出液體。在5號機調(diào)速器調(diào)試實驗過程中，由于壓油泵頻繁啟動，導致回油箱中透平油氣泡較多，壓油泵在運行過程中發(fā)出異響，震動很大。這種情況下，汽蝕現(xiàn)象非常嚴重，對設備的耗損也非常大。因此，建議調(diào)速器的調(diào)試試驗不要集中到一起做，降低汽蝕現(xiàn)象，減少設備的損傷。

5.1.2顆粒污染

顆粒污染:液壓油缸中的活塞桿裸露在外直接和環(huán)境相接觸，雖然在導向套上裝有防塵圈及密封件等，但也難免將塵埃、污物帶入液壓系統(tǒng)，加速密封件和活塞桿等的劃傷和磨損，從而引起泄漏，同時顆粒污染為液壓元件損壞最快的因素之一。在檢修過程中發(fā)現(xiàn)，5號機接力器油缸有數(shù)條較深的劃痕，直接導致接力器保壓能力下降，接力器動作頻繁，工作效率低，后研究決定更換受損油缸。

5.1.3水污染

由于工作環(huán)境潮濕等因素的影響，可能會使水進入液壓系統(tǒng)，水會與液壓油反應，形成酸性物質(zhì)和油泥，降低液壓油的潤滑性能，加速部件的磨損，水還會造成控制閥的閥桿發(fā)生粘結，使控制閥操縱困難，劃傷密封件，造成泄漏。一般的液壓系統(tǒng)油與空

氣接觸的部位會裝設空氣濾清器，由變色硅膠吸收空氣中的水分。因此，應定期觀察硅膠的顏色變化，并及時更換。

5.2油溫過高

油溫過高往往會造成液壓系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，對機械設備運行造成不利影響。它可使油液粘度下降或變質(zhì)，使內(nèi)泄漏增大；溫度繼續(xù)增高，會造成密封材料受熱后膨脹，增大了摩擦力，使磨損加快，使軸向轉動或滑動部位很快產(chǎn)生泄漏。密封部位中的O形圈也由于溫度高，加大了膨脹和變形造成熱老化，冷卻后已不能恢復原狀，使密封圈失去彈性，從而因壓縮量不足而失效，逐漸產(chǎn)生滲漏。因此控制溫升，對液壓系統(tǒng)非常重要。造成溫升的原因較多，如機械摩擦引起的溫升，壓力及容積損失引起的溫升，散熱條件差引起的溫升等。

6　結束語

液壓系統(tǒng)滲漏是檢修過程中最常見的問題之一，而且難以根治。因此在檢修維護過程中對滲漏問題的處理，需要從焊接裝配、密封選擇安裝、內(nèi)漏、液壓油問題等方面進行綜合分析，并由此提出相應的有針對性的處理方法，才能在常規(guī)的檢修過程中收到比較好的效果。

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中圖分類號：TK730.4+1

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2015）08-0071-04

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.08.021

收稿日期：2015-05-04

作者簡介：蘇果（1989-），男，助理工程師，從事水電廠水輪發(fā)電機組檢修工作。