液壓設備油質(zhì)污染的危害及成因分析

□袁士奇 李 建

（河南省燕山水庫管理局）

液壓設備油質(zhì)污染的危害及成因分析

□袁士奇 李 建

（河南省燕山水庫管理局）

文章簡要介紹了燕山水庫液壓啟閉機系統(tǒng)的基本概況，結合作者多年的工作經(jīng)驗和燕山水庫的液壓設備的實際運行情況，主要陳述了液壓油油質(zhì)污染對液壓設備的電磁閥件和泵站機組這兩個重要部件所產(chǎn)生的危害，由此引起的設備故障進行了歸納總結。通過空氣水分、顆粒污染物、機組內(nèi)環(huán)境和設備的密封情況四個方面對造成液壓油油質(zhì)污染的原因進行了成因分析。最后從外因、內(nèi)因以及人為因素等三個方面提出了對液壓油保養(yǎng)的方法技巧和注意事項，提出了要用全面、動態(tài)的眼光分析問題，要從整體出發(fā)排查故障、解決問題。

液壓油；液壓油污染；液壓油保養(yǎng)措施

1 前言

液壓設備是由動力機構提供作用力，利用液壓油傳遞作用力，通過控制機構控制作用力，最后由執(zhí)行機構接受作用力并完成預定動作的機械設備。其中液壓油是液壓設備使用的介質(zhì)，在設備中起著能量傳遞、潤滑、防腐蝕等作用。液壓油品質(zhì)的好壞直接影響著液壓設備的運行工況和使用壽命，也是液壓設備保養(yǎng)工作中的主要方面。

2 工程概況

河南省燕山水庫工程總庫容9.25億m3，整體工程等別和規(guī)模屬于大（2）型，主要任務是以防洪為主，結合供水、灌溉，兼顧發(fā)電等綜合利用。

燕山水庫目前有液壓式啟閉機組8臺，主要應用于各水工建筑物的工作閘門，其中6臺液壓機組位于溢洪道，機組類型均為雙缸雙吊點式弧形鋼閘門液壓啟閉機組，啟門力2×1 600 kN，最大行程6.80 m，設有現(xiàn)地控制或遠程集中控制。無論處于何種控制方式下，啟閉機均可以在動水中全行程啟閉閘門及局部開啟閘門。水庫共設6孔弧形閘門擋水，采用液壓啟閉機操作，設計為一孔一站配置。每套液壓啟閉機設有一套液壓泵站和一對液壓油缸。液壓泵站安裝在啟閉機房內(nèi)，每套液壓泵站設兩臺油泵和電動機組，根據(jù)運行指令和工況輪流啟用，但每個時刻只有一臺處于運行狀態(tài)，一用一備，互為備用。泵站設備布置采用旁置式泵組方案。1臺液壓機組位于泄洪洞，屬于雙缸雙吊點式弧形鋼閘門液壓啟閉機組，泄洪洞進口段設置平板事故檢修閘門和弧形工作閘門各一扇?；⌒喂ぷ鏖l門孔口尺寸6×4.50 m，閘門自重40 t，啟門力2×500 kN，最大行程6 m；還有1臺位于輸水洞出口，類型為單缸單吊點式弧形鋼閘門液壓啟閉機組，輸水洞位于溢洪道右側，其主要任務是提供工業(yè)城市和農(nóng)業(yè)灌溉用水，同時結合供水灌溉發(fā)電。輸水洞進口處設有一道攔污柵，一道事故檢修閘門，出口設有一扇弧形閘門。閘門孔口尺寸2 m×2 m，閘門自重8 t，使用弧形工作閘門作為出口控制設備，具有局部開啟控泄運行的能力。

3 液壓油污染造成的危害

3.1 對電磁閥件的危害

電磁閥件通過接受電信號來控制閥芯的開啟或關閉，從而使液壓系統(tǒng)完成相關的動作。電磁閥件屬于精密器件，是故障的易發(fā)區(qū)，一旦出現(xiàn)故障，危害巨大，直接影響閘門正常啟閉。以我?guī)煨购槎匆簤簷C組為例，該機組出現(xiàn)過“糾偏不靈敏”的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為：閘門左開度和右開度的差值較大時，PLC會一直發(fā)出“糾偏”指令，但左右開度的差值卻不會減小。經(jīng)過排查，故障原因系糾偏閥和調(diào)速閥堵塞所致。由于油液過于黏稠且雜質(zhì)含量超標，極易引起調(diào)速閥的堵塞，同時造成糾偏閥的開閉效果大打折扣，出現(xiàn)糾偏效果不理想，PLC需持續(xù)發(fā)出的糾偏指令卻遲遲收不到糾正效果的現(xiàn)象。

3.2 對泵站機組的危害

液壓油同時兼有潤滑和冷卻的作用，在泵站機組這部分體現(xiàn)的尤為明顯。油質(zhì)良好的液壓油課減小零件活動接觸面的摩擦，既減緩了零件的剛性磨損，又抑制了運行過程中的噪音。再次以我?guī)煨购槎匆簤涸O備為例，由于液壓油油質(zhì)已被嚴重污染，泵站空載時發(fā)出尖厲而刺耳的異響。正常工況下應該是低沉的“沙沙”聲，好似一名“男低音”，此時的機組則完全變成了一名“女高音”。泵站作為成套系統(tǒng)的動力總成部分，地位重要，造價昂貴，一旦歌手“破音”，輕則失去啟閉動力，重則設備報廢，造成重大財產(chǎn)損失。

4 液壓油污染成因分析

液壓油油質(zhì)是由多項指標來共同評價的，主要包括氧化物的含量、PH值、基礎添加劑的損失、粘度的改變、顆粒物總數(shù)、含水量的增加等。只要有任何一項指標不合格，那么油質(zhì)就算不合格。正規(guī)的檢測報告通常由專業(yè)的檢測機構取樣檢測之后出具，作為水庫一線工作人員通常不具備專業(yè)的檢測能力。筆者結合自身多年的工作經(jīng)驗，從感性上闡述下水庫現(xiàn)狀引起液壓油污染的主要原因。

4.1 空氣引起的污染

水庫這個特殊的環(huán)境，意味著周圍環(huán)境中的水分通常是充沛的，這里主要指空氣中的水蒸氣。在潮濕的環(huán)境中，我們常常會發(fā)現(xiàn)硅膠顆粒使用周期很短，失效很快。如果不及時更換硅膠，硅膠的吸水能力接近“飽和”的話，空氣中的水分將會“堂而皇之”地進入液壓油中，引起液壓油性狀的改變。

空氣中成分復雜，其中就包含直徑大小不一的各類顆粒污染物。肉眼通常是看不到的，但是這些顆粒實實在在的懸浮在我們周圍。直徑較大的，被空氣濾清器（通常就是硅膠桶）吸附掉了；直徑較小的，將直接進入液壓油中。

4.2 內(nèi)環(huán)境引起的污染

內(nèi)環(huán)境主要指管路內(nèi)徑、油箱內(nèi)壁、液壓系統(tǒng)內(nèi)部的器件等，都會對油質(zhì)產(chǎn)生污染。一方面，管路的內(nèi)徑、油箱內(nèi)壁雖然經(jīng)過預處理，但是經(jīng)年累月處理效果難免下降，必然會析出金屬造成污染；另一方面，有些功能性器件是隱蔽在液壓設備內(nèi)部的，它們也會造成污染。以燕山水庫溢洪道5#液壓機組為例，使用的是內(nèi)置式行程測量裝置。該模塊含有一根鋼絲繩，位于液壓缸內(nèi)部，一端固定于活塞桿頂部，另一端通過卷簧與缸體相連。某次打開端蓋檢查時發(fā)現(xiàn)，鋼絲繩多處出現(xiàn)銹點。僅憑這一點就足以說明，鋼絲繩銹蝕已經(jīng)對液壓油油質(zhì)造成了污染。

4.3 系統(tǒng)密封效果減弱引起的污染

液壓設備除了有固定的部分，還有可動的部分。例如活塞桿，當有桿腔壓強大于無桿腔壓強時，活塞桿收回液壓缸內(nèi)部。這一運動過程中，如果液壓缸下端蓋處的刮污圈和O型密封圈存在損傷造成密封不嚴，那么活塞桿表面的污染物將被直接帶入液壓油中。如果活塞桿表面有形變（例如受過外力撞擊），不僅會帶入污染物，還會加劇密封元件的磨損。以我?guī)煲绾榈?#液壓機組為例，其活塞桿表面銹蝕，銹斑附近形成尖銳的突刺，此現(xiàn)象不僅造成了油質(zhì)污染，而且運行中有漏油現(xiàn)象，對密封件損傷極大。

5 液壓油保養(yǎng)的注意事項

5.1 減小空氣中水分和顆粒物的污染

根據(jù)硅膠的顏色和性狀，及時進行更換。一般來說，具有吸附能力，可以正常使用的硅膠顆粒，通常呈現(xiàn)出的顏色亮麗而濃重，光澤度較好，顆粒之間無粘連；而接近失效的硅膠顆粒，顏色通常呈淺紅色甚至是灰色或無色透明，由于長時間暴露于空氣中，表面色澤暗淡，在條件苛刻的環(huán)境中甚至可以出現(xiàn)粘連甚至結塊現(xiàn)象。此時我們需要對空氣濾清器內(nèi)的硅膠顆粒進行更換；如果將變色硅膠進行干燥處理，還能實現(xiàn)重復利用，雖然一定程度上可以降低養(yǎng)護成本，但要注意硅膠顆粒的使用周期。

5.2 減小內(nèi)環(huán)境引起的污染

對于水庫運行管理中發(fā)現(xiàn)的不合理的地方，要及時應對處理。發(fā)現(xiàn)內(nèi)置式行程測量裝置存在污染油質(zhì)的隱患后，我?guī)旖?jīng)過論證，將內(nèi)置式改為外置式行程測量裝置。

當條件允許時，盡量使用成熟的新技術新工藝。例如陶瓷噴涂工藝活塞桿，集成了紅外行程檢測裝置，淘汰了傳統(tǒng)的拉線式裝置。但同時，不要盲目地跟風追逐還不成熟的“新科技”。

5.3 用整體的視角來評判危害程度

以整體的視角分析評判，杜絕“頭疼醫(yī)頭，腳疼醫(yī)腳”的“治病”大忌。例如，活塞桿銹蝕影響的就不僅僅是活塞桿自身，當考慮到過濾或更換液壓油時，優(yōu)先處理桿體銹點就是必要的過程。

6 結語

現(xiàn)今，液壓啟閉機、弧形鋼閘門和電氣自動化控制系統(tǒng)組合而成的水庫閘門機電設備已經(jīng)越來越普及，成為很多水庫的標準配置。該系統(tǒng)功能強大、實用性強，通常布置于溢洪道、泄洪洞等肩負著泄洪任務的關鍵性部位，在保障人民群眾的生命安全和財產(chǎn)安全中扮演了重要角色。液壓系統(tǒng)維護得好不好，液壓油保養(yǎng)的效果怎么樣，事關設備運行是否安全高效，直接影響防洪泄洪任務能否及時響應、按時完成。

TH137.52

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1673-8853（2017）10-0091-02

2017-9-20

編輯：劉長垠 韋詩佳