汾河二庫液壓啟閉機(jī)維修養(yǎng)護(hù)施工分析

曹吉革

（山西省汾河二庫管理局，山西 太原 030012）

1 工程概述

汾河二庫于1996 年11 月開工建設(shè)，1997 年列為山西省“九五”期間重點(diǎn)工程，1999 年12 月正式下閘蓄水，2006 年6 月對(duì)大壩蓄水進(jìn)行了安全鑒定，2007 年7 月主體工程竣工驗(yàn)收。樞紐工程位于太原市陽曲縣和尖草坪區(qū)交界的懸泉寺，下游距尖草坪區(qū)柴村19 km，水庫上游距已建成的汾河水庫80 km。汾河二庫總庫容1.33 億m3，是一座以防洪為主，兼顧供水、發(fā)電、旅游、養(yǎng)殖等綜合效益的大（二）型水利樞紐工程。永久性主要建筑物中的攔河大壩、供水發(fā)電洞為2 級(jí)，永久性次要建筑物為3 級(jí)。攔河大壩為碾壓混凝土重力壩，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)的重現(xiàn)期為100 年，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)的重現(xiàn)期為1 000 年，相應(yīng)洪峰流量為7 282m3/s。水庫控制流域面積2 348 km2，總庫容1.33 億m3。

汾河二庫樞紐工程由攔河大壩、溢流表孔、泄流沖沙底孔、供水發(fā)電洞和水電站組成。電站裝機(jī)3×3 200 kW。水庫建成后，利用下泄的工、農(nóng)業(yè)用水發(fā)電。水庫的正常運(yùn)行對(duì)太原市的防洪安全、供水、旅游經(jīng)濟(jì)發(fā)展及環(huán)境保護(hù)等方面發(fā)揮著巨大的作用，太原市區(qū)的汾河河道防洪標(biāo)準(zhǔn)由20 年一遇提高到100 年一遇。

3 孔溢流表孔液壓啟閉機(jī)、4 孔沖沙底孔液壓啟閉機(jī)設(shè)備于1998 年安裝、調(diào)試并投入運(yùn)行，設(shè)備使用至今未進(jìn)行大的維修養(yǎng)護(hù)工作，持續(xù)使用已有20 年，近幾年設(shè)備常出現(xiàn)故障，導(dǎo)致7 孔弧門不能正常工作，給防洪度汛工作帶來巨大的安全隱患。2018 年省直水管單位立項(xiàng)對(duì)汾河二庫大壩7 套液壓啟閉機(jī)維修養(yǎng)護(hù)工程進(jìn)行公開招投標(biāo)，最后由常州液壓成套設(shè)備廠有限公司中標(biāo)進(jìn)行此次維修養(yǎng)護(hù)工程。

2 設(shè)備故障和維修工藝難點(diǎn)

2.1 泄洪沖沙底孔液壓啟閉機(jī)設(shè)備故障

液壓啟閉機(jī)油缸活塞桿、活塞、油缸密封件，由于長期使用，老化、腐蝕變形，引起油缸外滲、內(nèi)泄，嚴(yán)重影響弧門啟閉功能。

液壓啟閉機(jī)活塞桿，由于長期使用磨損及本地腐蝕性氣體和雨水的侵蝕，鍍鉻層已出現(xiàn)了銹蝕及脫落變形現(xiàn)象，影響密封件的使用性能，密封件出現(xiàn)滲油現(xiàn)象。同時(shí)剝落的鍍鉻層隨著活塞桿的伸縮，進(jìn)入油缸體內(nèi)，嚴(yán)重污染缸內(nèi)液壓油，從而影響整個(gè)液壓啟閉機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，活塞桿與吊耳連接螺紋處出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕，當(dāng)閘門啟閉過程中，腐蝕嚴(yán)重的油缸吊耳無法承受閘門啟閉的作用力，可能出現(xiàn)斷裂的情況。

液壓啟閉機(jī)液壓站及管路密封件腐蝕老化、接頭松動(dòng)、滲漏、液壓元器件有損壞、失靈，液壓油由于年久變質(zhì)，液壓油泵長期使用污染的液壓油，工作噪音嚴(yán)重，抖動(dòng)加劇，供油不暢。

液壓啟閉機(jī)電控制系統(tǒng)，一些電器元器件老化失靈甚至損壞，閘門不能正常顯示開度，限位開關(guān)時(shí)常誤動(dòng)作，導(dǎo)致閘門無法開啟或者關(guān)閉。

2.2 溢洪表孔液壓啟閉機(jī)存在的問題

液壓動(dòng)力站上閥件大部分老化，閘門糾偏閥件徹底失靈，閘門啟閉過程中無法保證兩側(cè)平衡，導(dǎo)致現(xiàn)在3 孔弧門不能正常開啟到一定高度，嚴(yán)重影響防洪度汛工作。同時(shí)液壓泵站各個(gè)報(bào)警保護(hù)裝置不能正常工作，動(dòng)力站上所有糾偏換向減壓閥件控制電源均為220V，存在安全隱患。

電控柜部分電子元器件老化，PLC 和開度模塊不能正常工作，沒有手動(dòng)糾偏功能，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)沒有采用軟啟動(dòng)器方式，運(yùn)行人員不能正確有效操作液壓啟閉機(jī)，緊急情況下不能開啟關(guān)閉閘門。

油缸上高壓軟管老化嚴(yán)重、活塞桿表面鍍層剝落嚴(yán)重，嚴(yán)重影響閘門正常運(yùn)行。

2.3 液壓設(shè)備修復(fù)工藝難點(diǎn)

溢流表孔液壓啟閉機(jī)油缸，高度在壩頂向下15 m，拆除和安裝6 根油缸都需要運(yùn)用大型汽吊進(jìn)行作業(yè)，而汽吊作業(yè)位置又在景區(qū)壩頂核心通道中，必須考慮游客通行和安全問題，給施工帶來了極大的困難。

4 孔沖沙底孔液壓啟閉機(jī)油缸,在大壩底部，大型汽吊無法在安全位置直接起吊油缸，給油缸拆除吊裝返廠維修帶來極大困難，需制定可行性施工方案和計(jì)劃。

油缸與閘門連接處銷軸, 常年在潮濕陰暗環(huán)境中使用，腐蝕、生銹嚴(yán)重，常規(guī)方法脫銷基本不能實(shí)現(xiàn)，銷軸不脫離油缸無法吊裝。

沖沙底孔泵房已封頂，油缸拆除后，需在泵房屋頂砸洞，才能吊出。

2.4 設(shè)備檢修維護(hù)難點(diǎn)工藝方案

針對(duì)溢洪道表孔油缸拆裝時(shí)，汽吊位置正好是大壩景點(diǎn)核心走廊的問題。經(jīng)過多次商議，表孔油缸吊裝選在星期一至星期五上午游客較少的時(shí)間段，大壩兩側(cè)折疊門關(guān)閉并派專人值守，當(dāng)累計(jì)一定數(shù)量的人員后，汽吊停止工作，通道周邊異物迅速清理，然后游客在安全員引領(lǐng)下有序通過大壩，游客疏通完畢后，繼續(xù)吊裝。

針對(duì)4 孔沖沙底孔油缸吊裝難度大的問題，經(jīng)過研究和討論，在二庫大壩下游河道100 m 處，運(yùn)用挖機(jī)、大型翻斗車、壓路機(jī)等大型設(shè)備鋪設(shè)一條寬7 m，長約100 m 的運(yùn)輸通道，同時(shí)在沖沙孔圍堰鋪設(shè)一條長20 m，寬120 m 的吊裝平臺(tái)，需能夠滿足300 t 吊車支腿、受力的作業(yè)平臺(tái)。同時(shí)4 孔沖沙底孔泵房、房頂砸開2 m×2 m 的油缸吊裝孔，能夠順利吊裝4 孔油缸。

針對(duì)油缸銷軸生銹，無法正常脫銷的情況，采用兩種方案：一是通過采用氣刨的工藝，破壞生銹的銷軸，使油缸能夠與閘門正常脫銷，待油缸返回廠內(nèi)維護(hù)時(shí)更換新軸承和銷軸。二是銷軸通過加熱處理，利用物體熱脹冷縮原理配合液壓千斤頂，頂出銷軸。

3 液壓設(shè)備維修養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目實(shí)施

溢洪道和沖沙底孔液壓泵站，安排2 個(gè)鉗工在液壓技術(shù)工程師指導(dǎo)下，使用專業(yè)工具對(duì)液壓泵站管路和閥件進(jìn)行拆除。

溢洪道和沖沙底孔液壓啟閉機(jī)電控柜。在安全措施確保做到位后，安排2 個(gè)電工在電器工程師指導(dǎo)下，拆除電控柜控制，信號(hào)電纜，動(dòng)力電纜。打開的所有電纜，用專用膠布包好接頭和端子箱，做好防水措施、做好線頭標(biāo)識(shí)標(biāo)簽。

溢洪道液壓啟閉機(jī)油缸拆除。在液壓工程師指導(dǎo)下關(guān)閉啟閉機(jī)管道與油缸上的所有球閥，拆除油缸與油管的接頭，做好現(xiàn)場拆卸油管的漏油保護(hù)措施，防止液壓油滲漏河道，污染環(huán)境。用專用螺堵，封堵油缸拆卸后的每根油管接頭與油缸接頭，拆除油缸上支鉸；拆除完油缸兩端的銷軸后，將油缸緩慢吊離閘孔口至現(xiàn)場平整地面的V 型枕木上，并用彩條布鋪墊；全部拆卸完成后，清理現(xiàn)場做好標(biāo)識(shí)。

沖沙底孔液壓啟閉機(jī)油缸拆除。在液壓工程師指導(dǎo)下關(guān)閉啟閉機(jī)管道與油缸上的所有球閥，拆除油缸與油管的接頭，做好現(xiàn)場拆卸油管的漏油保護(hù)措施，防止液壓油滲漏河道，污染環(huán)境。用專用螺堵，封堵油缸拆卸后的每根油管接頭與油缸接頭。同時(shí)由于底孔油缸位置比較特殊，需在油缸啟閉機(jī)室屋頂鑿出2 300 mm×2 300 mm 的方孔，拆除油缸吊頭與閘門連接銷軸，活塞桿回縮到位后，拆除油缸與機(jī)架連接螺栓，用300 t 吊車將油缸緩慢吊離閘孔口，吊放在下游路面準(zhǔn)備就緒的大型貨車上，同時(shí)做好標(biāo)記并做固定措施。

油缸返廠后進(jìn)入油缸車間，將油缸吊裝并夾在油缸拆裝導(dǎo)軌車上固定；拆卸液壓油缸的行程傳感器（編碼器保護(hù)罩拆卸、編碼器拆卸、鋼絲繩與安裝件拆卸）；油缸缸旁閥塊組與管道拆卸；油缸吊頭軸承座拆卸，缸筒部位V 組密封、刮污圈與支撐環(huán)拆卸，液壓缸有桿腔缸筒部位下端蓋緊固螺絲，密封件安裝部件拆卸退出活塞桿。

無桿腔軸承座拆卸，液壓缸無桿腔缸筒部位上端蓋緊固螺絲，端蓋部件與密封件拆卸；用液壓拔缸機(jī)拆下上缸蓋，檢測缸筒內(nèi)壁的銹蝕和損傷情況；用液壓拔缸機(jī)將活塞桿拔出，檢測缸筒內(nèi)壁的銹蝕和損傷情況。

檢測確認(rèn)后，如有油缸銹蝕、漏油情況及時(shí)匯報(bào)駐廠業(yè)主，經(jīng)駐廠業(yè)主同意后，再對(duì)缸筒做珩磨處理（按照液壓油缸加工工藝與檢修要求進(jìn)行處理，選擇合適沖洗表面的專用油液、合理的車頭轉(zhuǎn)速、珩磨頭的直線運(yùn)動(dòng)速度及珩磨越程（一般成90°交叉，對(duì)磨削表面能產(chǎn)生微潤滑作用和提高加工效率），可確保缸體精度，對(duì)油缸進(jìn)行修復(fù)處理）。

更換油缸密封件重新組裝：清洗、活塞與活塞桿組裝、下端蓋與活塞桿組裝、上端蓋(上吊頭)與缸體組裝、更換活塞桿、活塞與缸體組裝、上端蓋組裝、開度儀鋼絲繩與活塞連接、開度儀密封安裝、開度儀整體組裝、下端蓋與缸體組裝、各螺釘螺栓擰緊、吊頭與軸承組裝、吊頭與活塞桿組裝、缸旁閥塊組裝、缸旁管道組裝、與支鉸座和軸承座等試配裝、進(jìn)入液壓缸調(diào)試實(shí)驗(yàn)。

油缸安裝完成后，送至試車臺(tái)做調(diào)試與測試?？蛰d實(shí)驗(yàn)測試,油缸的動(dòng)作情況，油缸進(jìn)行相關(guān)調(diào)試包括運(yùn)行速度、油缸緩沖等，活塞桿在全行程內(nèi)往復(fù)動(dòng)作2 次，觀察是否有爬行、抖動(dòng)等異?，F(xiàn)象；最低開啟壓力,使有桿腔的壓力從零逐漸升高，測量活塞桿平穩(wěn)移動(dòng)時(shí)的最低啟動(dòng)壓力≤0.5 MPa。

外泄漏實(shí)驗(yàn)，檢測油缸外泄情況是否達(dá)到原設(shè)計(jì)要求，液壓缸有桿腔加壓至14.5 MPa（設(shè)備工作壓力），保壓0.5 h，不允許出現(xiàn)外部油液泄漏。內(nèi)泄漏實(shí)驗(yàn)，活塞桿全收，有桿腔在14.5 MPa 工作壓力下，保壓0.5 h，測無桿腔油口的油液增加量＜8 ml/min；耐壓實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有桿腔、無桿腔1.5 倍工作壓力的測試，保壓0.5 h，不允許有外泄漏、永久變形和破壞現(xiàn)象。自此油缸返廠檢測、修復(fù)工作完成,將自撿、驗(yàn)收記錄填入檢修驗(yàn)收表。

工廠環(huán)節(jié)完成后，油缸再運(yùn)輸至現(xiàn)場；安裝前應(yīng)檢查活塞桿有否變形，在活塞桿豎直狀態(tài)下，其垂直度不應(yīng)大于0.5/1 000，且全長不超桿長的1/4 000；并檢查油缸內(nèi)壁有無碰傷和拉毛現(xiàn)象。

吊裝液壓缸時(shí)，應(yīng)根據(jù)液壓缸直徑長度和重量決定支點(diǎn)或吊點(diǎn)個(gè)數(shù)，以防止變形。油缸安裝完畢后，進(jìn)行管路聯(lián)接。行程檢測裝置的安裝要求詳見供貨廠家技術(shù)要求。油缸安裝完成，在對(duì)弧門油缸檢修所做的輔助設(shè)施進(jìn)行清理和拆除后，對(duì)弧門液壓啟閉機(jī)試運(yùn)行。

無水試運(yùn)行。在對(duì)溢洪道表孔和沖沙底孔維修改造所做的輔助設(shè)施進(jìn)行清理和拆除后進(jìn)行，將弧門在前檢修門全關(guān)狀態(tài)、靜水情況下全開度往復(fù)運(yùn)行，檢查液壓啟閉機(jī)在運(yùn)行過程中各部位尤其是油缸及液壓系統(tǒng)部位有無異常情況出現(xiàn)，如有則查出原因并消除故障，如一切正常則進(jìn)行動(dòng)水試運(yùn)行。

動(dòng)水試運(yùn)行在弧門無水試運(yùn)行正常后進(jìn)行（動(dòng)水試運(yùn)行前需得到南陽管理處指令），即將前后檢修閘門全開、弧門在動(dòng)水情況下作全開度往復(fù)運(yùn)行檢查弧門在運(yùn)行過程中各部位尤其是油缸部位有無異常情況出現(xiàn)，如有則查出原因并消除故障，一切正常則此次改造工作圓滿完成。

4 結(jié)語

泄洪沖沙底孔、溢流表孔液壓啟閉機(jī)維修養(yǎng)護(hù)工程從2018 年4 月12 日開工至2018 年7 月8 日全部完工，整個(gè)施工進(jìn)展順利，工期安排合理，檢修工藝先進(jìn)，通過安裝單位、廠家、監(jiān)理單位、汾河二庫管理局相關(guān)人員聯(lián)合驗(yàn)收。項(xiàng)目實(shí)施后，汾河二庫大壩7 套液壓設(shè)備面貌得到極大改善，提高了水庫的安全運(yùn)行管理能力，保證了工程設(shè)施正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為工程安全運(yùn)行和充分發(fā)揮效益打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。