人字門船閘液壓系統(tǒng)可靠性研究

摘 要 本文主要針對(duì)在河道當(dāng)中，所建設(shè)的人字門船閘液壓系統(tǒng)，從工作原理以及具體的流程角度進(jìn)行分析，利用可靠性理論進(jìn)行分析，使得能夠?qū)κ褂玫拇l液壓系統(tǒng)進(jìn)行全面的分析研究，幫助相關(guān)單位的工作人員工作，并提供數(shù)據(jù)的參考。

關(guān)鍵詞 人字門船閘;液壓系統(tǒng);可靠性研究;開(kāi)閘門

前言

近年來(lái)中國(guó)內(nèi)陸水道航運(yùn)的經(jīng)濟(jì)效益凸顯，導(dǎo)致了船舶數(shù)量的猛增，水道上的船閘多處于常年24小時(shí)不間斷運(yùn)行狀態(tài)，因此對(duì)整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)了巨大的價(jià)值，因此在選擇的船閘方面也有著一定的積極作用，為其正常運(yùn)行提供了基礎(chǔ)的保障。

1研究背景

現(xiàn)階段，由于內(nèi)陸水道航運(yùn)的日益繁忙，河道船閘實(shí)行了全年24小時(shí)不間斷的進(jìn)行工作，使用具有高穩(wěn)定性、低故障率的啟閉機(jī)系統(tǒng)，讓其船閘可以高效率的運(yùn)行，因此其產(chǎn)生的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于經(jīng)濟(jì)性。

所使用的人字門船閘啟閉機(jī)，本質(zhì)上是一種進(jìn)行開(kāi)關(guān)門擋水的設(shè)備，因此在結(jié)構(gòu)上需由閘門、閥門共同構(gòu)成，因此也相當(dāng)于一種起重機(jī)械。在使用的過(guò)程中有著明顯的特征，首先是具有較大的荷載變化能力，并且具有較高的可靠性，同時(shí)在運(yùn)行速度上較低。

在人字門船閘的設(shè)備當(dāng)中，一般在每道閘門中均設(shè)置了四個(gè)機(jī)房，同時(shí)每個(gè)不同的機(jī)房當(dāng)中均有一個(gè)啟閉機(jī)系統(tǒng)。設(shè)置的啟閉機(jī)系統(tǒng)能夠有效實(shí)現(xiàn)提閥門、自落閥門、強(qiáng)落閥門、關(guān)閘門、開(kāi)閘門這五個(gè)功能。其閘門的運(yùn)行條件需要在靜水下進(jìn)行啟閉，而閥門的運(yùn)行條件則是需要在動(dòng)水環(huán)境下進(jìn)行啟閉，在局部開(kāi)啟的時(shí)候具有一定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2液壓系統(tǒng)可靠性理論分析

在對(duì)其液壓系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析的過(guò)程中，擁有著多種方法，例如有著數(shù)學(xué)模型法、上下限法、故障率預(yù)計(jì)法等諸多方法。

在實(shí)際的可靠性分析的過(guò)程中，首先需要對(duì)液壓系統(tǒng)的原理圖有一定的掌握，繪制出液壓系統(tǒng)的可靠性框圖，之后再建立出液壓系統(tǒng)下的可靠性模型。相關(guān)研究人員對(duì)建立出的模型進(jìn)行分析和研究，使得明確出在液壓元部件當(dāng)中存在的一些故障，從而對(duì)其環(huán)境、降額以及修正一些系數(shù)，最后得出相應(yīng)的液壓系統(tǒng)可靠性分析結(jié)果。

因此，在這一系列的可靠性分析過(guò)程中，其為了更好地實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的可靠性分析，就需要用綜合的角度進(jìn)行分析，能夠?qū)ζ湔伎找蛩?、修正系?shù)等進(jìn)行分析，這樣才可以真實(shí)的預(yù)測(cè)出系統(tǒng)的可靠性。

因此為了研究的便利性，需要做出一些假設(shè)，例如在該系統(tǒng)下，存在著兩種可靠性模型，分別為正常狀態(tài)下以及故障狀態(tài)下。同時(shí)單元之間存在著獨(dú)立性，不會(huì)在運(yùn)行的過(guò)程中互相影響，并在該系統(tǒng)的實(shí)際壽命需要服從指數(shù)分布。

2.1 液壓系統(tǒng)原理

在該液壓系統(tǒng)下，主要存在著四種不同的工況，例如存在著開(kāi)啟、關(guān)閉閘門，提、自落閥門。同時(shí)除了上述的四種工況，在特別的情況下還有一種強(qiáng)落閥門的工況，但是在日常的使用中比較少見(jiàn)。

（1）開(kāi)閘門。在進(jìn)行開(kāi)閘門的過(guò)程中，首先需要開(kāi)啟液壓柱塞泵，在持續(xù)一段時(shí)間之后，使得系統(tǒng)當(dāng)中的電磁閥同時(shí)得到供電，這樣就可以驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)進(jìn)行工作。在液壓系統(tǒng)當(dāng)中，也要有會(huì)從單向閥、油液過(guò)濾器當(dāng)中通過(guò)，最終進(jìn)入到閘門的油缸當(dāng)中。使得活塞桿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行向內(nèi)的縮進(jìn)，進(jìn)而帶動(dòng)起動(dòng)閘門的啟動(dòng)，而油缸內(nèi)的液壓油，最后在通過(guò)油液過(guò)濾器之后再回到油箱當(dāng)中，以此完成整個(gè)運(yùn)動(dòng)。

（2）關(guān)閘門。在成功啟動(dòng)了液壓柱塞泵之后，在一段時(shí)間后，使得系統(tǒng)當(dāng)中的電磁閥成功供電，進(jìn)而帶動(dòng)起液壓系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)系統(tǒng)當(dāng)中的液壓油需要從單向閥、油液過(guò)濾器等設(shè)備當(dāng)中經(jīng)過(guò)，最終流入閥門的油缸當(dāng)中，以此來(lái)形成完整的差動(dòng)回路。在液壓油流入的時(shí)候，則需要將閘門的活塞桿向外進(jìn)行伸出，以此來(lái)帶動(dòng)閘門的啟動(dòng)，當(dāng)出現(xiàn)液壓油不足的時(shí)候，則需要進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)充[1]。

（3）提閥門。在啟動(dòng)了液壓柱塞泵之后，在保持一段時(shí)間后，系統(tǒng)當(dāng)中的電磁閥會(huì)得到供電，因此讓液壓系統(tǒng)開(kāi)始正常的工作。使得系統(tǒng)之內(nèi)，液壓油途徑單向閥。油液過(guò)濾器進(jìn)入到閥門的油缸當(dāng)中。使得閥門的活塞桿進(jìn)行縮進(jìn)的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)起閥門的上升。而在油缸內(nèi)部，其需要液壓油經(jīng)過(guò)油液過(guò)濾器，最終流到油箱內(nèi)部。

（4）自落閥。首先需要在啟動(dòng)了系統(tǒng)之后，優(yōu)先為某一電磁閥進(jìn)行供電，之后使得系統(tǒng)成功的啟動(dòng)，因此可以讓閥門油缸當(dāng)中的液壓油出于閥門自動(dòng)的作用下，形成了系統(tǒng)性的循環(huán)，使得在經(jīng)過(guò)桿腔流入無(wú)桿腔當(dāng)中，這樣閥門便可以自行的下落，面對(duì)油液不足的情況，需要及時(shí)從補(bǔ)油閥位置進(jìn)行補(bǔ)油處理。

2.2 液壓系統(tǒng)可靠性框圖

采用的人字門船閘啟閉機(jī)，其中液壓系統(tǒng)是基于二通插閥系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，為此在結(jié)構(gòu)上，同日常使用的滑閥系統(tǒng)并不相同，擁有著眾多參與控制的單元件。因此形成傳統(tǒng)由單一滑閥所實(shí)現(xiàn)的功能，往往在二通插裝閥上需要多個(gè)的組件來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此，需要對(duì)啟閉液壓機(jī)當(dāng)中的液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析和明確，從而繪制出一套具有可靠性的框圖。

2.3 可靠性模型

在可靠性模型的建立上，需要明確其液壓系統(tǒng)的具體工作原理以及實(shí)際的液壓系統(tǒng)工程流程，從而得知，在該系統(tǒng)下，每個(gè)回路之間保持著串聯(lián)的關(guān)系，因此整個(gè)液壓系統(tǒng)也呈現(xiàn)出串聯(lián)的系統(tǒng)類型[2]。

最后依據(jù)可靠性的相關(guān)理論，需要對(duì)每個(gè)串聯(lián)的系統(tǒng)進(jìn)行分析，從可靠性的角度出發(fā)，自落閥門的實(shí)際工況比較良好，而存在一定的低可靠度的位置是提閥門。由于采用了先進(jìn)的技術(shù)類型，使得可以讓船閘液壓系統(tǒng)在使用中可以采用滑閥結(jié)構(gòu)、螺紋插裝結(jié)構(gòu)等，以此來(lái)提升不同單元所具備的穩(wěn)定性和可靠度，讓其在使用的過(guò)程具有安全性，提升使用的整體效率以及操作的質(zhì)量性，是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，有效的促進(jìn)當(dāng)?shù)卮贿\(yùn)行的發(fā)展，進(jìn)而帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，為當(dāng)?shù)卦旄！?/p>

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)上述的分析可以得出，從設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，為了進(jìn)一步提升液壓系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，就需要盡可能降低串聯(lián)單元的實(shí)際數(shù)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉永勝，葉雅思，田紅偉，等.大源渡二線船閘啟閉機(jī)液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].水運(yùn)工程，2019（3）：43-46.

[2] 劉振淮.蘇北運(yùn)河人字門船閘液壓系統(tǒng)可靠性分析[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2018，18（11）：85-86，89.

作者簡(jiǎn)介

陳成（1983-），男，湖北宜昌人;畢業(yè)院校：三峽大學(xué)，專業(yè)：通信技術(shù)，學(xué)歷：本科，現(xiàn)就職單位：宜昌三峽通航工程技術(shù)有限公司，研究方向：設(shè)備安裝。