三峽船閘液壓系統(tǒng)滲漏分析及措施淺析

黃小亮，侯 翔，李相宜，王曉兵，童 旋

（長江三峽通航管理局，湖北 宜昌 443000）

引言

三峽船閘在每線船閘每一閘首兩側(cè)各設(shè)一個液壓啟閉機房，每個液壓啟閉機房設(shè)一套液壓泵站（即工作門液壓控制系統(tǒng)），每線船閘設(shè)12套，雙線共24臺套工作門液壓系統(tǒng)，驅(qū)動控制三峽船閘的24臺人字閘門液壓啟閉機、24臺輸水閥門液壓啟閉機以及第一、二和六閘首的12臺人字門鎖定油缸和第六閘首的4臺輔助泄水閥門液壓啟閉機。每線船閘每一閘首單側(cè)人字閘門、人字門鎖定、輸水閥門以及輔助泄水閥門啟閉機共用一套工作門液壓控制系統(tǒng)。近年來由于通航壓力巨大，現(xiàn)地液壓系統(tǒng)長期處于超負荷運行狀態(tài)，且液壓啟閉機活塞桿均處于露天環(huán)境，工況惡劣。其中液壓系統(tǒng)滲漏油是三峽船閘現(xiàn)地液壓系統(tǒng)最為常見故障。下面本文就三峽船閘液壓系統(tǒng)滲漏油進行淺析探討并提出相應(yīng)的解決方法。

三峽船閘現(xiàn)地液壓系統(tǒng)由動力元件（泵源）、執(zhí)行元件（液壓啟閉機）、控制元件（控制閥組）和輔助元件（油管、油箱、壓力表等）四個部分組成。液壓系統(tǒng)漏油分為內(nèi)泄漏和外漏，通常所說的漏油主要是指系統(tǒng)外部漏油。首先對液壓啟閉機動作時的液壓原理進行簡要分析：下發(fā)動作指令后，油泵機組啟動，待3~5 s空載循環(huán)后，相關(guān)電磁閥得電，系統(tǒng)在調(diào)定壓力下工作，油泵排出的壓力油經(jīng)控制閥組后進入油缸，推動活塞桿伸出或回縮，使機構(gòu)動作。從液壓系統(tǒng)的運行原理中看出，液壓系統(tǒng)是處于特定壓力下的封閉系統(tǒng)中運行，在油缸、閥件等工作時，活塞桿的前后端蓋，電磁閥的閥件等處，油封密封起到非常重要的作用[1]。

1 三峽船閘液壓系統(tǒng)液壓油滲漏分析

1.1 液壓系統(tǒng)中密封圈部位漏油

1）由于液壓行業(yè)標準更新，三峽船閘液壓系統(tǒng)密封圈存在新老國標兩種規(guī)格，由于執(zhí)行標準不同造成密封圈壓縮量過小或不均，導致密封圈連接處漏油；

2）密封圈使用年限過長，出現(xiàn)老化破損導致密封失效；

3）密封圈更換過程中由于操作不當造成密封圈損傷導致漏油；

4）工作壓力過高導致密封圈唇部變型，增加了接觸密封的接觸寬度。實踐表明，當壓力從0增大到0.1 MPa時，其接觸寬度將是壓力為0時的4倍。壓力作用下接觸寬度增加，使摩擦力增加，也使磨損加劇、溫度提高，泄漏增加，進而影響密封的使用壽命。

1.2 液壓油缸活塞桿缸頭漏油

1）液壓系統(tǒng)處于露天環(huán)境，長期運行過程中液壓油受到污染或管道油箱金屬碎屑進入液壓系統(tǒng)，在活塞桿運行中拉傷活塞桿，導致油液溢出；

2）油缸缸頭密封、刮冰圈安裝不當，活塞缸在往復運動過程中被拉傷導致漏油；

3）油封配合不密實，油封質(zhì)量、唇口幾何形狀不合格或油封預壓量過小或不均導致漏油。

1.3 液壓油性能改變導致漏油

1）液壓油在受到污染后出現(xiàn)乳化變質(zhì)，其各項性能都大幅下降，油液變稀，在高壓狀態(tài)下，通過密封間隙的泄漏量增加。

2）液壓油顆粒物過多會加速密封圈的磨損，損傷泵體、管道、閥件內(nèi)壁，產(chǎn)生新的顆粒物，加劇磨損導致液壓系統(tǒng)出現(xiàn)內(nèi)泄漏甚至拉傷油缸泵體等液壓元件。

1.4 油溫過高引起的漏油

液壓系統(tǒng)溫度一般維持在35~60℃最為合適。在正常油溫下，液壓油各種性能良好。油溫過高，會導致液壓油運動粘度下降，潤滑油膜變薄并易損壞，潤滑性能變差，機械磨損加劇，容積效率降低，從而導致液壓系統(tǒng)內(nèi)泄漏增加；同時泄漏和磨損又引起系統(tǒng)溫度升高，而系統(tǒng)溫度升高又會加重泄漏和磨損，甚至造成惡性循環(huán)，使液壓元件很快失效；油溫過高將加速橡膠密封圈的老化，使密封性能隨之降低，最終將導致密封件的失效而漏油；油溫過高將加速高壓橡膠軟管的老化，嚴重時使油管變硬和出現(xiàn)龜裂，這樣的油管在高溫、高壓作用下最終將導致爆管漏油[2]。

1.5 輔助元件漏油

由于液壓系統(tǒng)相對運動表面不可避免地存在泄漏這一特性，為了方便對液壓系統(tǒng)滲漏情況進行統(tǒng)計及維保，結(jié)合三峽船閘液壓系統(tǒng)運行工況，我們對液壓系統(tǒng)的滲漏情況做出了界定。

1）三峽船閘液壓系統(tǒng)流量較大，在液壓啟閉機動作時隨著大流量液壓油的大量進出油箱內(nèi)交變應(yīng)力作用較強，容易造成油箱焊縫脫焊導致漏油。

2）壓力表、測壓軟管、避震接頭等由于老化密封失效出現(xiàn)漏油。

1.6 液壓系統(tǒng)滲漏標準

液壓系統(tǒng)滲漏標準定義如下：

1）滲油——油跡不明顯或擦凈后5 min不出現(xiàn)新油跡；

2）漏油——油跡明顯或形成油滴，擦凈后2 min不漏稱為不滴油；

3）漏油點——有一條明顯油跡或一個油滴為一個漏油點；

4）不漏油設(shè)備——靜結(jié)合面不漏油，動結(jié)合面不滴油；

5）嚴重漏油——滴油點每分鐘超過3滴[3]。

2 三峽船閘液壓系統(tǒng)漏油故障處理措施

1）減少液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的震動：采用避震接頭，在液壓泵下增設(shè)橡膠墊來減少震動。

2）建立設(shè)備巡檢制度，定期對液壓系統(tǒng)螺栓進行緊固，定期對壓力表、測壓軟管、避震接頭等進行更換。

3）液壓系統(tǒng)設(shè)備的成品或半成品運到現(xiàn)場組裝時，要嚴格控制安裝時工況，避免沙塵、雜物等進入液壓系統(tǒng)，油缸、管道等設(shè)備要用酸洗，并保持密封。在焊接管接頭時，避免焊渣進入油箱、油缸、管道等。管道在建造時應(yīng)進行探傷保證焊縫焊接可靠且接口處無毛邊倒刺，管道內(nèi)無金屬碎屑和顆粒；定期對高壓軟管進行更換。

4）合理選擇密封圈尺寸：要做到合理地選擇密封裝置，必須熟悉各種密封裝置的形式和特點、密封材料的特性及密封裝置的使用條件，如工作壓力的大小、工作環(huán)境的溫度、運動部分的速度等。把實際的使用條件與密封件的允許使用條件進行比較，必須保證密封裝置有良好的密封性能和較長的使用壽命。為使密封可靠、壽命長，密封圈壓縮量不能過大也不能過小。過大則壓縮應(yīng)力增加，摩擦力增大，加快密封磨損；壓縮量過小導致密封失效。定期對密封圈進行更換，更換過程中螺栓預緊力應(yīng)適中，防止損壞密封圈。

5）在三峽船閘不同水位運行時期，根據(jù)液壓系統(tǒng)受力情況及時整定液壓系統(tǒng)壓力，減少應(yīng)液壓系統(tǒng)壓力設(shè)置不當導致密封磨損導致的泄漏。

6）液壓油缸在出廠驗收時必須保證設(shè)備可靠性，油缸缸頭油封應(yīng)可靠密封并留有一定的調(diào)整余量，活塞桿表面光滑無明顯劃痕。

7）定期對液壓油品質(zhì)進行檢查，及時對油液清潔度不達標的液壓油進行更換；設(shè)置油液溫度過高報警，保證液壓油不因溫度過高而大量泄漏；在油箱內(nèi)部進行合理分區(qū)，通過油箱內(nèi)部油液循環(huán)達到給油液降溫的目的。

8）在油箱內(nèi)設(shè)計加強筋板來吸收應(yīng)大流量液壓油進出而產(chǎn)生的交變應(yīng)力，保證油箱的可靠性。

3 結(jié)語

液壓油的泄漏分為內(nèi)泄漏和外泄漏。外部泄漏通過設(shè)備巡檢即可直觀發(fā)現(xiàn)；而內(nèi)泄漏及液壓元件與管道之內(nèi)的泄漏，無法直觀判斷出泄漏部位，檢修后效果也無法做出判斷，發(fā)現(xiàn)和檢修困難。只有從上述影響液壓系統(tǒng)因素出發(fā)，采取合理措施盡可能減少液壓系統(tǒng)的滲漏。

經(jīng)過三峽船閘設(shè)備近20年來穩(wěn)定高效運行，三峽船閘液壓系統(tǒng)的可靠性得到了充分驗證。