水電設備液壓故障診斷與維修_ 啟閉機液壓故障檢查分析

某水電站擋水建筑物為碾壓混凝土拱壩，壩頂布置有4孔溢洪道，其工作弧門分別由4臺2×80t液壓啟閉機驅動；沖砂底孔工作弧門的液壓啟閉機為1×63t。啟閉機機房和控制室位于壩頂。

(1)液壓啟閉機現狀

    每臺啟閉機均有各自獨立的啟閉液壓缸、控制閥組及電氣控制部分。表孔液壓啟閉機由液壓站（表孔1、4號閘門和2、4號閘門為2臺啟閉機共用一液壓站）、控制閥組、2只80t啟閉液壓缸及電氣控制機構等部分組成；底孔液壓啟閉機有獨立的液壓站、控制閥組和電氣控制系統。液壓站電機液壓泵總成為一備一用；控制閥組采用兩位插裝換向閥。

    啟閉機均未設專用液壓鎖定單元，利用兩位插裝換向閥組兼作液壓鎖。該方案在啟閉機運行初期較為有效，但使用一段時間和一定次數后，插裝換向閥組鎖定效果降低，啟閉機啟升閘門至工作高位后，閘門因自重而下滑；另外，插裝換向閥組安裝在控制室，當閘門被舉升至工作高位后，從液壓缸至換向控制閥組的管道(最長回路約50m) 一直處于高壓狀態，如果管路損壞，液壓缸的有桿下腔液壓油泄漏，閘門會在自重作用下快速關閉，無法控制。

    在汛期泄洪中的閘門是不允許出現這種意外的，因此必須增設液壓缸鎖定單元。另外，啟閉機兩液壓缸同步控制為手動，屬早期產品。

(2)啟閉機故障表現及檢查情況

    ①故障表現啟閉機能正常開啟、關閉閘門，但提升閘門至工作高位后不能鎖定，各閘門不同程度地存在下滑量偏大的問題。24h下滑量普遍大于1m，最大下滑量達2.4m，嚴重超標。

    ②故障檢查仔細檢查啟閉機外觀、液壓缸、閥組和管網，均未發現肉眼可觀測到的外漏油現象。解體液壓缸檢查時，發現液壓缸活塞密封環都不同程度地存在磨損、翻邊、卷曲、缺邊、斷裂等損傷，無一完好，特別是底孔啟閉機液壓缸活塞密封環呈完全粉碎性老化破壞；各液壓缸支承環均存在一定磨損，部分支承環尺寸超差，最大間隙達0.75mm；各液壓缸缸筒內壁有不同程度拉傷，拉傷部位均分布在液壓缸工作位置缸筒下方，有一定規律，最為嚴重的是在長約6m、寬約10cm范圍內有明顯分散型拉痕；液壓缸缸內尾部有一定程度銹蝕；兩位插裝換向閥閥芯密封錐面有一定磨損環痕。

(3)啟閉機故障原因分析

    啟閉機能正常啟、閉閘門，說明控制閥組及液壓站各項功能基本正常；閘門開啟至工作高位后下滑量嚴重超標，說明啟閉機液壓系統存在較為嚴重的泄漏；無外漏油發生又說明泄漏存在于啟閉機液壓系統內部。根據故障現象和檢查情況分析，泄漏部位在液壓缸和控制閥組。

    ①液壓缸內泄漏  啟閉機上次大修已有5年多時間，運行時間較長及液壓缸各密封環和支承結構磨損、老化、損壞，以及缸筒內壁拉傷是造成液壓缸內泄的主要原因。閘門被提升并鎖定于開閘工作高位后，液壓系統停止工作，液壓缸進出油道均被切斷，有桿下腔在閘門自重作用下會產生較高壓力，而無桿上腔有體積增大傾向，壓力相對較低，兩油腔間會形成一壓力腔。當液壓缸兩油腔密封結構損壞時，在壓力差的作用下會形成由有桿下腔向無桿上腔漏油的泄油回路；有桿下腔液壓油泄漏往無桿上腔，體積減少，活塞下移，表現為閘門在自重作用下下滑。這種密封結構損壞引起的液壓缸內兩腔間泄漏現象即是液壓缸內泄。活塞密封環損壞、缸筒內壁拉傷和活塞支承環尺寸超差，都會在液壓缸內兩腔間形成壓力泄漏回路，產生內泄。

    ②系統泄漏啟閉機提升閘門至工作高位后，液壓缸是利用兩位插裝換向閥閥芯密封錐面作高位鎖定。兩位插裝換向閥閥芯錐面多次動作后會有一定量的磨損；閥芯錐面一側為有桿下腔壓力油，另一側為回油道，油壓基本為0；在油壓差的作用下：液壓缸的有桿下腔高壓油會通過磨損處泄漏回油箱，形成系統泄漏，使液壓缸的有桿下腔體積減小，活塞下移，表現為閘門下滑。

    ③液壓缸內泄與系統泄漏同時存在  在年久失修、下滑量較大的液壓啟閉機中，一般同時存在液壓缸內泄和系統泄漏。本啟閉機也是兩種泄漏情況都存在，但以液壓缸內泄漏為主，系統泄漏為輔。值得一提的是液壓缸內泄和系統泄漏也存在于啟門和閉門過程中，當泄漏發展到一定程度時，啟閉機將無法工作。