淺談液壓啟閉閘門兩側(cè)不同步下滑現(xiàn)象的處理方法

林瑞峰

（北京市北運河管理處，北京 101100）

液壓系統(tǒng)在水利工程中主要應(yīng)用在啟閉閘門、閥類的水工設(shè)施，即液壓啟閉機，其利用液體的壓力傳遞能量，從而控制閘門或閥的開啟和關(guān)閉。液壓啟閉機的造價高于傳統(tǒng)啟閉機，但其對于能源的有效利用遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)啟閉機，降低能效損耗也符合建設(shè)節(jié)約型社會的需要。就精度而言，工業(yè)級的液壓系統(tǒng)就能夠?qū)⒕瓤刂圃?mm，利用現(xiàn)有的伺服閥，能夠?qū)崟r接收和反饋運行指令，配合缸旁閉鎖閥組，從而真正實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。由于液壓系統(tǒng)的良好性能，北關(guān)分洪樞紐采用了液壓系統(tǒng)。北關(guān)分洪樞紐工程包括2座閘站（攔河閘站和分洪閘站），于2007年動工，2009年竣工。閘門啟閉設(shè)備均采用液壓啟閉機。在設(shè)備試用期和運行期間，多次發(fā)生了閘門在較長時間懸置狀態(tài)下，閘門兩側(cè)液壓啟閉機不同步下滑、嚴(yán)重時導(dǎo)致閘門被卡死等一系列問題故障，使閘門經(jīng)常不能正常運行。閘門不同步下滑，是指當(dāng)閘門較長時間處于懸置狀態(tài)時，閘門兩側(cè)液壓啟閉機因各種原因下滑量不同，當(dāng)下滑量差值達到一定程度時，閘門被“卡死”在閘槽中，不能繼續(xù)啟閉操作。廠家針對該問題進行了多次維護處理，但效果均不明顯。經(jīng)過多方面學(xué)習(xí)，結(jié)合設(shè)備的實際運行狀況，就該問題提出幾種解決方案，在實際運用中，起到明顯的效果，現(xiàn)就幾種方案闡述之。

1 液壓系統(tǒng)的工作原理

（1）開啟閘門。電動機帶動液壓泵，使高壓油進入閘門兩側(cè)液壓啟閉機，液壓啟閉機帶動閘門上升至指定高度，通過相關(guān)控制閥自行停止。

（2）閉合閘門。電動機帶動液壓泵，使高壓油開啟液控單向閥，閘門依靠自身重力，在相關(guān)控制閥作用下，按照設(shè)定的速度，下落至指定高度。閘門在開啟和閉合過程中，兩側(cè)液壓啟閉機通過電液比例閥自動控制，使閘門兩側(cè)保持同步開度。

2 閘門較長時間處于懸置狀態(tài)時導(dǎo)致閘門下滑的原因

2.1 液壓啟閉機泄漏

缸體和柱塞在運行過程中，由于在制造過程中因加工精度和設(shè)計要求的問題，間隙配合度的差異，高壓油會發(fā)生不可避免的泄露，也稱為內(nèi)泄漏，或者接口處密封圈老化導(dǎo)致不可避免的泄露，也稱為外泄漏，都會導(dǎo)致閘門下滑。

2.2 液控單向閥泄露（鎖定裝置）

液控單向閥在液壓系統(tǒng)中的作用是可控單向鎖定裝置。液控單向閥在運行過程中，加工精度問題會導(dǎo)致閘門下滑；液壓油機雜含量可造成偶然性和必然性的閉鎖不嚴(yán)，產(chǎn)生不可避免的泄露，也會導(dǎo)致閘門的下滑。綜上所述，液壓系統(tǒng)中各液壓部件的泄漏，都會使閘門在懸置狀態(tài)時下滑。但只要當(dāng)閘門兩側(cè)的液壓啟閉機同時下滑，下滑量在國標(biāo)值范圍內(nèi)時，即可通過電腦程序控制自動復(fù)位與預(yù)設(shè)的閘門開度值。當(dāng)閘門兩側(cè)的下滑量不同，并且超過合理的設(shè)定值時，自動復(fù)位功能不但不能正常工作，甚至?xí)?dǎo)致閘門“卡死”在閘門槽中。

表1

圖1

3 解決措施

3.1 重新組合更換啟閉機（在攔河閘7組啟閉機中做相應(yīng)調(diào)換）組合調(diào)換方法

（1）對7孔閘門的14個液壓啟閉機順序編號；（2）使7孔閘門（以攔河閘站為例）同時懸置于3m的開度，精確記錄閘門兩側(cè)的左右開度值，使閘門處于懸置狀態(tài)48h以上，再次記錄閘門兩側(cè)左右開度值；（3）對記錄數(shù)值進行計算分析比對，先進行每只啟閉機下滑量的差值計算，并進行由大到小的排序；（4）對步驟2、3進行3次以上重復(fù)操作；（5）排除因偶然性因素引起的錯誤數(shù)據(jù)，確定在懸置相同時間內(nèi)，啟閉機下滑量的大小順序；（6）由大到小，每2只啟閉機為一組，按這種新的組合重新安裝到閘門。

3.2 重新組合更換啟閉機上面的液控單向閥（在攔河閘7組啟閉機上的液控單向閥中做相應(yīng)調(diào)換）

假定閘門下滑主要是因液控單向閥鎖定不嚴(yán)引起的，實際中也主要是這種原因，根據(jù)3.1取得的啟閉機下滑量的排定順序，更換相應(yīng)液控單向閥。在重新組合更換相應(yīng)的液控單向閥后，再進行3.1中步驟1~5的操作，對已達到要求的閘門進行排除，確定依然存在問題的閘門，對下滑量差值進行排序，按照上面操作步驟對液控單向閥進行組合更換，并再次進行3.1中步驟1~5的操作，直至剩下最后1孔閘門。對最后1孔閘門的液控單向閥要另行購置，以滿足要求。測量數(shù)據(jù)見表1、圖1。

由以上數(shù)據(jù)可知，閘門在懸置48h后出現(xiàn)了下滑，且每孔閘門下滑差值超過了合理預(yù)設(shè)值30mm。每只啟閉機的下滑量也各不相同。

重復(fù)上述操作共3次得出結(jié)論。

通過對3次測量值進行比對分析，可以明確總結(jié)出14只啟閉機在相同載荷和條件下的下滑量的差異，為避免閘門單側(cè)下滑量過大，可以根據(jù)上述數(shù)據(jù)選擇下滑量相近的啟閉機裝配在一個閘門的兩側(cè)。新的組合避免了單側(cè)下滑超量，避免了閘門因長時間懸置被“卡死”在閘槽中的現(xiàn)象。

3.3 增加單側(cè)糾偏控制油路

通過計算機邏輯編程實現(xiàn)。

說明：30mm是根據(jù)本液壓系統(tǒng)確定的合理設(shè)定值。

方法：通過計算機不斷檢測閘門兩側(cè)的啟閉機開度，并對啟閉機兩側(cè)開度值進行差值計算，當(dāng)差值大于合理設(shè)定值時，需要對下滑量大的一側(cè)的啟閉機進行補油，使其達到與另一側(cè)的值所允許的區(qū)間內(nèi)。其所需要的邏輯控制見圖1。

在進行設(shè)備方面的改造同時，應(yīng)注重其他方面的改進，比如液壓油的問題，如果液壓油機雜含量大，增大了液壓缸體和柱塞的間隙以及單向閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)的間隙，導(dǎo)致密封不嚴(yán)，油液滲漏，亦會造成啟閉機偶然性的下滑，所以使液壓油的清潔度保持一定的等級也非常重要。

以上3種措施都能從根本上解決閘門在長時間懸置狀態(tài)下不同步下滑的問題，但是每種措施都有優(yōu)缺點。

措施1：思路比較明確，簡單明了，但是調(diào)換液壓啟閉機工程量大，費用就高；

措施2：思路也較明確，但是相對比較繁瑣，需要進行多次調(diào)換，逐個閘門進行排除，優(yōu)點是工作簡單，不需要大的機械工程，幾個操作工就可完成，時間較長；

措施3：解決問題非常徹底，但是費用高，工程量大，周期長，而且需要專業(yè)設(shè)計人員、操作人員、安裝人員。

4 結(jié)語

液壓啟閉機在水工建筑物中的應(yīng)用已經(jīng)成為一種趨勢，其高穩(wěn)定性、高適應(yīng)性、高節(jié)能型已經(jīng)成為共識。在其使用、維護、保養(yǎng)、改進方面，可以通過不斷學(xué)習(xí)提高，解決一些關(guān)鍵性的問題，甚至一些設(shè)備廠家都不愿解決或者比較難解決的問題。