改进水电站液压启闭机系统

某水电站碾压混凝土拱坝坝顶布置有四孔溢洪道，工作弧门分别由4台2/80t液压启闭机驱动。冲砂底孔工作弧门液压启闭机为1×63t，启闭机机房和控制室均位于坝顶。

1.液压启闭机现状

坝孔液压启闭机由液压站、控制阀组、两个80t启闭缸及电气控制等部分组成，1、4号闸门和2、3号闸门每两台启闭机共用一液压站。底孔液压启闭机有独立的液压站、控制阀组和电气控制系统。液压站电动机液压泵总成共两套，一备一用，控制阀组采用二位插装阀。

启闭机未设专用液压锁定单元，利用二位插装换向阀组兼作液压锁定，该方案在启闭机运行初期较为有效，但使用一定时间和次数后，换向阀组锁定效果会因磨损而降低；另外，换向阀组安装在控制室，当闸门被举升至开闸位置后，从液压缸至换向控制阀组的管道一直处于高压状态，如果管路损坏，液压缸有杆腔液压油泄漏，闸门会在自重作用下快速关闭，无法控制，在汛期泄洪中的闸门是不允许出现这种意外的，因此必须增设液压缸液压锁定单元。启闭机两液压缸同步控制为手动，属早期产品。

2.启闭机故障现象及检查

1）启闭机故障表现。启闭机能正常开启、关闭闸门，但提升闸门至工作高位后不能锁定，各闸门不同程度地存在下滑量偏大的问题，24h下滑量普遍大于1m，24h下滑量最大达2.4m，严重超标，不能使用。

2）启闭机故障检查。仔细检查启闭机外观、液压缸、阀组、管网均未发现外漏油现象。解体液压缸检查，液压缸活塞密封环不同程度地存在磨损、翻边、卷曲、缺边、断裂等损伤，无一完好，特别是底孔启闭机液压缸活塞密封环完全粉碎性老化破坏；各液压缸支承环均存在一定磨损，部分支承环尺寸严重超差，最大间隙达0.75m，各液压缸缸筒内壁有不同程度拉伤，拉伤均分布在液压缸工作位置缸筒下方，有一定规律，最为严重的在长约6cm，宽约10cm范围内有明显分散型拉痕；液压缸尾部缸内有一定程度锈蚀；插装换向阀阀芯密封锥面有一定磨损。

3.启闭机故障原因分析

启闭机能正常启、闭闸门，说明控制阀组及液压站各项功能基本正常；闸门开启后下滑量严重超标，说明启闭机液压系统存在较为严重的泄漏；无外漏油现象，说明泄漏存在于启闭机液压系统内部。根据故障现象和检查情况分析，泄漏部位应在液压缸和控制阀组。

1）液压缸内泄漏。由于启闭机运行时间较长，液压缸密封环和支承结构破坏、磨损、老化及缸筒内壁拉伤是造成液压缸内泄的主要原因。闸门被提升并锁定于开闸位置后，液压系统停止工作，液压缸进出油道均被切断，液压缸有杆腔在闸门自重作用下会建立起一定油压p₀，而无杆腔有体积增大倾向，油压相对p₀较低，两油腔间会形成一压差。当液压缸两腔间密封结构损坏时，在压差作用下，会从有杆腔向无杆腔漏油。有杆腔液压油泄漏往无杆腔，有杆腔体积减小，活塞下移，表现为闸门在自重作用下下滑。这种液压缸密封结构损坏引起的液压缸内两腔间的泄漏现象即液压缸内泄漏。活塞密封环损坏、缸筒内壁拉伤和活塞支承环严重磨损，都会在液压缸内两腔间形成液压油泄漏通路，产生液压缸内泄漏。

2）系统泄漏。启闭机提升闸门至开闸位置后，液压缸是利用二位插装换向阀阀芯密封锥面进行锁定的。二位插装换向阀阀芯锥面多次动作后会有一定量的磨损，阀芯锥面一侧为有杆腔液压油，油压较高，另一侧为回油道，油压基本为零，在压差作用下，液压缸有杆腔高压油会通过磨损处泄漏回油箱，形成系统泄漏，使液压缸有杆腔体积减小，活塞下移，表现为闸门下滑。

3）液压缸内泄漏与系统泄漏同时存在。在年久失修下滑量较大的液压启闭机中，一般液压缸内泄漏和系统泄漏同时存在。本启闭机两种泄漏情况都存在，以液压缸内泄漏为主，系统泄漏为辅。

值得一提的是，液压缸内泄漏和系统泄漏也存在于启门和闭门过程中，直接影响到闸门启升速度，以及两启闭液压缸的同步和闸门运行的平稳性、安全性。当泄漏发展到一定程度时，启闭机将无法工作，甚至出现突发性故障。

4.启闭机改造和维修措施

针对启闭机存在的因系统泄漏和液压缸内泄漏引起的闸门下滑问题，增设液压缸专用液压锁，解决系统泄漏问题，并提高启闭机安全性；更换液压缸所有密封和对液压缸进行必要的、适当的维修，解决液压缸的内泄漏问题。(www.xing528.com)

（1）增设液压缸液压锁 每台液压缸外壁尾部进油管处增设一液压锁定单元，该液压锁定单元为液控全自动工作。提升闸门时，液压油自动打开液压锁，进入液压缸有杆腔，提升闸门。当闸门提升至设定开闸位置时，液压系统停止供油，液压锁自动闭锁液压缸有杆腔油道，保证液压缸有杆腔液压油不外漏，解决了启闭机因系统泄漏引起的闸门下滑问题。同时保证液压缸之外的管网处于非高压状态，改善管网的运行环境。此时管网即使出现损坏，由于液压锁的保护作用，液压缸有杆腔液压油也不会外漏，闸门亦不会下滑，大大提高了启闭机和闸门运行的可靠性、安全性。

（2）液压缸内泄漏的处理措施 前面分析了造成液压缸内泄漏的三种主要原因：密封环损坏、缸筒内壁拉伤、支承环严重磨损，针对不同问题需采用不同处理措施。

1）更换密封环。更换液压缸所有活塞和活塞杆动密封，所有端面固定密封；在原有密封基础上，增补一道缸尾固定密封，防止雨水进入液压缸而造成液压缸尾部缸内锈蚀。

2）缸筒内壁拉伤处理措施。在现场采用专用设备对所有液压缸缸筒内壁进行布磨，彻底消除缸筒内壁拉痕，并除锈除污。该工艺为专有技术，需要有专用设备和相应技术、经验的人员才能进行，使用不当会造成缸筒内壁失圆，形成锥度等不可挽回的损坏；另外，布磨量控制要根据每条液压缸的具体情况确定，布磨量过大会造成缸筒内径配合尺寸误差，布磨量过小又不能解决问题，因此该工艺使用一定要慎重。

3）支承环磨损处理措施。对现场所有支承环和活塞进行选配，挑选出配合公差合理的组配直接使用；对超差不严重的支承环，采用对活塞镀铜的工艺来补偿尺寸偏差，使配合公差在合理范围内；对尺寸损失量特大的支承环，重新加工活塞来保证其配合尺寸，满足使用要求。

（3）换向阀组的处理 更换所有损坏件和密封件，保证其换向功能，不追求其不可靠的液压锁定功能。

其他部分均按常规工艺处理。

5.改造维修后使用效果

改造维修后启闭机能正常启、闭闸门，启门、闭门运行平稳；闸门48h、60h高位锁定下滑量远远小于国标要求，见表7-13。启闭机维修后经历了汛期洪水考验，完全恢复了原有工作性能，维修质量为优。

表7-13 启闭机改造维修后闸门下滑量 （单位：mm）

总之，液压启闭机启升闸门后，闸门下滑量大是因泄漏引起的，液压缸内泄漏为主要原因。液压缸内泄漏发展严重时，启闭机会出现开闸后闸门下滑量大、闸门无法高位锁定而直接下滑，甚至无法开启闸门的故障。

液压启闭机维修复杂、工期长，汛期无法组织应急修理，必须提前于汛期前完成。

液压启闭机属精密设备，维修前必须制订详细的维修方案，准备充足的设备、工装。维修时要做到轻吊轻放，轻拆轻装，千万不能使用大锤之类的工具强行拆装，作好文明施工。