水电设备液压故障诊断与维修_ 启闭机液压故障检查分析
某水电站挡水建筑物为碾压混凝土拱坝,坝顶布置有4孔溢洪道,其工作弧门分别由4台2×80t液压启闭机驱动;冲砂底孔工作弧门的液压启闭机为1×63t。启闭机机房和控制室位于坝顶。
(1)液压启闭机现状
每台启闭机均有各自独立的启闭液压缸、控制阀组及电气控制部分。表孔液压启闭机由液压站(表孔1、4号闸门和2、4号闸门为2台启闭机共用一液压站)、控制阀组、2只80t启闭液压缸及电气控制机构等部分组成;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。液压站电机液压泵总成为一备一用;控制阀组采用两位插装换向阀。
启闭机均未设专用液压锁定单元,利用两位插装换向阀组兼作液压锁。该方案在启闭机运行初期较为有效,但使用一段时间和一定次数后,插装换向阀组锁定效果降低,启闭机启升闸门至工作高位后,闸门因自重而下滑;另外,插装换向阀组安装在控制室,当闸门被举升至工作高位后,从液压缸至换向控制阀组的管道(最长回路约50m) 一直处于高压状态,如果管路损坏,液压缸的有杆下腔液压油泄漏,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锁定单元。另外,启闭机两液压缸同步控制为手动,属早期产品。
(2)启闭机故障表现及检查情况
①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,最大下滑量达2.4m,严重超标。
②故障检查仔细检查启闭机外观、液压缸、阀组和管网,均未发现肉眼可观测到的外漏油现象。解体液压缸检查时,发现液压缸活塞密封环都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呈完全粉碎性老化破坏;各液压缸支承环均存在一定磨损,部分支承环尺寸超差,最大间隙达0.75mm;各液压缸缸筒内壁有不同程度拉伤,拉伤部位均分布在液压缸工作位置缸筒下方,有一定规律,最为严重的是在长约6m、宽约10cm范围内有明显分散型拉痕;液压缸缸内尾部有一定程度锈蚀;两位插装换向阀阀芯密封锥面有一定磨损环痕。
(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;闸门开启至工作高位后下滑量严重超标,说明启闭机液压系统存在较为严重的泄漏;无外漏油发生又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,泄漏部位在液压缸和控制阀组。
①液压缸内泄漏 启闭机上次大修已有5年多时间,运行时间较长及液压缸各密封环和支承结构磨损、老化、损坏,以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工作高位后,液压系统停止工作,液压缸进出油道均被切断,有杆下腔在闸门自重作用下会产生较高压力,而无杆上腔有体积增大倾向,压力相对较低,两油腔间会形成一压力腔。当液压缸两油腔密封结构损坏时,在压力差的作用下会形成由有杆下腔向无杆上腔漏油的泄油回路;有杆下腔液压油泄漏往无杆上腔,体积减少,活塞下移,表现为闸门在自重作用下下滑。这种密封结构损坏引起的液压缸内两腔间泄漏现象即是液压缸内泄。活塞密封环损坏、缸筒内壁拉伤和活塞支承环尺寸超差,都会在液压缸内两腔间形成压力泄漏回路,产生内泄。
②系统泄漏启闭机提升闸门至工作高位后,液压缸是利用两位插装换向阀阀芯密封锥面作高位锁定。两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下腔压力油,另一侧为回油道,油压基本为0;在油压差的作用下:液压缸的有杆下腔高压油会通过磨损处泄漏回油箱,形成系统泄漏,使液压缸的有杆下腔体积减小,活塞下移,表现为闸门下滑。
③液压缸内泄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,一般同时存在液压缸内泄和系统泄漏。本启闭机也是两种泄漏情况都存在,但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和系统泄漏也存在于启门和闭门过程中,当泄漏发展到一定程度时,启闭机将无法工作。