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。