三峽船閘現地機房防潮硅膠設備優化

鄧月 李明 韓新

摘 要：水對液壓系統具有十分嚴重的危害，液壓油箱呼吸器對防止水進入液壓系統起著重要作用。通過分析現有油箱呼吸器的缺陷，并在現有液壓油箱呼吸器上進行改造，優化其結構，不僅能夠簡化防潮硅膠更換流程，同時提高了防潮硅膠使用周期。

關鍵詞：水；液壓系統；呼吸器；硅膠

中圖分類號：TH137 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）29-0059-03

Abstract： Water has a very serious harm to the hydraulic system. The hydraulic oil tank respirator plays an important role in preventing water from entering the hydraulic system. By analyzing the defects of the existing oil tank respirator and improving its structure on the existing hydraulic tank respirator， not only can simplify the moisture-proof silica gel replacement process， but also improve the moisture-proof silica gel service life.

Keywords： water； hydraulic system； respirator； silica gel

引言

液壓系統在運行過程中，約70%的故障是由于液壓油中混入雜質或遭到污染而引起的，而水作為一種液壓系統污染物，對液壓系統具有較大程度的危害。其主要危害有以下幾點：（1）水與油添加劑中的硫或元件清洗劑中的殘留氯作用產生硫酸或鹽酸，對元件有強烈的腐蝕作用。實踐表明：同時存在固體顆粒和水比單獨存在固體顆粒、水時所產生的磨損及腐蝕的總和要嚴重得多，這是由于顆粒磨損后暴露出的新表面，易被水產生的酸類腐蝕；（2）水與油中某些添加劑易產生沉淀物，并加速油液的變質與劣化；（3）水與油因在泵、閥中高壓、高速激烈攪動、乳化，使油膜變薄，潤滑性降低，加速了金屬表面的疲勞失效。（4）低溫工作條件下，油液中水結成微小冰柱，易堵塞元件孔口或間隙，造成故障；（5）生成極難破壞的乳化液，液壓系統內存在油水乳化液能引起系統工作的各種故障[1]。

液壓系統在運行過程中，隨著液壓油箱中的液面的變化，油箱內的空氣會通過液壓油箱呼吸器與外部空氣進行交換，且空氣會與液壓油在油箱內發生接觸。由于空氣中混有一定比例的水蒸氣，尤其是當空氣濕度大的時候，這些水蒸氣將可能隨空氣進入油箱，對液壓油造成污染。

1 三峽船閘目前采用的液壓油防潮措施

從技術措施而言，三峽船閘目前采用的液壓油防潮措施主要是在油箱頂部裝設防潮呼吸器，呼吸器內的防潮材料為可變色硅膠干燥劑，其主要原料硅膠是一種高微孔結構的含水二氧化硅，無毒、無味、無嗅，化學性質穩定，具強烈的吸濕性能，是一種高活性吸附材料。硅膠屬非晶態物質，廣泛用于儀器、儀表、設備器械、皮革、箱包、鞋類、紡織品、食品、藥品等的貯存和運輸中控制環境的相對濕度，降低和減緩物品受潮，霉變和銹蝕。圖1所示為三峽船閘防潮呼吸器安裝示意圖。

從管理措施而言，三峽船閘有完善的巡檢和設備維護保養制度。一方面，通過工作人員巡檢，可以及時觀測到硅膠干燥劑的變色情況，一旦發現有變色情況嚴重的現象，將會上報至維修部，由維修部工作人員進行及時更換；另一方面，三峽船閘維修部會將硅膠檢查更換納入月度保養計劃，每月會對兩線船閘所有機房內的硅膠干燥劑進行檢查，發現干燥劑出現較大程度的變色時，將對其進行更換。

三峽船閘已運行十多年，在此期間，并未有液壓油液因混入水分而造成油液污染的情況發生。可見，硅膠干燥劑能夠對三峽船閘液壓系統起到較好防潮效果。當然，更重要的是，工作人員能夠正確、適時地對設備進行維護保養。

2 存在的問題分析

工作人員在日常維護保養工作中發現，硅膠干燥劑雖然能夠起到較好的防潮效果，但也存在以下幾個方面的問題：

2.1 硅膠利用效率低，造成浪費

目前，對硅膠進行檢查更換的頻率為一月一次，在檢查過程中有一半的硅膠干燥劑出現較大程度的變色且需要更換。更換下來的硅膠需進行烘干后作為備用品，以用于下次更換。但是，在檢查過程中，硅膠干燥劑往往只有三分之一發生變色，由于已變色的硅膠和未變色的硅膠難以分離，只好將呼吸器內所有硅膠放入烤箱烘干處理。在進行硅膠烘干過程中，其烘烤時間和烘烤溫度需要控制適當，否則將會降低甚至喪失其使用性能。通常，烘干后的硅膠使用性能有所下降，硅膠在進行數次烘干后將不再使用，這會造成一些不必進烘箱烘烤的硅膠，也會因為被烘烤后使用性能下降，提前失效，造成一定程度的浪費。

2.2 操作工藝繁瑣不方便

在每月硅膠更換計劃中，通常是三到四人配合進行，每次需一名工作人員爬到油箱頂部將呼吸器整體從油箱拆下，然后由另一人接過呼吸器，在地面對其進行部分解體，倒出呼吸器內部所有硅膠后，才能進行新硅膠的更換工作。更換新硅膠后還需將呼吸器進行回裝，傳遞給油箱上的工作人員。這種工藝操作起來十分不便，且較為繁瑣，且存在一定安全隱患。

2.3 增大日常維保工作量

此外，由于已變色硅膠和未變色硅膠難以分離，每次更換時需要對呼吸器內所有硅膠進行更換，尤其是在遇上長時間的陰雨天氣時，需要更換的硅膠數量將會更多。換下的硅膠需要從現場運回，然后進行烘干處理，將變色和未變色的硅膠一并運回，不僅增大了現場工作人員的工作量，且也會對增大后續硅膠烘烤工作人員的工作量，加大了烘箱工作壓力。

2.4 容易造成雜質趁工作間隙進入油箱

當拆下呼吸器，由地面工作人員進行拆解并更換硅膠時，呼吸器與油箱連接接頭處沒有較好地保護措施。當液壓系統運行時且油箱液面下降時，空氣會通過接頭補入油箱。在呼吸器拆除的情況下，空氣中混有的水蒸氣或灰塵將會通過接口處進入油箱，對液壓油造成一定程度的污染。

3 改進措施探討

針對發現的以上問題，結合呼吸器工作原理及安裝位置，得出了以下三種改進措施。

方案一：抽屜式呼吸器

如圖2所示，在容器下部與油箱連接部分不變的前提下，對其他部分進行改裝，將呼吸器制作成一個三層的長方體形容器，每一層可以像抽屜一樣被抽出來，每一層“抽屜”外邊緣都被良好地密封，每層抽屜底部做成濾網式，可保證空氣能夠通過但硅膠顆粒不能通過。這樣，在每次更換變質硅膠時，無需拆下整個容器，只需把“抽屜”抽出，倒出抽屜內的硅膠并更換，最后合上“抽屜”便可完成硅膠更換工作。

方案二：旋轉分層式呼吸器

如圖3所示，保持容器圓柱形的外觀不變，將其分為三個旋轉層，且三個旋轉層公用一個旋轉軸。每個旋轉層內都放置有盛放硅膠的托盤，當某一層硅膠變色需要進行更換時，可將該層旋轉出，并取出其內部托盤，將已變色的硅膠倒出后進行更換。每一層之間的間隙最好進行密封處理，防止有空氣從中間層縫隙進入，沒有經過三層硅膠，影響吸濕效果。

方案三 借助現有呼吸器設備，在其內部加裝三塊分隔板，中間隔板與圓筒壁內層粘接固定，三塊隔板通過軸連接，且兩塊隔板固定在軸兩端的螺紋上，三塊隔板之間形成2個填充區域，用于填充硅膠，如圖4所示。當需要對硅膠進行更換時，可拆下圓筒，再拆下上下兩塊隔板，即可更換內部硅膠。硅膠更換完畢后，需重新回裝隔板。

3 對比分析

為分析幾種方案的優劣以獲取最佳改造方案，現列出每種方案下的呼吸器優缺點進行對比，如表1所示。

從前文分析可知，三種改進方案均能夠克服原方案的缺陷，在避免混入雜質的前提下節省了人力和時間上的花費，同時也大大地減少了硅膠的浪費。其方案一與方案二雖存在一些不足之處，但這些不足之處主要集中在設計與制造階段。方案三在設計與制造商更易實現，可行性較大，具備一定優勢。

4 實際應用

根據上文所述，最終選擇方案三：在現有硅膠呼吸器的結構基礎上進行改進。根據方案三所述，在原呼吸器中心支撐桿上加裝兩塊隔板，將原呼吸器容器分割為上下兩層，且保證其透氣性。經設計、制作、加工后的呼吸器，如圖5所示。

新制作的呼吸器設備不僅能夠降低硅膠更換工作的難度，節省了更換過程中的人力和時間，同時也大大地減少了硅膠的浪費。將新制的呼吸器設備安裝于三峽船閘南四機房液壓油箱頂部，替換原有的液壓油箱呼吸器進行試驗。通過一個月時間的巡視觀察，新制作的呼吸器設備工作狀態良好，克服了原有設備的缺陷，具有一定的推廣性。

5 結束語

從前文分析可知，三種改進方案均能夠克服原方案的缺陷，在避免混入雜質的前提下節省了人力和時間上的花費，同時也大大地減少了硅膠的浪費。三種改進方案各自也存在一些不足之處。其中前兩種方案主要集中在設計與制造階段。方案三在現有設備的基礎上進行改造，設計制造方便，可行性高。因此，方案三能夠得到實際應用。

通過設計、改造與安裝，經過改造的呼吸器能夠在液壓油箱上正常安裝使用，同時還具備以下效益：

（1）提高硅膠利用效率，降低浪費。

（2）簡化操作工藝，能有效避免更換過程中，硅膠顆粒對零件裝配的影響。提高工作效率，節省工作時間。

（3）降低硅膠更換常規保養的工作量。

（4）避免在更換硅膠工作過程中，雜質進入液壓油箱。

參考文獻：

[1]王德巖.液壓系統中水分的危害及其測定與分離技術[J].石油化工安全技術，2006，22（6）：28-33.