汾河二庫液壓啟閉機維修養護施工分析

曹吉革

（山西省汾河二庫管理局，山西 太原 030012）

1 工程概述

汾河二庫于1996 年11 月開工建設，1997 年列為山西省“九五”期間重點工程，1999 年12 月正式下閘蓄水，2006 年6 月對大壩蓄水進行了安全鑒定，2007 年7 月主體工程竣工驗收。樞紐工程位于太原市陽曲縣和尖草坪區交界的懸泉寺，下游距尖草坪區柴村19 km，水庫上游距已建成的汾河水庫80 km。汾河二庫總庫容1.33 億m3，是一座以防洪為主，兼顧供水、發電、旅游、養殖等綜合效益的大（二）型水利樞紐工程。永久性主要建筑物中的攔河大壩、供水發電洞為2 級，永久性次要建筑物為3 級。攔河大壩為碾壓混凝土重力壩，設計洪水標準的重現期為100 年，校核洪水標準的重現期為1 000 年，相應洪峰流量為7 282m3/s。水庫控制流域面積2 348 km2，總庫容1.33 億m3。

汾河二庫樞紐工程由攔河大壩、溢流表孔、泄流沖沙底孔、供水發電洞和水電站組成。電站裝機3×3 200 kW。水庫建成后，利用下泄的工、農業用水發電。水庫的正常運行對太原市的防洪安全、供水、旅游經濟發展及環境保護等方面發揮著巨大的作用，太原市區的汾河河道防洪標準由20 年一遇提高到100 年一遇。

3 孔溢流表孔液壓啟閉機、4 孔沖沙底孔液壓啟閉機設備于1998 年安裝、調試并投入運行，設備使用至今未進行大的維修養護工作，持續使用已有20 年，近幾年設備常出現故障，導致7 孔弧門不能正常工作，給防洪度汛工作帶來巨大的安全隱患。2018 年省直水管單位立項對汾河二庫大壩7 套液壓啟閉機維修養護工程進行公開招投標，最后由常州液壓成套設備廠有限公司中標進行此次維修養護工程。

2 設備故障和維修工藝難點

2.1 泄洪沖沙底孔液壓啟閉機設備故障

液壓啟閉機油缸活塞桿、活塞、油缸密封件，由于長期使用，老化、腐蝕變形，引起油缸外滲、內泄，嚴重影響弧門啟閉功能。

液壓啟閉機活塞桿，由于長期使用磨損及本地腐蝕性氣體和雨水的侵蝕，鍍鉻層已出現了銹蝕及脫落變形現象，影響密封件的使用性能，密封件出現滲油現象。同時剝落的鍍鉻層隨著活塞桿的伸縮，進入油缸體內，嚴重污染缸內液壓油，從而影響整個液壓啟閉機的安全穩定運行，活塞桿與吊耳連接螺紋處出現嚴重腐蝕，當閘門啟閉過程中，腐蝕嚴重的油缸吊耳無法承受閘門啟閉的作用力，可能出現斷裂的情況。

液壓啟閉機液壓站及管路密封件腐蝕老化、接頭松動、滲漏、液壓元器件有損壞、失靈，液壓油由于年久變質，液壓油泵長期使用污染的液壓油，工作噪音嚴重，抖動加劇，供油不暢。

液壓啟閉機電控制系統，一些電器元器件老化失靈甚至損壞，閘門不能正常顯示開度，限位開關時常誤動作，導致閘門無法開啟或者關閉。

2.2 溢洪表孔液壓啟閉機存在的問題

液壓動力站上閥件大部分老化，閘門糾偏閥件徹底失靈，閘門啟閉過程中無法保證兩側平衡，導致現在3 孔弧門不能正常開啟到一定高度，嚴重影響防洪度汛工作。同時液壓泵站各個報警保護裝置不能正常工作，動力站上所有糾偏換向減壓閥件控制電源均為220V，存在安全隱患。

電控柜部分電子元器件老化，PLC 和開度模塊不能正常工作，沒有手動糾偏功能，啟動電動機沒有采用軟啟動器方式，運行人員不能正確有效操作液壓啟閉機，緊急情況下不能開啟關閉閘門。

油缸上高壓軟管老化嚴重、活塞桿表面鍍層剝落嚴重，嚴重影響閘門正常運行。

2.3 液壓設備修復工藝難點

溢流表孔液壓啟閉機油缸，高度在壩頂向下15 m，拆除和安裝6 根油缸都需要運用大型汽吊進行作業，而汽吊作業位置又在景區壩頂核心通道中，必須考慮游客通行和安全問題，給施工帶來了極大的困難。

4 孔沖沙底孔液壓啟閉機油缸,在大壩底部，大型汽吊無法在安全位置直接起吊油缸，給油缸拆除吊裝返廠維修帶來極大困難，需制定可行性施工方案和計劃。

油缸與閘門連接處銷軸, 常年在潮濕陰暗環境中使用，腐蝕、生銹嚴重，常規方法脫銷基本不能實現，銷軸不脫離油缸無法吊裝。

沖沙底孔泵房已封頂，油缸拆除后，需在泵房屋頂砸洞，才能吊出。

2.4 設備檢修維護難點工藝方案

針對溢洪道表孔油缸拆裝時，汽吊位置正好是大壩景點核心走廊的問題。經過多次商議，表孔油缸吊裝選在星期一至星期五上午游客較少的時間段，大壩兩側折疊門關閉并派專人值守，當累計一定數量的人員后，汽吊停止工作，通道周邊異物迅速清理，然后游客在安全員引領下有序通過大壩，游客疏通完畢后，繼續吊裝。

針對4 孔沖沙底孔油缸吊裝難度大的問題，經過研究和討論，在二庫大壩下游河道100 m 處，運用挖機、大型翻斗車、壓路機等大型設備鋪設一條寬7 m，長約100 m 的運輸通道，同時在沖沙孔圍堰鋪設一條長20 m，寬120 m 的吊裝平臺，需能夠滿足300 t 吊車支腿、受力的作業平臺。同時4 孔沖沙底孔泵房、房頂砸開2 m×2 m 的油缸吊裝孔，能夠順利吊裝4 孔油缸。

針對油缸銷軸生銹，無法正常脫銷的情況，采用兩種方案：一是通過采用氣刨的工藝，破壞生銹的銷軸，使油缸能夠與閘門正常脫銷，待油缸返回廠內維護時更換新軸承和銷軸。二是銷軸通過加熱處理，利用物體熱脹冷縮原理配合液壓千斤頂，頂出銷軸。

3 液壓設備維修養護項目實施

溢洪道和沖沙底孔液壓泵站，安排2 個鉗工在液壓技術工程師指導下，使用專業工具對液壓泵站管路和閥件進行拆除。

溢洪道和沖沙底孔液壓啟閉機電控柜。在安全措施確保做到位后，安排2 個電工在電器工程師指導下，拆除電控柜控制，信號電纜，動力電纜。打開的所有電纜，用專用膠布包好接頭和端子箱，做好防水措施、做好線頭標識標簽。

溢洪道液壓啟閉機油缸拆除。在液壓工程師指導下關閉啟閉機管道與油缸上的所有球閥，拆除油缸與油管的接頭，做好現場拆卸油管的漏油保護措施，防止液壓油滲漏河道，污染環境。用專用螺堵，封堵油缸拆卸后的每根油管接頭與油缸接頭，拆除油缸上支鉸；拆除完油缸兩端的銷軸后，將油缸緩慢吊離閘孔口至現場平整地面的V 型枕木上，并用彩條布鋪墊；全部拆卸完成后，清理現場做好標識。

沖沙底孔液壓啟閉機油缸拆除。在液壓工程師指導下關閉啟閉機管道與油缸上的所有球閥，拆除油缸與油管的接頭，做好現場拆卸油管的漏油保護措施，防止液壓油滲漏河道，污染環境。用專用螺堵，封堵油缸拆卸后的每根油管接頭與油缸接頭。同時由于底孔油缸位置比較特殊，需在油缸啟閉機室屋頂鑿出2 300 mm×2 300 mm 的方孔，拆除油缸吊頭與閘門連接銷軸，活塞桿回縮到位后，拆除油缸與機架連接螺栓，用300 t 吊車將油缸緩慢吊離閘孔口，吊放在下游路面準備就緒的大型貨車上，同時做好標記并做固定措施。

油缸返廠后進入油缸車間，將油缸吊裝并夾在油缸拆裝導軌車上固定；拆卸液壓油缸的行程傳感器（編碼器保護罩拆卸、編碼器拆卸、鋼絲繩與安裝件拆卸）；油缸缸旁閥塊組與管道拆卸；油缸吊頭軸承座拆卸，缸筒部位V 組密封、刮污圈與支撐環拆卸，液壓缸有桿腔缸筒部位下端蓋緊固螺絲，密封件安裝部件拆卸退出活塞桿。

無桿腔軸承座拆卸，液壓缸無桿腔缸筒部位上端蓋緊固螺絲，端蓋部件與密封件拆卸；用液壓拔缸機拆下上缸蓋，檢測缸筒內壁的銹蝕和損傷情況；用液壓拔缸機將活塞桿拔出，檢測缸筒內壁的銹蝕和損傷情況。

檢測確認后，如有油缸銹蝕、漏油情況及時匯報駐廠業主，經駐廠業主同意后，再對缸筒做珩磨處理（按照液壓油缸加工工藝與檢修要求進行處理，選擇合適沖洗表面的專用油液、合理的車頭轉速、珩磨頭的直線運動速度及珩磨越程（一般成90°交叉，對磨削表面能產生微潤滑作用和提高加工效率），可確保缸體精度，對油缸進行修復處理）。

更換油缸密封件重新組裝：清洗、活塞與活塞桿組裝、下端蓋與活塞桿組裝、上端蓋(上吊頭)與缸體組裝、更換活塞桿、活塞與缸體組裝、上端蓋組裝、開度儀鋼絲繩與活塞連接、開度儀密封安裝、開度儀整體組裝、下端蓋與缸體組裝、各螺釘螺栓擰緊、吊頭與軸承組裝、吊頭與活塞桿組裝、缸旁閥塊組裝、缸旁管道組裝、與支鉸座和軸承座等試配裝、進入液壓缸調試實驗。

油缸安裝完成后，送至試車臺做調試與測試。空載實驗測試,油缸的動作情況，油缸進行相關調試包括運行速度、油缸緩沖等，活塞桿在全行程內往復動作2 次，觀察是否有爬行、抖動等異常現象；最低開啟壓力,使有桿腔的壓力從零逐漸升高，測量活塞桿平穩移動時的最低啟動壓力≤0.5 MPa。

外泄漏實驗，檢測油缸外泄情況是否達到原設計要求，液壓缸有桿腔加壓至14.5 MPa（設備工作壓力），保壓0.5 h，不允許出現外部油液泄漏。內泄漏實驗，活塞桿全收，有桿腔在14.5 MPa 工作壓力下，保壓0.5 h，測無桿腔油口的油液增加量＜8 ml/min；耐壓實驗進行有桿腔、無桿腔1.5 倍工作壓力的測試，保壓0.5 h，不允許有外泄漏、永久變形和破壞現象。自此油缸返廠檢測、修復工作完成,將自撿、驗收記錄填入檢修驗收表。

工廠環節完成后，油缸再運輸至現場；安裝前應檢查活塞桿有否變形，在活塞桿豎直狀態下，其垂直度不應大于0.5/1 000，且全長不超桿長的1/4 000；并檢查油缸內壁有無碰傷和拉毛現象。

吊裝液壓缸時，應根據液壓缸直徑長度和重量決定支點或吊點個數，以防止變形。油缸安裝完畢后，進行管路聯接。行程檢測裝置的安裝要求詳見供貨廠家技術要求。油缸安裝完成，在對弧門油缸檢修所做的輔助設施進行清理和拆除后，對弧門液壓啟閉機試運行。

無水試運行。在對溢洪道表孔和沖沙底孔維修改造所做的輔助設施進行清理和拆除后進行，將弧門在前檢修門全關狀態、靜水情況下全開度往復運行，檢查液壓啟閉機在運行過程中各部位尤其是油缸及液壓系統部位有無異常情況出現，如有則查出原因并消除故障，如一切正常則進行動水試運行。

動水試運行在弧門無水試運行正常后進行（動水試運行前需得到南陽管理處指令），即將前后檢修閘門全開、弧門在動水情況下作全開度往復運行檢查弧門在運行過程中各部位尤其是油缸部位有無異常情況出現，如有則查出原因并消除故障，一切正常則此次改造工作圓滿完成。

4 結語

泄洪沖沙底孔、溢流表孔液壓啟閉機維修養護工程從2018 年4 月12 日開工至2018 年7 月8 日全部完工，整個施工進展順利，工期安排合理，檢修工藝先進，通過安裝單位、廠家、監理單位、汾河二庫管理局相關人員聯合驗收。項目實施后，汾河二庫大壩7 套液壓設備面貌得到極大改善，提高了水庫的安全運行管理能力，保證了工程設施正常運轉，為工程安全運行和充分發揮效益打下堅實基礎。