淺談液壓啟閉閘門兩側不同步下滑現象的處理方法

林瑞峰

（北京市北運河管理處，北京 101100）

液壓系統在水利工程中主要應用在啟閉閘門、閥類的水工設施，即液壓啟閉機，其利用液體的壓力傳遞能量，從而控制閘門或閥的開啟和關閉。液壓啟閉機的造價高于傳統啟閉機，但其對于能源的有效利用遠高于傳統啟閉機，降低能效損耗也符合建設節約型社會的需要。就精度而言，工業級的液壓系統就能夠將精度控制在1mm，利用現有的伺服閥，能夠實時接收和反饋運行指令，配合缸旁閉鎖閥組，從而真正實現遠程操作。由于液壓系統的良好性能，北關分洪樞紐采用了液壓系統。北關分洪樞紐工程包括2座閘站（攔河閘站和分洪閘站），于2007年動工，2009年竣工。閘門啟閉設備均采用液壓啟閉機。在設備試用期和運行期間，多次發生了閘門在較長時間懸置狀態下，閘門兩側液壓啟閉機不同步下滑、嚴重時導致閘門被卡死等一系列問題故障，使閘門經常不能正常運行。閘門不同步下滑，是指當閘門較長時間處于懸置狀態時，閘門兩側液壓啟閉機因各種原因下滑量不同，當下滑量差值達到一定程度時，閘門被“卡死”在閘槽中，不能繼續啟閉操作。廠家針對該問題進行了多次維護處理，但效果均不明顯。經過多方面學習，結合設備的實際運行狀況，就該問題提出幾種解決方案，在實際運用中，起到明顯的效果，現就幾種方案闡述之。

1 液壓系統的工作原理

（1）開啟閘門。電動機帶動液壓泵，使高壓油進入閘門兩側液壓啟閉機，液壓啟閉機帶動閘門上升至指定高度，通過相關控制閥自行停止。

（2）閉合閘門。電動機帶動液壓泵，使高壓油開啟液控單向閥，閘門依靠自身重力，在相關控制閥作用下，按照設定的速度，下落至指定高度。閘門在開啟和閉合過程中，兩側液壓啟閉機通過電液比例閥自動控制，使閘門兩側保持同步開度。

2 閘門較長時間處于懸置狀態時導致閘門下滑的原因

2.1 液壓啟閉機泄漏

缸體和柱塞在運行過程中，由于在制造過程中因加工精度和設計要求的問題，間隙配合度的差異，高壓油會發生不可避免的泄露，也稱為內泄漏，或者接口處密封圈老化導致不可避免的泄露，也稱為外泄漏，都會導致閘門下滑。

2.2 液控單向閥泄露（鎖定裝置）

液控單向閥在液壓系統中的作用是可控單向鎖定裝置。液控單向閥在運行過程中，加工精度問題會導致閘門下滑；液壓油機雜含量可造成偶然性和必然性的閉鎖不嚴，產生不可避免的泄露，也會導致閘門的下滑。綜上所述，液壓系統中各液壓部件的泄漏，都會使閘門在懸置狀態時下滑。但只要當閘門兩側的液壓啟閉機同時下滑，下滑量在國標值范圍內時，即可通過電腦程序控制自動復位與預設的閘門開度值。當閘門兩側的下滑量不同，并且超過合理的設定值時，自動復位功能不但不能正常工作，甚至會導致閘門“卡死”在閘門槽中。

表1

圖1

3 解決措施

3.1 重新組合更換啟閉機（在攔河閘7組啟閉機中做相應調換）組合調換方法

（1）對7孔閘門的14個液壓啟閉機順序編號；（2）使7孔閘門（以攔河閘站為例）同時懸置于3m的開度，精確記錄閘門兩側的左右開度值，使閘門處于懸置狀態48h以上，再次記錄閘門兩側左右開度值；（3）對記錄數值進行計算分析比對，先進行每只啟閉機下滑量的差值計算，并進行由大到小的排序；（4）對步驟2、3進行3次以上重復操作；（5）排除因偶然性因素引起的錯誤數據，確定在懸置相同時間內，啟閉機下滑量的大小順序；（6）由大到小，每2只啟閉機為一組，按這種新的組合重新安裝到閘門。

3.2 重新組合更換啟閉機上面的液控單向閥（在攔河閘7組啟閉機上的液控單向閥中做相應調換）

假定閘門下滑主要是因液控單向閥鎖定不嚴引起的，實際中也主要是這種原因，根據3.1取得的啟閉機下滑量的排定順序，更換相應液控單向閥。在重新組合更換相應的液控單向閥后，再進行3.1中步驟1~5的操作，對已達到要求的閘門進行排除，確定依然存在問題的閘門，對下滑量差值進行排序，按照上面操作步驟對液控單向閥進行組合更換，并再次進行3.1中步驟1~5的操作，直至剩下最后1孔閘門。對最后1孔閘門的液控單向閥要另行購置，以滿足要求。測量數據見表1、圖1。

由以上數據可知，閘門在懸置48h后出現了下滑，且每孔閘門下滑差值超過了合理預設值30mm。每只啟閉機的下滑量也各不相同。

重復上述操作共3次得出結論。

通過對3次測量值進行比對分析，可以明確總結出14只啟閉機在相同載荷和條件下的下滑量的差異，為避免閘門單側下滑量過大，可以根據上述數據選擇下滑量相近的啟閉機裝配在一個閘門的兩側。新的組合避免了單側下滑超量，避免了閘門因長時間懸置被“卡死”在閘槽中的現象。

3.3 增加單側糾偏控制油路

通過計算機邏輯編程實現。

說明：30mm是根據本液壓系統確定的合理設定值。

方法：通過計算機不斷檢測閘門兩側的啟閉機開度，并對啟閉機兩側開度值進行差值計算，當差值大于合理設定值時，需要對下滑量大的一側的啟閉機進行補油，使其達到與另一側的值所允許的區間內。其所需要的邏輯控制見圖1。

在進行設備方面的改造同時，應注重其他方面的改進，比如液壓油的問題，如果液壓油機雜含量大，增大了液壓缸體和柱塞的間隙以及單向閥內部結構的間隙，導致密封不嚴，油液滲漏，亦會造成啟閉機偶然性的下滑，所以使液壓油的清潔度保持一定的等級也非常重要。

以上3種措施都能從根本上解決閘門在長時間懸置狀態下不同步下滑的問題，但是每種措施都有優缺點。

措施1：思路比較明確，簡單明了，但是調換液壓啟閉機工程量大，費用就高；

措施2：思路也較明確，但是相對比較繁瑣，需要進行多次調換，逐個閘門進行排除，優點是工作簡單，不需要大的機械工程，幾個操作工就可完成，時間較長；

措施3：解決問題非常徹底，但是費用高，工程量大，周期長，而且需要專業設計人員、操作人員、安裝人員。

4 結語

液壓啟閉機在水工建筑物中的應用已經成為一種趨勢，其高穩定性、高適應性、高節能型已經成為共識。在其使用、維護、保養、改進方面，可以通過不斷學習提高，解決一些關鍵性的問題，甚至一些設備廠家都不愿解決或者比較難解決的問題。