閘門液壓啟閉系統異常產生原因及控制分析

摘要：本文主要針對閘門液壓啟閉系統異常產生的原因及控制展開了系統的分析，對液壓啟閉系統異常的振動和噪音作了探討，闡述了異常振動和噪音對系統運行的危害，并提出了一系列相應有效的控制措施，以期能為有關方面的需要提供參考借鑒。

關鍵詞：閘門；液壓啟閉系統；異常原因；控制

引言

所謂的液壓啟閉系統，一般由液壓系統和液壓缸組成，在液壓系統的控制下，液壓缸內的活塞體內壁做軸向往復運動，從而帶動連接在活塞上的連桿和閘門做直線運動，以達到開啟、關閉孔口的目的。但在液壓啟閉系統的日常運作中，會受到諸如振動、噪聲等異常的干擾，容易導致液壓啟閉系統的損壞。因此，對于液壓啟閉系統中的異常現象，我們要及時分析其產生的原因，采取必要措施做好控制，以確保液壓啟閉系統的正常運行。

1 液壓啟閉機液壓系統振動與噪聲源分析

1.1 機械振動與噪聲

（1）結構撞擊和摩擦引起的振動與噪聲

零部件的加工精度和裝配精度低，如活塞或活塞桿與缸筒不同心，缸筒內壁或活塞桿表面拉毛等，導致機械別勁或摩擦阻力不均，產生振動與噪聲。

（2）回轉體不平衡引起的振動與噪音

在液壓的系統中，各種動機和馬達都是高速運轉的，所以轉動部件的部件是非常不平衡的，就會猶豫不同的振動和轉軸產生噪音。這對于液壓系統來說是非常重要的，能夠在轉動時發生很大的聲響，所以，要合理控制這種噪音，對于轉動的部件進行嚴密的實驗和考察，就能夠控制不平衡的清況出現。

（3）聯軸器引起的振動與噪聲

對于承受徑向力和軸向力方面，往往難以勝任。軸端并不容易安裝帶輪和齒輪等等。要進行聯軸器的配合使用去完善州的驅動，要是存在制造的原因，那么就會存在軸度的偏差問題，對于泵的轉速來說，要提高離心力就會使得加大聯軸器變形。變形大又使離心力加大，這樣下去就會造成一定的惡性循環。

（4）液壓閥的機械振動與噪聲

溢流閥、電磁換向閥、單向閥等的閥芯一般支撐在彈簧上，對振動很敏感，裝配不當，就會產生振動和噪聲。溢流閥的調壓手輪松動、彈簧變形、阻尼孔堵塞、閥體孔和閥芯有圓柱度或同軸度誤差等也會產生振動和噪聲。

（5）液壓缸的機械振動與噪聲

液壓缸的轉向情況下也會引起壓力的沖擊出現，能夠產生波及到管道的某些機械形式的震動就會引起噪音。所以，對于系統的設計來說要注意選擇合理的液壓缸，安裝的時候也要盡可能貼合實際需求，要有精湛的工藝。能夠加一個小型的儲能器是最好的，這樣就能夠減少脈動的情況，能夠減少噪聲的出現。

（6）管路及油箱引起的振動與噪聲

管路和油箱不是振動源，它們的振動是受其他部件振動引起的，如壓力流量脈動、機械振動等。當管路和油箱的固有頻率與振源頻率相同時，就會發生共振，產生很大的噪聲。管路過細以及截面、方向變化大時，更易產生振動和噪聲。

1.2 流體振動與噪聲

（1）液壓泵的流體振動與噪聲

液壓設備中的主要噪聲源是液壓泵，液壓泵的流量脈動是其固有特性，流量脈動勢必引起泵的出口及管路的壓力脈動，并傳播到整個系統，同時產生振動與噪聲。此外，齒輪泵的困油現象、柱塞泵的倒灌流量、液壓泵的泄漏以及變量泵變量機構的遲滯等也是產生噪聲和振動的重要因素。

（2）液壓閥的流體振動與噪聲

油液流經節流孔口或其他閥口時形成高速射流，局部壓力急劇降低，產生氣穴振動與噪聲。從溢流閥和節流閥里流出的大部分是高壓流體，在噴流和周圍流體之間產生剪切流、紊流或渦流，由此產生高頻振動與噪聲。

（3）液壓沖擊產生的振動與噪聲

當速度高、負載慣性比較大時，系統內流動的液體常因閥門突然啟閉或換向而產生液壓沖擊。它不僅引起巨大的振動與噪聲，而且當壓力峰值過大時使液壓系統受到損壞。

（4）氣穴現象引起的振動與噪聲

液壓油中混有約2%～5%的空氣，因此在液壓系統工作時很容易在液壓泵吸油口以及節流口或狹窄縫隙處產生氣穴現象。氣穴現象發生后，氣泡隨著油液流到高壓區時會瞬時破滅，產生較大的局部壓力波動，使系統產生振動與噪聲。氣穴還造成正常輸油量的下降，也導致元件動作遲滯，動作響應性差。

2 振動與噪聲對閘門運行的危害

2.1 振動與噪聲產生的直接危害

在閘門泄流時，往往是閘門上下游的水深與設計不符，由于水流脈動、止水破損漏水等因素引起振動，這些振動也具有相應的頻率，當它接近或達到閘門的自振頻率時，便出現共振現象，振幅增大，使閘門發生強烈的振動。這種振動常常引起的直接后果就是閘門構件疲勞，使閘門結構遭受破壞，進而造成閘門的使用功能大大降低。

2.2 振動與噪聲產生的傳播危害

當閘門泄流振動時通過懸吊裝置，傳遞給上面的啟閉設施，使之出現振動，振動的頻率接近或達到其固有頻率時，也會發生強烈振動，使啟閉機底座固定螺栓疲勞、松動變形，造成機械設備的損壞。而啟閉機固定螺栓的疲勞松動又反過來加劇閘門的振動。

2.3 振動與噪聲產生的次生危害

當閘門存在問題產生振動時，振動的頻率達到或接近附近建筑物構件的固有頻率時，也將產生共振現象，使建筑物構件在薄弱環節或缺陷處產生裂縫。當建筑物構件再次受力時，在此處將產生應力集中現象，使裂縫進一步擴展，出現安全隱患。

3 啟閉機液壓系統振動與噪聲的控制措施

引起啟閉機液壓系統振動與噪聲的原因有其內部結構上存在缺陷的內因，也有其運行工況方面出現異常的外因。基于前述噪聲源分析，在滿足系統其他功能要求及總體經濟可行的基礎上，可從以下方面采取措施。

3.1 降低或消除機械振動與噪聲的技術措施

降低或消除機械振動與噪聲，通常采取的主要措施有：

（1）使用低噪聲電動機，并使用彈性聯軸器，以減少該環節引起的振動和噪聲。

（2）選擇流量脈動小的泵，泵流量脈動由小到大分別是螺桿泵、葉片泵、齒輪泵和柱塞泵。

（3）用蓄能器和橡膠軟管減少由壓力脈動引起的振動，蓄能器能吸收10Hz以下的噪聲，而高頻噪聲，用液壓軟管則十分有效。

（4）用帶有吸聲材料的隔聲罩，將液壓泵罩上，也能有效地降低噪聲。

（5）采用上置式油箱、改善泵吸油阻力，排除系統空氣，設置泄壓回路，延長閥的換向時間，使換向閥閥芯帶緩沖錐度或切槽，采用濾波器，加大管徑等。

3. 2 降低或消除流體振動與噪聲的技術措施

（1）減少油液中的氣體，其主要措施是油箱要很好密封，內部加隔板，油箱上的通氣孔要加空氣過濾器，泵的吸油管要足夠粗，吸油管與壓油管直徑之比一般取1. 7～ 2. 4。吸油管和回油管的端部制成45b，并盡可能相互遠離，插入油液內有足夠的深度，但與箱底的距離還應大于2倍的管徑。新泵站或放置較長時間的泵站開始使用時，要利用排氣裝置認真排氣，無排氣裝置的要空載運行一段時間后再開始帶負載使用。

（2）選擇流量脈動小的泵，泵的流量脈動由小到大分別是螺桿泵、葉片泵、齒輪泵和柱塞泵。O形、M形中位機能的換向閥換向精度高，但O形、M形及Y形換向閥換向時平穩性差，易產生沖擊振動。為減小換向沖擊，對于流量小于60L/min的換向回路，優先選用直流電磁鐵驅動的換向閥。直動式溢流閥結構簡單，但易產生振動和噪聲，適用于低壓小流量的場合；先導式溢流閥換向沖擊小，壓力穩定，適用于中高壓、大流量的場合。

（3）采用金屬管時，各管路間應相互平行并留有間隙，根據管徑選擇支撐架間隔，并在油管與支撐架間加橡膠墊或木墊來減振，管路彎曲處以圓弧過渡，盡可能選用板式液壓元件，用集成塊代替管路，對于頻率較高的（10H z以上）振動和噪聲，用橡膠軟墊消除噪聲的效果明顯，但對精

密運動執行器，會引起運動部件動作滯后或爬行，不宜采用。

（4）消除液壓沖擊 避免產生液壓沖擊的基本措施是盡量避免液流速度發生急劇變化，延緩速度變化的時間。其具體辦法是：延長閥門關閉和運動部件制動換向的時間；限制管道流速及運動部件速度；系統中設置蓄能器和安全閥；在液壓元件中設置緩沖裝置；采用軟管，以增加系統的彈性。

3.3 降低或消除氣穴振動與噪聲的技術措施

（1）增加吸油管道直徑，盡量減少或避免吸油管道的彎曲，以降低吸油速度，減少管路損失，防止空氣滲入。

（2）選用適當的吸油濾清器，并要經常檢查清洗，避免阻塞。

（3）降低泵的吸油高度，自吸性差的油泵應由低壓輔助油泵供油。

（4）避免由于油的粘度過高而產生吸油不足現象，應根據地區、季節溫度變化選用不同牌號的液壓油，或采用預熱的辦法。

（5）使用正確的配管方法。盡量使吸油管和排油管隔開，因為排油管中往往帶有大量的氣泡。另外在油箱中加斜網眼擋板亦有助于逸散空氣。

3.4 運行管理措施

（1）調整閘門下落速度，可以使單位時間的流量變化量減少，改善水流脈動壓力，達到減振效果。

（2）加強設備維修養護，保證設備良好的運行狀態，可以減少閘門振動。特別要加強對啟閉機、螺桿、鋼絲繩、滑輪及導向塊等部件的巡視檢查，發現問題及時處理，對不再適用的要立即更換。盡量減小各連接部件的間隙，調整機座螺栓松緊度，可以減小閘門垂直振動幅度。

（3）閘門止水出現漏水或破損的應及時修復，未修復的開啟泄水時應避免停留在振動較大的開啟度上；船閘人字門遭受船只或重物撞擊后，應及時修復并校正門樞垂線后再運行。

（4）及時清理門前漂浮物或大開度運行也可減少漂浮物對閘門的影響，減小門前壓力，防止雜物阻塞門槽而影響閘門下落，從而起到減振作用。

4 結論

綜上所述，液壓啟閉系統在日常運行中受到諸如振動、噪音等異常的影響是不可避免的，但為了保障液壓啟閉系統的正常工作運行，需要我們從液壓系統的設計、制造、安裝、使用等方面入手，系統分析振動、噪音等異常產生的原因，并采取合理有效的措施將這些異常控制在最小范圍內，從而降低異常對系統的干擾。

參考文獻

[1]黃祖龍、李春玲.亮子河水庫液壓啟閉機的檢查與維護[J].黑龍江水利科技.2011（03）.

[2]牟鐵江.淺談液壓啟閉機安裝工藝流程及質量控制方法[J].機電信息.2011（18）.