液壓設備油質污染的危害及成因分析

□袁士奇 李 建

（河南省燕山水庫管理局）

液壓設備油質污染的危害及成因分析

□袁士奇 李 建

（河南省燕山水庫管理局）

文章簡要介紹了燕山水庫液壓啟閉機系統的基本概況，結合作者多年的工作經驗和燕山水庫的液壓設備的實際運行情況，主要陳述了液壓油油質污染對液壓設備的電磁閥件和泵站機組這兩個重要部件所產生的危害，由此引起的設備故障進行了歸納總結。通過空氣水分、顆粒污染物、機組內環境和設備的密封情況四個方面對造成液壓油油質污染的原因進行了成因分析。最后從外因、內因以及人為因素等三個方面提出了對液壓油保養的方法技巧和注意事項，提出了要用全面、動態的眼光分析問題，要從整體出發排查故障、解決問題。

液壓油；液壓油污染；液壓油保養措施

1 前言

液壓設備是由動力機構提供作用力，利用液壓油傳遞作用力，通過控制機構控制作用力，最后由執行機構接受作用力并完成預定動作的機械設備。其中液壓油是液壓設備使用的介質，在設備中起著能量傳遞、潤滑、防腐蝕等作用。液壓油品質的好壞直接影響著液壓設備的運行工況和使用壽命，也是液壓設備保養工作中的主要方面。

2 工程概況

河南省燕山水庫工程總庫容9.25億m3，整體工程等別和規模屬于大（2）型，主要任務是以防洪為主，結合供水、灌溉，兼顧發電等綜合利用。

燕山水庫目前有液壓式啟閉機組8臺，主要應用于各水工建筑物的工作閘門，其中6臺液壓機組位于溢洪道，機組類型均為雙缸雙吊點式弧形鋼閘門液壓啟閉機組，啟門力2×1 600 kN，最大行程6.80 m，設有現地控制或遠程集中控制。無論處于何種控制方式下，啟閉機均可以在動水中全行程啟閉閘門及局部開啟閘門。水庫共設6孔弧形閘門擋水，采用液壓啟閉機操作，設計為一孔一站配置。每套液壓啟閉機設有一套液壓泵站和一對液壓油缸。液壓泵站安裝在啟閉機房內，每套液壓泵站設兩臺油泵和電動機組，根據運行指令和工況輪流啟用，但每個時刻只有一臺處于運行狀態，一用一備，互為備用。泵站設備布置采用旁置式泵組方案。1臺液壓機組位于泄洪洞，屬于雙缸雙吊點式弧形鋼閘門液壓啟閉機組，泄洪洞進口段設置平板事故檢修閘門和弧形工作閘門各一扇。弧形工作閘門孔口尺寸6×4.50 m，閘門自重40 t，啟門力2×500 kN，最大行程6 m；還有1臺位于輸水洞出口，類型為單缸單吊點式弧形鋼閘門液壓啟閉機組，輸水洞位于溢洪道右側，其主要任務是提供工業城市和農業灌溉用水，同時結合供水灌溉發電。輸水洞進口處設有一道攔污柵，一道事故檢修閘門，出口設有一扇弧形閘門。閘門孔口尺寸2 m×2 m，閘門自重8 t，使用弧形工作閘門作為出口控制設備，具有局部開啟控泄運行的能力。

3 液壓油污染造成的危害

3.1 對電磁閥件的危害

電磁閥件通過接受電信號來控制閥芯的開啟或關閉，從而使液壓系統完成相關的動作。電磁閥件屬于精密器件，是故障的易發區，一旦出現故障，危害巨大，直接影響閘門正常啟閉。以我庫泄洪洞液壓機組為例，該機組出現過“糾偏不靈敏”的現象，主要表現為：閘門左開度和右開度的差值較大時，PLC會一直發出“糾偏”指令，但左右開度的差值卻不會減小。經過排查，故障原因系糾偏閥和調速閥堵塞所致。由于油液過于黏稠且雜質含量超標，極易引起調速閥的堵塞，同時造成糾偏閥的開閉效果大打折扣，出現糾偏效果不理想，PLC需持續發出的糾偏指令卻遲遲收不到糾正效果的現象。

3.2 對泵站機組的危害

液壓油同時兼有潤滑和冷卻的作用，在泵站機組這部分體現的尤為明顯。油質良好的液壓油課減小零件活動接觸面的摩擦，既減緩了零件的剛性磨損，又抑制了運行過程中的噪音。再次以我庫泄洪洞液壓設備為例，由于液壓油油質已被嚴重污染，泵站空載時發出尖厲而刺耳的異響。正常工況下應該是低沉的“沙沙”聲，好似一名“男低音”，此時的機組則完全變成了一名“女高音”。泵站作為成套系統的動力總成部分，地位重要，造價昂貴，一旦歌手“破音”，輕則失去啟閉動力，重則設備報廢，造成重大財產損失。

4 液壓油污染成因分析

液壓油油質是由多項指標來共同評價的，主要包括氧化物的含量、PH值、基礎添加劑的損失、粘度的改變、顆粒物總數、含水量的增加等。只要有任何一項指標不合格，那么油質就算不合格。正規的檢測報告通常由專業的檢測機構取樣檢測之后出具，作為水庫一線工作人員通常不具備專業的檢測能力。筆者結合自身多年的工作經驗，從感性上闡述下水庫現狀引起液壓油污染的主要原因。

4.1 空氣引起的污染

水庫這個特殊的環境，意味著周圍環境中的水分通常是充沛的，這里主要指空氣中的水蒸氣。在潮濕的環境中，我們常常會發現硅膠顆粒使用周期很短，失效很快。如果不及時更換硅膠，硅膠的吸水能力接近“飽和”的話，空氣中的水分將會“堂而皇之”地進入液壓油中，引起液壓油性狀的改變。

空氣中成分復雜，其中就包含直徑大小不一的各類顆粒污染物。肉眼通常是看不到的，但是這些顆粒實實在在的懸浮在我們周圍。直徑較大的，被空氣濾清器（通常就是硅膠桶）吸附掉了；直徑較小的，將直接進入液壓油中。

4.2 內環境引起的污染

內環境主要指管路內徑、油箱內壁、液壓系統內部的器件等，都會對油質產生污染。一方面，管路的內徑、油箱內壁雖然經過預處理，但是經年累月處理效果難免下降，必然會析出金屬造成污染；另一方面，有些功能性器件是隱蔽在液壓設備內部的，它們也會造成污染。以燕山水庫溢洪道5#液壓機組為例，使用的是內置式行程測量裝置。該模塊含有一根鋼絲繩，位于液壓缸內部，一端固定于活塞桿頂部，另一端通過卷簧與缸體相連。某次打開端蓋檢查時發現，鋼絲繩多處出現銹點。僅憑這一點就足以說明，鋼絲繩銹蝕已經對液壓油油質造成了污染。

4.3 系統密封效果減弱引起的污染

液壓設備除了有固定的部分，還有可動的部分。例如活塞桿，當有桿腔壓強大于無桿腔壓強時，活塞桿收回液壓缸內部。這一運動過程中，如果液壓缸下端蓋處的刮污圈和O型密封圈存在損傷造成密封不嚴，那么活塞桿表面的污染物將被直接帶入液壓油中。如果活塞桿表面有形變（例如受過外力撞擊），不僅會帶入污染物，還會加劇密封元件的磨損。以我庫溢洪道4#液壓機組為例，其活塞桿表面銹蝕，銹斑附近形成尖銳的突刺，此現象不僅造成了油質污染，而且運行中有漏油現象，對密封件損傷極大。

5 液壓油保養的注意事項

5.1 減小空氣中水分和顆粒物的污染

根據硅膠的顏色和性狀，及時進行更換。一般來說，具有吸附能力，可以正常使用的硅膠顆粒，通常呈現出的顏色亮麗而濃重，光澤度較好，顆粒之間無粘連；而接近失效的硅膠顆粒，顏色通常呈淺紅色甚至是灰色或無色透明，由于長時間暴露于空氣中，表面色澤暗淡，在條件苛刻的環境中甚至可以出現粘連甚至結塊現象。此時我們需要對空氣濾清器內的硅膠顆粒進行更換；如果將變色硅膠進行干燥處理，還能實現重復利用，雖然一定程度上可以降低養護成本，但要注意硅膠顆粒的使用周期。

5.2 減小內環境引起的污染

對于水庫運行管理中發現的不合理的地方，要及時應對處理。發現內置式行程測量裝置存在污染油質的隱患后，我庫經過論證，將內置式改為外置式行程測量裝置。

當條件允許時，盡量使用成熟的新技術新工藝。例如陶瓷噴涂工藝活塞桿，集成了紅外行程檢測裝置，淘汰了傳統的拉線式裝置。但同時，不要盲目地跟風追逐還不成熟的“新科技”。

5.3 用整體的視角來評判危害程度

以整體的視角分析評判，杜絕“頭疼醫頭，腳疼醫腳”的“治病”大忌。例如，活塞桿銹蝕影響的就不僅僅是活塞桿自身，當考慮到過濾或更換液壓油時，優先處理桿體銹點就是必要的過程。

6 結語

現今，液壓啟閉機、弧形鋼閘門和電氣自動化控制系統組合而成的水庫閘門機電設備已經越來越普及，成為很多水庫的標準配置。該系統功能強大、實用性強，通常布置于溢洪道、泄洪洞等肩負著泄洪任務的關鍵性部位，在保障人民群眾的生命安全和財產安全中扮演了重要角色。液壓系統維護得好不好，液壓油保養的效果怎么樣，事關設備運行是否安全高效，直接影響防洪泄洪任務能否及時響應、按時完成。

TH137.52

A

1673-8853（2017）10-0091-02

2017-9-20

編輯：劉長垠 韋詩佳