九圩港船閘更換閥門活塞桿密封圈的新方案研究

陸野

摘要：船閘機電設備是船閘運行的“心臟”，液壓啟閉機又是其中的關鍵部位。九圩港船閘發現，閥門活塞桿密封圈的磨損，會導致液壓系統發生漏油現象，從而影響閘閥門正常工作。本文對更換閥門活塞桿密封圈的方案進行了研究，針對傳統更換方案的不足，進行了優化。

關鍵詞：閥門活塞桿;密封圈;液壓系統;更換方法;優化

引言

南通市港航事業發展中心九圩港船閘運行中心坐落于南通市的西北處，上連通揚、通呂運河，下接黃金水道長江，是南通及蘇北地區水運物資進出長江的重要交通樞紐，年均貨物通過量超2000萬噸。全所共有四套液壓啟閉機，為閘門、閥門的開啟和關閉提供直接動力。在巡查過程中發現，一扇閥門的活塞桿密封圈磨損，導致該套液壓系統發生漏油現象，若不及時控制，將影響啟閉機的正常工作。

1液壓啟閉機

液壓啟閉機是指利用液體的壓力能來傳遞能量，從而控制閘門開啟關閉或閥門提升降落的一種啟閉機。它包括液壓傳動系統和電氣控制系統，由液壓泵組、液壓閥組、液壓缸、油箱及附件、電氣柜及操作臺等五部分組成。

液壓啟閉機的工作原理是：當液壓泵把原動機輸出的機械能變為液體壓力能，經過油管道及液壓閥進入液壓缸，通過液壓缸及活塞桿把液體的壓力能轉變為工作機的機械能，即活塞桿沿液壓缸內壁做軸向往復運動，從而帶動連接在活塞桿上的連接桿和閘閥門做直線運動。

與其它啟閉機相比，液壓啟閉機結構簡單，承載能力大，并能夠遠距離傳遞動力，而且緩沖性能好，傳動平穩，調速和換向都很方便，故在船閘領域應用廣泛。但其對密封質量要求較高，各連接處的密封主要依靠密封圈實現。

2閥門活塞桿密封圈

閥門活塞桿密封圈是閥門液壓缸與活塞桿連接處的密封裝置，位于連接端蓋內，其主要作用是防止液壓缸內液壓油在高壓下從連接處縫隙滲漏而出。

該密封圈主要材料為丁晴橡膠，該橡膠具有良好的耐熱、耐油、耐水性以及粘結性能，且性價比較高。為了加強密封效果，經常多圈疊加使用。

一旦閥門活塞桿密封圈發生損壞，密封效果降低，液壓油便會順著活塞桿漏下，檢修人員容易發現。密封圈損壞，須立即更換，以免漏油過多影響啟閉機設備。

3更換閥門活塞桿密封圈

在日常巡查中，九圩港船閘發現一處閥門活塞桿有漏油現象，經判定為密封圈磨損，遂決定進行更換。整個更換過程包括對活塞桿的拆卸和組裝，較為復雜，船閘組織技術人員進行了詳細的探討和研究。

3.1 傳統更換方案

3.1.1傳統方案內容

聯系外界專業維修團隊，讓他們來所內進行更換，這是通常更換此處密封圈所采取的方案。更換方案如下：

（1）進入地下閥門井，用繩索固定吊桿，保證其與活塞桿分離后不傾倒入水中，

（2）卸下活塞桿與吊桿的連接頭，兩桿斷開，

（3）利用啟閉機將活塞桿升至最頂端，

（4）利用吊機，配合液壓缸的旋轉將液壓缸和活塞桿轉至水平，

（5）對活塞桿和液壓缸連接端蓋進行拆卸

（6）將舊密封圈從端蓋內沿活塞桿取出，將新密封圈沿活塞桿推入組裝，壓好端蓋

（7）利用吊機，將油缸轉至垂直狀態，利用啟閉機將活塞桿降至最低

（8）將活塞桿與吊桿重新連接，松開吊桿繩索

（8）封閉閥門井，完成整個操作

3.1.2 傳統方案的特點

傳統更換方案具有一定優點，即專業維修人員操作熟練，整個更換過程安全性高。但也有明顯的缺點，一是耗時長，從聯系維修人員到借用吊機再到開始操作，至少需要二周的時間，在此期間船閘的安全通航收到影響，二是成本高，吊機的租賃費用加上維修團隊的人工費用，臺班費是一筆不小的支出。

綜上所述，此方案雖然是可行性很高的方案，但耗時長，費用高，并不能高效解決問題。

3.2 優化更換方案

船閘通過不斷研究，對傳統方案進行了進一步優化，使之成為不必借助外力可自行操作的新方案。

3.2.1優化后的方案內容

優化后方案與傳統方案的最大不同之處在于，不必借助吊機吊轉液壓缸，且全程依靠兩個操作人員配合即可完成，內容如下：

（1）利用電焊固定液壓缸，使其無法轉動，

（2）進入閥門井，卸下閥門活塞桿與吊桿的連接頭，

（3）固定吊桿，保證其不傾倒進水中，

（4）安排地面上人員甲，卸下密封圈壓蓋，將壓蓋和所有密封圈逐一從活塞桿頂端向下移動，地下室內人員乙將其逐一從活塞桿與吊桿的斷開處取出，

（5）人員乙將新密封圈和壓蓋從斷開處套入活塞桿，逐一上移，由人員甲重新裝入密封槽，裝好壓蓋，

（6）將活塞桿與吊桿對接，再裝好連接頭，

（7）封閉閥門井，松開液壓缸的固定，完成工作。

3.2.2 進一步完善方案

上述方案的關鍵之一是第3步，保持吊桿在整個過程中不發生移位甚至傾倒。吊桿一旦碰撞受損便難以修復，一旦倒入水中便難以打撈。考慮到采取繩索固定，會影響閥門井中的作業空間，而若用人專門扶住吊桿頂端，對人的耐力和注意力均是很大考驗，故采取更加優化的方案，即用焊接支架固定吊桿。

根據地下閥門井為長方體這一情況，采用兩根長鋼管，分別對角線抵住空間兩邊，在地面形成一個X交叉，交點挨著吊桿，將此交點焊接固定。再利用木樁抵住另一側，與兩根鋼管相交，形成一個三角型支架，托住吊桿頂部，保持吊桿豎直。

利用三角型的穩定性，做出的三角支架可持久支撐活塞桿，提高了安全性。既節省人力，又保證了作業人員的空間。

3.2.3新方案的特點

與傳統更換方案相比，新方案具有明顯的優點：

（1）可以隨時開工，半天即可完成，免去了與外部聯系和預約吊車的時間，提高了工作效率;

（2）整個操作過程兩個人可自主完成，免去了外部費用，大大降低了人力和資金成本。

4 結論

近年來，船閘若發生此類密封圈更換作業，大多還是采取請外援更換的傳統方案。本次九圩港船閘另辟蹊徑，在傳統方案的基礎上進行了優化和升級，總結出一套更自主簡便的全新方案，并在更換閥門活塞桿密封圈的實踐中取得成功，標志著九圩港船閘正逐步改變船閘維修依靠外部的現狀，向著技術的自主革新不斷前進。

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