三峽船閘液壓系統滲漏分析及措施淺析

黃小亮，侯 翔，李相宜，王曉兵，童 旋

（長江三峽通航管理局，湖北 宜昌 443000）

引言

三峽船閘在每線船閘每一閘首兩側各設一個液壓啟閉機房，每個液壓啟閉機房設一套液壓泵站（即工作門液壓控制系統），每線船閘設12套，雙線共24臺套工作門液壓系統，驅動控制三峽船閘的24臺人字閘門液壓啟閉機、24臺輸水閥門液壓啟閉機以及第一、二和六閘首的12臺人字門鎖定油缸和第六閘首的4臺輔助泄水閥門液壓啟閉機。每線船閘每一閘首單側人字閘門、人字門鎖定、輸水閥門以及輔助泄水閥門啟閉機共用一套工作門液壓控制系統。近年來由于通航壓力巨大，現地液壓系統長期處于超負荷運行狀態，且液壓啟閉機活塞桿均處于露天環境，工況惡劣。其中液壓系統滲漏油是三峽船閘現地液壓系統最為常見故障。下面本文就三峽船閘液壓系統滲漏油進行淺析探討并提出相應的解決方法。

三峽船閘現地液壓系統由動力元件（泵源）、執行元件（液壓啟閉機）、控制元件（控制閥組）和輔助元件（油管、油箱、壓力表等）四個部分組成。液壓系統漏油分為內泄漏和外漏，通常所說的漏油主要是指系統外部漏油。首先對液壓啟閉機動作時的液壓原理進行簡要分析：下發動作指令后，油泵機組啟動，待3~5 s空載循環后，相關電磁閥得電，系統在調定壓力下工作，油泵排出的壓力油經控制閥組后進入油缸，推動活塞桿伸出或回縮，使機構動作。從液壓系統的運行原理中看出，液壓系統是處于特定壓力下的封閉系統中運行，在油缸、閥件等工作時，活塞桿的前后端蓋，電磁閥的閥件等處，油封密封起到非常重要的作用[1]。

1 三峽船閘液壓系統液壓油滲漏分析

1.1 液壓系統中密封圈部位漏油

1）由于液壓行業標準更新，三峽船閘液壓系統密封圈存在新老國標兩種規格，由于執行標準不同造成密封圈壓縮量過小或不均，導致密封圈連接處漏油；

2）密封圈使用年限過長，出現老化破損導致密封失效；

3）密封圈更換過程中由于操作不當造成密封圈損傷導致漏油；

4）工作壓力過高導致密封圈唇部變型，增加了接觸密封的接觸寬度。實踐表明，當壓力從0增大到0.1 MPa時，其接觸寬度將是壓力為0時的4倍。壓力作用下接觸寬度增加，使摩擦力增加，也使磨損加劇、溫度提高，泄漏增加，進而影響密封的使用壽命。

1.2 液壓油缸活塞桿缸頭漏油

1）液壓系統處于露天環境，長期運行過程中液壓油受到污染或管道油箱金屬碎屑進入液壓系統，在活塞桿運行中拉傷活塞桿，導致油液溢出；

2）油缸缸頭密封、刮冰圈安裝不當，活塞缸在往復運動過程中被拉傷導致漏油；

3）油封配合不密實，油封質量、唇口幾何形狀不合格或油封預壓量過小或不均導致漏油。

1.3 液壓油性能改變導致漏油

1）液壓油在受到污染后出現乳化變質，其各項性能都大幅下降，油液變稀，在高壓狀態下，通過密封間隙的泄漏量增加。

2）液壓油顆粒物過多會加速密封圈的磨損，損傷泵體、管道、閥件內壁，產生新的顆粒物，加劇磨損導致液壓系統出現內泄漏甚至拉傷油缸泵體等液壓元件。

1.4 油溫過高引起的漏油

液壓系統溫度一般維持在35~60℃最為合適。在正常油溫下，液壓油各種性能良好。油溫過高，會導致液壓油運動粘度下降，潤滑油膜變薄并易損壞，潤滑性能變差，機械磨損加劇，容積效率降低，從而導致液壓系統內泄漏增加；同時泄漏和磨損又引起系統溫度升高，而系統溫度升高又會加重泄漏和磨損，甚至造成惡性循環，使液壓元件很快失效；油溫過高將加速橡膠密封圈的老化，使密封性能隨之降低，最終將導致密封件的失效而漏油；油溫過高將加速高壓橡膠軟管的老化，嚴重時使油管變硬和出現龜裂，這樣的油管在高溫、高壓作用下最終將導致爆管漏油[2]。

1.5 輔助元件漏油

由于液壓系統相對運動表面不可避免地存在泄漏這一特性，為了方便對液壓系統滲漏情況進行統計及維保，結合三峽船閘液壓系統運行工況，我們對液壓系統的滲漏情況做出了界定。

1）三峽船閘液壓系統流量較大，在液壓啟閉機動作時隨著大流量液壓油的大量進出油箱內交變應力作用較強，容易造成油箱焊縫脫焊導致漏油。

2）壓力表、測壓軟管、避震接頭等由于老化密封失效出現漏油。

1.6 液壓系統滲漏標準

液壓系統滲漏標準定義如下：

1）滲油——油跡不明顯或擦凈后5 min不出現新油跡；

2）漏油——油跡明顯或形成油滴，擦凈后2 min不漏稱為不滴油；

3）漏油點——有一條明顯油跡或一個油滴為一個漏油點；

4）不漏油設備——靜結合面不漏油，動結合面不滴油；

5）嚴重漏油——滴油點每分鐘超過3滴[3]。

2 三峽船閘液壓系統漏油故障處理措施

1）減少液壓系統產生的震動：采用避震接頭，在液壓泵下增設橡膠墊來減少震動。

2）建立設備巡檢制度，定期對液壓系統螺栓進行緊固，定期對壓力表、測壓軟管、避震接頭等進行更換。

3）液壓系統設備的成品或半成品運到現場組裝時，要嚴格控制安裝時工況，避免沙塵、雜物等進入液壓系統，油缸、管道等設備要用酸洗，并保持密封。在焊接管接頭時，避免焊渣進入油箱、油缸、管道等。管道在建造時應進行探傷保證焊縫焊接可靠且接口處無毛邊倒刺，管道內無金屬碎屑和顆粒；定期對高壓軟管進行更換。

4）合理選擇密封圈尺寸：要做到合理地選擇密封裝置，必須熟悉各種密封裝置的形式和特點、密封材料的特性及密封裝置的使用條件，如工作壓力的大小、工作環境的溫度、運動部分的速度等。把實際的使用條件與密封件的允許使用條件進行比較，必須保證密封裝置有良好的密封性能和較長的使用壽命。為使密封可靠、壽命長，密封圈壓縮量不能過大也不能過小。過大則壓縮應力增加，摩擦力增大，加快密封磨損；壓縮量過小導致密封失效。定期對密封圈進行更換，更換過程中螺栓預緊力應適中，防止損壞密封圈。

5）在三峽船閘不同水位運行時期，根據液壓系統受力情況及時整定液壓系統壓力，減少應液壓系統壓力設置不當導致密封磨損導致的泄漏。

6）液壓油缸在出廠驗收時必須保證設備可靠性，油缸缸頭油封應可靠密封并留有一定的調整余量，活塞桿表面光滑無明顯劃痕。

7）定期對液壓油品質進行檢查，及時對油液清潔度不達標的液壓油進行更換；設置油液溫度過高報警，保證液壓油不因溫度過高而大量泄漏；在油箱內部進行合理分區，通過油箱內部油液循環達到給油液降溫的目的。

8）在油箱內設計加強筋板來吸收應大流量液壓油進出而產生的交變應力，保證油箱的可靠性。

3 結語

液壓油的泄漏分為內泄漏和外泄漏。外部泄漏通過設備巡檢即可直觀發現；而內泄漏及液壓元件與管道之內的泄漏，無法直觀判斷出泄漏部位，檢修后效果也無法做出判斷，發現和檢修困難。只有從上述影響液壓系統因素出發，采取合理措施盡可能減少液壓系統的滲漏。

經過三峽船閘設備近20年來穩定高效運行，三峽船閘液壓系統的可靠性得到了充分驗證。