浅谈液压启闭机的故障分析与维护管理.pdf

运行与维护 S M A L L H Y D R O P O W E R 2 0 1 2 N o 3 ． N o 1 6 5 浅谈液压启闭机的故障分析与维护管理 吴迎燕 宁波市三江河道管理局 浙江宁波3 1 5 0 2 0 【 摘要】通过对宁波市水闸液压启闭机运行管理中存在的故障进行的分析，提出了相应对策和措施，以提高液压启 闭机 维护管理 水平 ．保证水 闸正 常运行。 【 关键词】液压启闭机故障分析维护管理 近年来 ，液压启闭机在水闸工程中得到了越来 越广泛的应用。液压启闭机采用的开度检测装置测 量准确，可以真实反映闸门的启闭情况 ，并可通过 技术改造用 P L C可编程控制 ，实现 闸门的 自动化 控制；各种检测和控制信号也可传到远程的集控中 心实现闸门的远程控制。然而 ，液压启闭机在运行 中的不稳定性和养护维修的复杂性却给运行管理带 来了安全隐患。 浙江省宁波市地处沿海 ，市区三江的水 闸多为 挡潮排涝 闸，在启闭过程 中要受到潮汐的制约和影 响。一般情况下 ，退潮时开闸泄洪排水 ，在潮位回 涨至接近内河水位时 ，要及时关闭闸门挡潮。如果 在闭门过程中液压 系统 出现故障 ，将会导致闸门卡 死无法关 闭，如不能及时排除故障，外江潮水随着 潮位的上升会不断涌入城区内河 ，后果不堪设想 ， 如果是发生在台风期问，后果更为严重 。因此，准 确分析故障原因，及时排除故障，对液压设备进行 科学的维护管理就显得十分重要 。 1 故障现象与分析 在闸门日常运行过程 中，液压启闭机曾多次 出 现下列闸门启 闭故障现象 闸门开启后 自动下滑 ； 液压阀阀芯卡死 、运动不灵活和运动不到位 ，导致 执行元件动作失灵 ；管道或 液压元件流道 内的型 砂 、毛刺切屑等污染物在油流的冲击下脱落 ，堵塞 阻尼孔和滤油器 ，造成压力和速度不稳定 ；闸门的 收稿 日期 2 0 1 2 0 2 2 1 作者简介吴迎燕 1 9 6 1 一 ，女 ，工程师，主要从事河道 管理工作 。 48 运行 过程 中，由于纠偏不 同步，造成 闸门单边 卡 死；设备在安装时油缸和闸门顶块间隙过大，造成 闸门左右移位，顶块变形。 上述故障所 导致的后 果都 是闸门无法正常启 闭。对这些故障现象进行分析，发现故障的原因是 多方面的。 1 ． 1 设计方面不够完善 1 闸门开启后 自动下滑。设计 时没有考虑到 国内阀门的渗漏现象以至于出现 闸门下滑现象 ，虽 然系统有下 滑2 0 0 1T ii n 提升保护 ，但 由于下滑速度 太快保 护动作频 繁而失去作用 ，且 下滑速度不均 匀 ，极易造成闸门单边卡死 现已增加 高压球 阀， 在闸门开启后手动保压 。 2 闸门开度无法达到设计高度。启闭机 的理 论设计开启高度 可达3 ． 5 m以上，但实际开启 高度 到3 ． 0 m以上时闸门重心上移过大，整个机构缺 少 侧向联系 ，液压缸只有 2根不锈钢空心钢管垂 向支 撑 ，细长 比小 ，刚度不够 ，抗弯能力差 ，在不利荷 载作用下容易变形 、失稳 ，这类启闭方式在低门槽 条件下开启度无法达到设计高度。 1 ． 2 液压阀元件的质量有待提高 液压系统的故障往往是系统 中某个元件产生故 障造成的 ，如单向阀、换 向阀是方向控制阀 ，用来 控制液压系统中的液流方 向；溢液阀、减压阀、顺 序 阀是压力控制阀，用来控制或调节液压系统 中的 压力 ；节流阀、调速阀、分流阀是流量控制阀，用 来控制液压系统中油液的流量。这些 阀组直接影响 闸门的运行安全 ，而在 1 套液压启闭设备中 ，有些 关键的阀元件是 由 3 、4个 品牌组成 的，产品质量 参差不齐。 小水电2 0 1 2 年第 3期 总第 1 6 5 期 1 ． 3 施工安装不够规 范 1 除尘 。在元 件及管 路安装 过程 中将铁 屑、 灰沙等杂物带入油箱 ，导致液压阀阀芯卡死 ，执行 元件动作失灵 ，闸门无法启闭。 2 液压管路安装。油管路排放、安装顺序和 电气控制柜的指示仪表显示顺序混乱 ，左右反相 ， 有的阀甚至反 向安装 ，混淆了液压元件的调节方向 和速度 ，使闸门越调偏差越大。 3 液压缸和 闸门安装 。设 备元件 间隙的配合 和误差的控制都非常关键 ，如安装时液压缸和闸门 顶压块间隙过大 ，易造成中心偏移 ，使闸门在开启 时左右移位 ，顶块变形，严重的可导致液压缸弯曲。 1 ． 4 维护管理落实不到位 1 缺乏专业技术维修人员 ，故障维护不及 时。 因液压系统故障具有隐藏性 、多样性 、不确定性和 因果关系复杂性等特点 ，不像其他机械设备那么直 观，也不像 电器系统那样方便检测 ，给观察分析 、 维护检修带来了很多 困难 。一些管理维修人员不熟 悉液压启闭机基础知识和工作原理 ，对运行中出现 的异常现象不能及时进行分析及采取有效对策；而 厂家由于路途遥远，出现故障时技术维修人员无法 及 时赶到 ，延误 了故障排除时间 ；而且每次来现场 也只能进行一些局部性的维修 ，不能从根本上解决 系统故障反复出现的问题 。 2 检查 、观察、养护制度不够完善 ，应 急措 施不到位。 2 对策与措施 因液压设备 由机械 、液压 、电器及其仪表等装 置有机地组成统一体 ，系统的故障分析是受各方面 因素影响的复杂问题 。在进行故障分析时 ，必须弄 清楚整个液压系统的工作原理 、结构特点 ，然后根 据故障现象进行判断 ，逐步深入 ，有 目的、有方向 地逐步缩小范围，确定区域、部位和单个元件 ，这 样才能准确地判 断故障原 因，及 时排除隐患。为 此 ，在水闸运行管理的过程 中，采取 了 “ 走 出去 、 请进来”的方法，边实践、边摸索、边总结，形成 了一套液压启闭设备 的管理维护方法 。 2 ． 1 培养专业的技术维护人 员，掌握分析处理设 备常见故障的技 能 运行与维护 知识 ，熟 悉液压系统 的工 作原理、结构特点及组 成 ，具有分析处理机械 、电气 、液压系统常见故障 的能力。针对没有液压专业维修人员的状况 ，积极 同厂家联系，派有机械电气专业基础的人员到厂家 进行技术培训。另外 ，厂家来人维修时 ，技术维修 人员一起动手配合 ，边观察 、边学习，对每次故障 现象和维修方法进行详细记录，积累和提高了分析 处理故障的技术和能力。目 前一般的系统故障都能 得到 比较准确地分析判断并及时排除，设备的故障 率也大大降低了。 2 ． 2 建立健 全管理制度 ，严格按照 闸门操 作规程 运行管理 ，确保水 闸工程 的安全和正常运行 根据相关规定 ，结合各闸的实际状况 ，制定和 完善 了水闸工程检查 巡查制度 ，闸门操作制度 和启闭规程 ，闸门及启 闭设备 养护检查和维修 制 度，发电机组运行、维修、保养制度，设备紧急事 故处理方案等相应的技术管理细则 。制作了水 闸 日 常巡检表 、月度检查表 、运行记 录表 、维修记 录 表 、发电机 组运行记 录表等 。落实个人 岗位 责任 制 ，做到定人 、定岗 、定责任 ，把设备的检查 、维 修和养护制度落到实处。 2 ． 3 加强设备 日常检查，做好设备 日常维护 做到经常检查、定期检查和特别检查相结合 ， 日常保养和经常检修相结合。对检查过程中发现的 问题及故障隐患制定维修整改方案，定人定时落 实 ；对 日常运行过程中出现的启闭故障随时到场抢 修 ，确保闸门、机电设备运转正常。日常维护检查 主要有以下几方面 1 液压油 。油 液中颗粒 、杂质 的污染是引起 液压元件磨损失效的主要原因之一 ，每年汛前 、汛 后应对液压油进行过滤 。 2 密封圈。定期检查油管 、阀件上的密封圈， 发现老化 、漏油情况 ，及时更换。 3 液压元件。每天用软布机醮油擦拭 和清除 动力站及各液压元件上的油污和尘污 ，防止和减少 尘污入侵系统 。 4 液压 阀。经常维护 ，适 时调整 ，满 足控制 系统所需要的方向、压力和速度的工作要求。 技术维护人员必须掌握机械、电气等专业基础 况 ， 5 油缸底座。经常检查油缸底座螺栓紧 固状 发现松动及时固定 。 下转第 4 7页 49 皇 三 箜 塑 璺篁 塑 少 ；水位高于上限，机组出力 自动增大。 5 甩负荷 自动关机功能。当机组过速 时，控 制器发出过速信号并通过外接电路使发电机主开关 分闸，T c 一1 5 O水轮机操作器电磁控制线圈失压， 关闭水轮机。 2 ． 3 r r C 一 1 5 O水轮机操作器工作原理 r I ℃ 一 1 5 0水轮机操作器采用储能装置 ，由滚轮 传动脱扣机构和蓄能机构组成 ，开机时 由电机或手 摇驱动 ，经传动机构和蓄能弹簧压缩而将能量储存 在蓄能弹簧 中，蓄能待发 。在事故发生或机组控制 电源消失时能迅速安全可靠地关闭水轮机导叶 ，避 免事故的扩大，保障人员和设备的安全。当失去电 源或发生紧急停机时滚动传动脱扣机构迅速动作， 蓄能弹簧先快后慢推动活塞 自动关机。蓄能弹簧 的 衰减特性决定操作器活塞近似两段 的关闭规律 ，可 根据电站调节保证计算 的要求在 2 ． 5～ 5 s 内整定关 机时间。 3 技术改造效果 1 采 用 s ME R _ 一 w 微 机 型无 刷励 磁 调节 器、 w一3微机控 制器和 T C 一 1 5 0水轮机操 作器 配套对 电站进行 技术改造后 ，实现 了机组 自动励 磁 、自动灭磁 、自动整步并 网及 自动调频和实时监 控机组运行工况的功能，保障了电站供电质量，实 现了在没有运行人员干预的情况下 自动停机。 计算机应用 ．S l上． S 屯． 5 t ． s t． 址 ． 5 止 ． j 止 ． S 屯舢． S 也 上接 第 4 9页 6 定期启闭试机。每星期进行 1 次闸门启闭 试机 ，既可以观察启闭机的运行情况 ，又可 以冲刷 闸门 口的淤泥 由于挡潮闸受潮汐影响 ，闸门口淤 泥 比较严重 ，严重时可能使闸门无法开启 。 2 ． 4 其他措施 1 针对沿海挡潮闸的特点 ，在 闸室配备应急 设施 ，制作了应急钢闸门，在闭门时如发生设备故 障而无法及时排除，可在检修门槽内放下钢闸门， 阻挡潮水 内涌。 2 按 比例配备各 液压 阀件及其他 易损 配件 ， 在确定故障部位或元件时 ，先用备品更换 ，待闸门 启闭结束后再进行维修。 2 缩短了开停机时间，降低了运行维护工作 量，提高了设备经济运行水平。 3 减少了人为因素的影响，减少了设备故障、 事故几率，提高了设备的完好率。 4 减少了运行值班人员，降低了运行值班人 员的劳动强度，降低了发电成本。 4 结语 采用 s M E R ～w 微 机 型 无 刷 励 磁 调 节 器 、 s w一3微机控制器 和 T C 一 1 5 0水 轮机操 作器 进行 自动化配套改造后 ，由于具有 自动励磁 、自动 灭磁、自动准同期、调频及甩负荷关机等功能，能 使机组快速、准确地并人电网运行，单机运行也较 为稳定 ，还能保证事故时可靠停机。具有投资少 、 结构简单 、运行维护方便等特点 ，比较适用于小水 电的技术改造；而且从投运这几年来看，设备运行 安全、可靠，没有发生任何故障和事故，经济实 用 ，值得广泛推广应用。 参考文献 [ 1 ] 颜廷松 ． 关于小型水电站技术改造措施的探讨[ J ] ．中 国农村水利水电， 2 0 0 8 0 6 ． [ 2 ] 黄智强 ． 小型水电站技术改造 中应注意的几个问题 [ J ] ． 水利科技 ， 2 0 0 8 0 1 ． ■ 责任编辑吴昊 3 结语 液压启闭机具有操作简便、布置紧凑、承载能 力大 、容易实现 自动化控制等诸多优点 ，工程效益 是 比较明显 的。只要从启闭机 的选型 、产 品质量、 设计安装和施工管理上进一步优化 ，同时加强运行 管理，适时补充和培养专业技术人员 ，提高管理人 员的业务水平和管理能力，对液压设备进行科学的 维修和养护 ，就能有效地保证系统和设备的安全运 行，确保闸门正常启闭，发挥水闸工程效益。 ■ 责任编辑吴昊 47