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摘要:水闸对地区经济发展起到保驾护航的作用，确保水闸安全稳定运行意义重大。水闸启闭故障对水闸日常运行造成的影响是巨大的，须针对启闭故障的原因采取必要处理措施。本文从设计、施工及日常维护方面阐述了引起水闸启闭故障的原因，并提出了相应的处理措施以防止此类故障的发生，确保水闸安全稳定运行。
关键词:启闭故障；移位；原因；日常维护；处理措施
中图分类号：U226.8+1 文献标识码：A 文章编号：
广东省降水丰富、水系发达、河网密布，各类水利工程为促进地区经济发展起着不可替代的作用。而水闸是其中的重要一环，是区域性防洪的关键。近年来，随着水利水电工程的广泛开展，用于水闸工程上的启闭机，机电设备被大量采用。水闸启闭机设备属于水闸工程在其日常运行过程中最重要的设备，所以，水闸启闭机的种种故障不能轻视，必须引起高度重视。只有保证水闸工程的正常使用，才能保护国家财产和人民群众的生命财产安全。本文以某水闸工程为例, 分析启闭机故障的处理。
1 故障原因
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200mm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3.5m以上,但实际开启高度到3.0m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。
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 故障处理
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
技术维护人员必须掌握机械、电气等专业基础知識,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。
5)油缸底座。经常检查油缸底座螺栓紧固状况,发现松动及时固定。
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。
3 水闸启闭机维护管理
3.1 液压油的维护
液压油是液压启闭机系统的工作介质, 起着能量传递、转换和控制的作用, 同时还起着润滑、防腐等作用。70%~80%的液压系统故障是由于液压油的污染造成的, 通过维护保持液压油的清洁是液压启闭机可靠工作的关键。
3.2 密封的维护
液压启闭机运行维护的另一个重点对象就是密封。密封的失效会造成油液泄漏,环境污染,效率降低,影响系统安全和正常运行,如液压缸下腔活塞杆密封失效,液压油大量外泄,闸门开启后会迅速下滑无法锁定,谏壁节制闸每年都有2~3例这样的故障。
3.3 定期清洗液压启闭机系统
(1)合理确定液压启闭机系统清洁度。目标清洁度订得过高,会增加运行成本,过低则对降低故障率作用不大,还使维修费用增加。
(2)液压启闭机长期使用后, 油液中的部分脏物会逐渐积聚在管道的弯曲部位和液压元件油路的流通腔内, 沉淀在油箱底部等地方, 为达到液压启闭机系统目标清洁度, 仅定期过滤液压油还是不够的, 必须定期全面清洗液压启闭机系统。
3.4 其他
定期检查,紧固管道接头、固定支架、液压缸底座螺栓;定期分色油漆管道;定期检查、校验压力表等仪表等。另外,正確运行液压启闭机应是日常维护保养工作的应有之意,如应等到液压泵运行平稳后再启闭闸门,闸门启闭运行结束后应及时停机等。
4 水闸启闭机运行维护注意事项
(1)维护工作重在平时,应定期进行。维护是指保证系统的正常功能,减少磨损和更换磨损零件,包括清理和更换零件,即换油、换滤芯、换密封件。《水闸技术管理规程》(SL75-94) 将此类工作定性为“养护:对经常发现的缺陷和问题,随时进行保养和局部修补,以保持工程及设备完整清洁,操作灵活”。由此可见,维护是指在设备完好状态下进行的预防性的保障作业,是为了使设备始终处于完好状态,只是简单的外部操作或局部解体,是一种经常性的、定期进行的操作。关于液压启闭机维护的周期目前水利行业还没有相应标准,可参考液压行业相关规定，并结合各个水闸工作实际制订一套具有操作性的标准(见表1)。
表1 水闸启闭机主要维护项目维护周期
(2)运行维护虽然是按既定制度定期进行的一项日常工作,但注意巡查液压启闭机、熟悉掌握与其运行维护相关的技术资料对维护液压启闭机依然十分必要。管理人员要综合运用各种方法(眼看、耳听、手摸、鼻闻),并辅以简单的检测手段(如液压油化验或现场吸墨纸斑点试验) 对液压启闭机作全面检查、分析,从而明确定期维护工作的重点,还可根据多年运行、检查、维护情况科学调整运行维护周期。在实际维护前,维护人员还应查阅启闭机运行记录、维护技术档案,访谈操作人员,必要时还应现场调试运行液压启闭机,以便制订出针对性较强的维护工作计划和方案。
5 结语
总之，启闭机设备是水闸工程中最重要的设备之一，一旦发生启闭故障，使启闭机不能正常启闭，如得不到及时有效的处理，那所造成的损失将无发估量。为了减少和避免发生启闭故障，我们须从启闭机的选型、设计安装和施工管理上进一步优化。同时，加强日常维护，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故障应急处理能力。这样才能确保水闸工程的社会利益及经济利益充分发挥。
参考文献
[1] 张才庭;董超;董友龙;王冬.液压启闭机的日常管理和常见故障维护[J].治淮,2012年08期
[2] 潘志富;赵佃军;刘二军;潘琼;徐仲才.浅析中小型水闸启闭机常见故障的解决对策及技术标准[J].水电站设计,2011年01期
关键词:启闭故障；移位；原因；日常维护；处理措施
中图分类号：U226.8+1 文献标识码：A 文章编号：
广东省降水丰富、水系发达、河网密布，各类水利工程为促进地区经济发展起着不可替代的作用。而水闸是其中的重要一环，是区域性防洪的关键。近年来，随着水利水电工程的广泛开展，用于水闸工程上的启闭机，机电设备被大量采用。水闸启闭机设备属于水闸工程在其日常运行过程中最重要的设备，所以，水闸启闭机的种种故障不能轻视，必须引起高度重视。只有保证水闸工程的正常使用，才能保护国家财产和人民群众的生命财产安全。本文以某水闸工程为例, 分析启闭机故障的处理。
1 故障原因
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200mm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3.5m以上,但实际开启高度到3.0m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。
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 故障处理
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
技术维护人员必须掌握机械、电气等专业基础知識,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。
5)油缸底座。经常检查油缸底座螺栓紧固状况,发现松动及时固定。
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。
3 水闸启闭机维护管理
3.1 液压油的维护
液压油是液压启闭机系统的工作介质, 起着能量传递、转换和控制的作用, 同时还起着润滑、防腐等作用。70%~80%的液压系统故障是由于液压油的污染造成的, 通过维护保持液压油的清洁是液压启闭机可靠工作的关键。
3.2 密封的维护
液压启闭机运行维护的另一个重点对象就是密封。密封的失效会造成油液泄漏,环境污染,效率降低,影响系统安全和正常运行,如液压缸下腔活塞杆密封失效,液压油大量外泄,闸门开启后会迅速下滑无法锁定,谏壁节制闸每年都有2~3例这样的故障。
3.3 定期清洗液压启闭机系统
(1)合理确定液压启闭机系统清洁度。目标清洁度订得过高,会增加运行成本,过低则对降低故障率作用不大,还使维修费用增加。
(2)液压启闭机长期使用后, 油液中的部分脏物会逐渐积聚在管道的弯曲部位和液压元件油路的流通腔内, 沉淀在油箱底部等地方, 为达到液压启闭机系统目标清洁度, 仅定期过滤液压油还是不够的, 必须定期全面清洗液压启闭机系统。
3.4 其他
定期检查,紧固管道接头、固定支架、液压缸底座螺栓;定期分色油漆管道;定期检查、校验压力表等仪表等。另外,正確运行液压启闭机应是日常维护保养工作的应有之意,如应等到液压泵运行平稳后再启闭闸门,闸门启闭运行结束后应及时停机等。
4 水闸启闭机运行维护注意事项
(1)维护工作重在平时,应定期进行。维护是指保证系统的正常功能,减少磨损和更换磨损零件,包括清理和更换零件,即换油、换滤芯、换密封件。《水闸技术管理规程》(SL75-94) 将此类工作定性为“养护:对经常发现的缺陷和问题,随时进行保养和局部修补,以保持工程及设备完整清洁,操作灵活”。由此可见,维护是指在设备完好状态下进行的预防性的保障作业,是为了使设备始终处于完好状态,只是简单的外部操作或局部解体,是一种经常性的、定期进行的操作。关于液压启闭机维护的周期目前水利行业还没有相应标准,可参考液压行业相关规定，并结合各个水闸工作实际制订一套具有操作性的标准(见表1)。
表1 水闸启闭机主要维护项目维护周期
(2)运行维护虽然是按既定制度定期进行的一项日常工作,但注意巡查液压启闭机、熟悉掌握与其运行维护相关的技术资料对维护液压启闭机依然十分必要。管理人员要综合运用各种方法(眼看、耳听、手摸、鼻闻),并辅以简单的检测手段(如液压油化验或现场吸墨纸斑点试验) 对液压启闭机作全面检查、分析,从而明确定期维护工作的重点,还可根据多年运行、检查、维护情况科学调整运行维护周期。在实际维护前,维护人员还应查阅启闭机运行记录、维护技术档案,访谈操作人员,必要时还应现场调试运行液压启闭机,以便制订出针对性较强的维护工作计划和方案。
5 结语
总之，启闭机设备是水闸工程中最重要的设备之一，一旦发生启闭故障，使启闭机不能正常启闭，如得不到及时有效的处理，那所造成的损失将无发估量。为了减少和避免发生启闭故障，我们须从启闭机的选型、设计安装和施工管理上进一步优化。同时，加强日常维护，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故障应急处理能力。这样才能确保水闸工程的社会利益及经济利益充分发挥。
参考文献
[1] 张才庭;董超;董友龙;王冬.液压启闭机的日常管理和常见故障维护[J].治淮,2012年08期
[2] 潘志富;赵佃军;刘二军;潘琼;徐仲才.浅析中小型水闸启闭机常见故障的解决对策及技术标准[J].水电站设计,2011年01期