排漂孔液压缸活塞杆与密封更换处理

杨健锋

摘 要：飞来峡水利枢纽位于清远市东北约40公里的北江河段上，是广东省目前最大的综合性水利枢纽工程。飞来峡水利枢纽主要建筑物由拦河大坝、船闸、发电厂房和变电站组成。它的主要作用是以防洪为主，同时兼有发电、航运、供水和改善生态环境等作用，是北江流域综合治理的关键工程。飞来峡枢纽与北江大堤联合组成北江中下游防洪体系，水库可以起到滞洪调峰作用。该文主要介绍了飞来峡水利枢纽排漂孔液压缸活塞杆与密封更换处理的完整方案。

关键词：飞来峡水利枢纽 施工方案

中图分类号：TH137 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（c）-0065-03

1 工程概况

1.1 工程概述

飞来峡水利枢纽溢流坝排漂孔孔口宽14 m，排漂孔弧形闸门选用2×1 000 kN液压启闭机，左右布置各一条液压缸是排漂孔液压启闭机的执行机构，液压启闭机担负排漂孔弧形门的开启和关闭动作任务。经过十多年的运行，近期发现两侧液压缸存在前端盖活塞杆密封渗油、活塞杆镀铬层脱落等现象，为保证排漂孔弧形闸门的安全稳定运行，需对其二条液压缸进行前端盖活塞杆密封更换与活塞杆修复处理。

1.2 液压缸主要技术特征

最大启门力：1 000 kN；

液压缸全行程：8 600 mm；

液压缸工作行程：8 400 mm；

液压缸内径：340 mm；

活塞杆直径：200 mm（长9 828 mm重2 367 kg）；

液压缸总重：7 097.5 kg。

液压缸总重：11.7 m

1.3 检修依据

（1）厂方提供技术图纸；

（2）《水利水电工程启闭机制造、安装及验收规范（DL/T5 019）》；

（3）《陶瓷涂层活塞杆技术条件（NB/T35 017-2 013）》；

（4）《大型液压式启闭机》；

2 液压缸吊装总体思路

经现场实地勘测、由于受施工场地条件限制，汽车吊等大型起重设备无法进入现场施工，综合考虑决定、该吊装方法采用独脚拔杆进行吊装，拔杆现场设计制作。

利用2#坝顶门机下端连接梁做 “生根点”，立一条拔杆。起吊和爬臂采用2台5吨卷扬机控制。液压缸拆出坝面后用1#坝顶门机装车运至安装间进行解体。

3 主要施工机械设备计划

如表1。

4 液压缸拆除与安装流程

如图1。

5 主要项目施工方法

5.1 独脚拔杆制作与安装

（1）将2#坝顶门机停放在排漂孔位置、投入抱闸锁定住，并在轮子下塞上楔子板，防止其走动。

（2）在门机下端连接梁上用30 mm厚的铁板焊一个拔杆铰座基础架。

（3）拔杆采用2条273*10 mm无缝钢管焊接而成、长度为18m。一端用20 mm厚的铁板焊上两个吊耳。另一端用30 mm厚的铁板制作铰座，连接销采用Φ60 mm长度为400 mm的圆钢。

（4）在拔杆中间段用两条6 m长的10#槽钢焊接加固。

（5）在坝面选好位置用膨胀螺丝固定好两台5 t卷扬机，一台为主吊点、另一台控制缆风绳、2组10 t三轮滑轮组连接。如图2所示。

（6）铰座制作图如图3。

5.2 铰座侧视图

5.3 连接销拆除、活塞杆缩回加固、液压缸排油

（1）用气刨将活塞杆已闸门连接的销钉拆除。

（2）操作液压系统控制、将活塞杆回缩。

（3）用钢丝绳和3 t手拉葫芦将活塞杆锁住，防止其在起吊的过程中下滑。

（4）将液压缸上的开关腔油管及行程开关拆除。准备好足够空油桶，排油孔连上一段软管，打开进气阀将缸体内的油排空。注意：排油时必须时时监控，杜绝液压油泄漏。

5.4 液压缸拆除、倒运

（1）将厂房靠排漂孔边的玻璃窗拆除两块。厂房桥机开至4#机末端处，投入抱闸并用楔子板塞住轮子防止其走动。

（2）在桥机主梁上捆两条钢丝绳，挂上两个10 t手拉葫芦。葫芦与液压缸连接。用于保证油缸拆除吊装过程中的安全。

（3）操作卷扬机、将拔杆吊点对准油缸中心位置，用两个10 t葫芦和钢丝绳连接。调节至钢丝绳刚好受力。

（4）将液压缸铰座端盖拆除、用20 t液压千斤顶将油缸慢慢定出。

（5）用手拉葫芦将液压缸调平，如图4。

（6）操作卷扬机将液压缸起升至高出坝面200 mm。在坝面铺好滚筒，用葫芦斜拉将液压缸座在滚筒上，如图5。

（7）将液压缸运至1#坝顶门机回转吊可吊范围内，用回转吊装车将液压缸运至安装间内指定位置。

5.5 液压缸耐压、内渗漏试验及行程测量

液压缸处理完成后更换所有密封，并进行开关腔动作、耐压及内渗漏试验、并测量开腔关腔全行程是否符合设计要求。该步骤在安装间内进行。

（1）试运行：在无负荷下、油缸全行程往复运行二次。在排气后，运行中不得有外部渗油等不正常现象。

（2）最低启动压力：在不加负荷情况下，使系统加压，测量最低启动压力，其值不得超过0.5 MPa。

（3）最低稳定速度：在额定负荷下、油缸以设计速度全行程往复运行二次以上、不得有爬行等不正常现象。

（4）内泄漏：在额定压力下、检查活塞杆在两端及中间位置的内泄漏量，其值不得超过8 mL/min。

（5）外泄漏：在额定负荷下、活塞全行程往复运行二次，活塞杆密封处不得有外渗漏。endprint

（6）耐压试验。

①试验压力：有杆腔为21.05 Mpa，无杆腔为6 Mpa；

②试验时间：t≥10 min；

③要求：不允许有外泄漏，活塞内泄量小于5mL/min，各零件无异常。

（7）全行程检验：活塞分别停在油缸两端、测量的全行程长度应符合设计要求。

液压缸试验合格后方可进行回装。

5.6 新液压缸安装与调试

（1）安装前应检查活塞杆有否变形，在活塞杆竖直状态下，其垂直度不应大于 0.5/1 000，且全长不超过杆长的1/4 000，并检查油缸内壁有无碰伤和拉毛现象。

（2）吊装前，应将活塞杆全部缩进，并将吊头适当固定，以防活塞杆外伸。

（3）吊装捆扎应加防护垫层，以避免损伤外表油漆。

（4）保持油缸干净。为避免损坏和过早磨损，油缸必须在没有张力尤其是没有径向力产生的情况下运行。

（5）参照类似于液压缸拆除的反序步骤将新液压缸回装。

（6）新液压缸吊装就位后管路和行程开关回装。

（7）接入电源进行空载调试。

（8）液压启闭机与闸门连接后进行闸门升降试验。

6 拔杆受力计算

6.1 拔杆设计概况及受力情况

如图6：拔杆长度为18 m、夹角为56°、液压缸重量为7 100 kg。

拔杆校核时，不考虑钢管自重、缆风绳自重的影响，通过控制“强度/应力比”保证拔杆受力安全。

G、T、N三力共点，满足“力平行四边形法则”，G=71 kN。

即：N=G/sin56=71/0.83=85.6 kN

T=G/tan56=71/1.483=47.9 kN

6.2 校核

6.2.1 缆风绳及吊点校核

缆风绳拉力T为47.9 kN，吊点的最大拉力G为液压缸重量71 kN。缆风绳拉力和吊点拉力均为一台5吨卷扬机提供，连上一组三轮滑轮组。

最大拉力F=50 kN*5=250 kN远大于缆风绳受的最大拉力机液压缸的重量。故满足要求。

6.2.2 拔杆立柱校核

拔杆立柱简化成“轴心受压构件”进行校核，轴心压力N=85.6 kN。

Φ273×10无缝钢管（材质Q235B）截面参数：（见表2）。

稳定性验算：

式中：N——轴心压力85.6 kN。

Φ——轴心受压构件的稳定系数，根据受压构件长细比、钢材屈服强度和截面类型确定；

A——构件毛截面面积82.62 cm2；

f——钢材的抗弯强度设计值215 N/mm2。

λ——轴心受压构件的长细比，按两端铰支考虑，λ=L/i；

λ=1 800÷9.31=193

查《钢结构设计规范》（GB50017-2003）（附录第35页）附表C-1，

得Φ=0.213。

f=N/ΦA=85.6*1 000÷（0.213* 82.62*100）=48.64<215 N/mm2（设计值）

强度/应力比=48.64÷215×100%= 23%。符合要求。

6.3 拔杆吊耳验算

拔杆吊耳的剪力V=G=71 kN，吊耳采用20 mm厚的铁板制作。

抗剪截面面积A=20 mm×200 mm= 4000 mm2。

V/A=（71*1 000）÷4 000=17.75<215 N/mm2（设计值）。满足要求。

6.4 拔杆柱脚销轴验算

销轴受到的剪力V=N=85.6 kN，销轴的直径为60 mm的圆钢、长度为400 mm。

抗剪截面总面积：A=3.14*30*30= 2 826 mm2。

V/A=（85.6*1 000）÷2 826=30.3<215 N/mm2（设计值）。满足要求。

6.5 坝顶门机受力验算

如图7所示：在液压缸起吊过程中的受力为G1，最大值为71 t。

力臂L1=10 m。

门机重量G2=430 t，力臂L2=3 m。

根据力矩平衡公式：G1*L1=G2*L2

G1=430*3/10=129 t>71 t。

故起吊过程门机的稳定性符合要求。

7 质量控制

（1）安装依据：施工图纸、《水利水电工程启闭机制造、安装及验收规范》（SL 381-2007）。

（2）根据图纸、施工规范执行三检制。现场施工人员为一检，施工组长为二检，技术员为三检。验收执行管理处的三级验收制度。

（3）填好相关安装纪录表格，报管理处申请现场验收。

（4）安装标准：

①安装前应检查活塞杆是否变形，在活塞杆竖直状态下，其垂直度不应大于 0.5/1 000，且全长不超过杆长的1/4 000。

②吊装油缸时，应根据油缸直径、长度和重量决定支点或吊点个数，以防止变形。

③活塞杆与闸门（或拉杆）吊耳连接时，当闸门下放到底坎位置，在活塞与油缸下端盖之间应留有50 mm左右的间隙，以保证闸门能严密关闭。

参考文献

[1] 王雪峰.液压缸活塞杆密封泄漏原因分析与措施[J].液压气动与密封，2012（4）：4-6.

[2] 周志鸿，张康雷.工程机械液压缸活塞杆密封的进展[J].工程机械，2005（11）：52-57.

[3] 王召岩.液压缸往复密封数值分析和试验研究[D].青岛：青岛理工大学，2014.endprint