调速器液压系统渗漏原因分析及处理

2015-04-05胡广磊

水电站机电技术 2015年8期

关键词：渗漏液压系统处理方法

苏　果，胡广磊，张　平

（湖南五凌电力工程有限公司，湖南长沙 410004）

调速器液压系统渗漏原因分析及处理

苏果，胡广磊，张平

（湖南五凌电力工程有限公司，湖南长沙 410004）

摘要：基于五强溪电厂5号机组调速器改造及机组检修过程中发现的问题及处理方法，对液压系统渗漏的原因进行了比较全面的分析并提出了相应的处理方法，并在液压系统检修及管路改造中得到应用，取得良好效果。

关键词：液压系统；渗漏；原因分析；处理方法

1　前言

液压系统漏油是液压传动与控制技术和电气传动技术相比的主要缺陷之一，它不仅造成油资源的浪费，影响机电产品的外观，还导致系统效率降低。调速器液压系统是水轮发电机组的心脏和血管，调速器位于手动或自动工况，当主供油管开启充压力油时，液压元件或整机呈现内部串油或外部跑、冒、滴、漏、渗油现象，影响外观及文明生产达标，严重时造成油泵启动频繁，耗费电能，并引起空气渗入，造成漂移（机组静态、空载或运行，自动平衡状态下，调速器输入频率信号不变，电液转换器、引导阀及主配压阀呈现缓慢单向或微小位移，偏移原有平衡位置）、爬行（机组静态、空载或运行，自动平衡状态下，调速器输入频率信号不变，接力器等幅或非等幅、周期或非周期地无规则往复位移，动幅小，约1%左右）、摆动（机组空载、单机或并列运行，自动平衡状态下，导叶接力器周期或非周期、等幅或非等幅低频往复位移，动幅较大，约＞1%）和震动（机组开机前充油或运行，导叶接力器不动，主配压阀强烈等幅周期或非周期快速往复位移，导致杠杆、油管抖动并伴有响声，动幅小，频率有几十赫兹），影响调节稳定性及安全运行。

2　管路渗漏

管路渗漏主要是由于焊接工艺与设计要求不符、焊接质量问题、焊接变形、装配不当及疲劳破坏等原因导致的。

2.1焊接

2.1.1焊接工艺与设计要求不符

不同的焊接方法有不同的焊接工艺。焊接工艺主要根据被焊工件的材质、牌号、化学成分，焊件结构类型，焊接性能要求来确定。焊接方法的种类非常多，如手弧焊、埋弧焊、氩弧焊、气体保护焊等。焊接工艺确定后还需制定焊接参数，如焊条类型、直径、电流、电压、焊接电源种类、电源接法、焊接层数、道数检验方法等。如果焊接工艺和焊接参数选择不当，达不到设计要求，会导致严重的工程质量问题。在液压系统这种对焊接要求较高的工程中，有必要对焊接工艺和焊接参数进行细化管理，制定焊接专项施工方案，根据具体情况选择焊接工艺和焊接参数。

2.1.2焊接质量问题

焊接过程中产生质量问题的原因有很多，常见的有气孔、夹渣、咬边、未焊透、未融合、焊接裂纹、焊瘤、弧坑等。焊接缺陷的存在对压力钢管是非常危险的，因此一旦发现缺陷要及时进行修正。对于气孔的修正，特别是对于内部气孔，确认部位后，应清除全部气孔缺陷，并使其形成相应坡口，然后再进行焊补;对于夹渣、未焊透、未熔合的缺陷，也同样需要清除缺陷，然后按规定进行焊补；对于裂纹，应先仔细检查裂纹的始、末端和裂纹的深度，然后再清除缺陷。无论采用何种方法消除裂纹缺陷，都应使其形成相应坡口，按规定进行焊补。

2.1.3焊接变形

在压力钢管焊接过程中，由于现场作业，拘束条件，以及压力钢管结构不均匀变相，冷却，加热等原因，导致很容易在焊接接头内产生瞬态变形和瞬态热应力，尤其是焊缝横向收缩，导致管路整体变形，变形量较大时，强行安装会产生非常大的集中应力，导致压力管道焊缝拉裂或在运行中很快产生疲劳破损，严重影响到压力钢管的安装焊接性能，存在较大的安全隐患。五强溪电厂5号机组调速器改造接力器主供油管有两节钢管焊接变形较严重，其中一节装配时发现两个法兰盘成倒V字形，装配后漏油较严重，另有一条焊缝底部拉裂。

有效的降低压力钢管的收缩应力和焊接变形是非常重要的。应该采取定位焊点焊的方式，且为了大幅度降低对结构变形不利的约束和确保先焊接的部分可以自由收缩，压力钢管的焊接顺序应该从构件受周围约束较大的部位开始，然后再逐渐地向约束较小的部位推进。焊接变形和焊接质量会受到焊接人员水平的直接影响，水平高超的焊工在执行线能量范围方面会更坚决、灵活，也可以大幅度减低焊缝返修次数与数量，因此焊工水平的高低直接影响到焊接质量的好坏，选择一个好的焊工也是非常重要的。

有些管路焊接问题在装配调试时难以发现，但由于作业过程中的振动、冲击作用，这种缺陷就被暴露出来，故应注意磨合期的渗漏情况，及早发现、及时处理。

2.2装配

对于整个机械液压系统的稳定性运行而言，液压管路的设计和装配对它的稳定性也有相当严重的影响，所以，在安装时一定按照它的设计原则进行。首先，在系统的设计中优先考虑大口径的管路或是选择靠近配管支架中内侧的管路，因为，工厂中的管路一般都是以水平和垂直这两种方式进行排列的，因此，它的连接和后期的保护工作都非常方便。在平行或交叉的管路之间都要保持一定的距离，并且管路中的液体也应都达到液体压力的相应标准，一般也不能低于最初设计的相关要求。法兰也应安装在管路之间有弧度的部分，并用电焊将法兰与接头焊老，震动比较强的部分要加入减振器，在软管道安装过程中，在拧螺纹时，也不要将软管进行扭曲，如果不能确定，就要观察软管上的划线，并且，管路的最高点要有排气的装置，管路的设置完成后，不要将其他的重力物固定在其支撑的部位上。

在装配过程中，要对密封件进行仔细检查，由于密封槽深度或宽度、装密封圈的孔尺寸超差或因加工问题而造成失圆、本身有毛刺或有洼点、镀铬脱落等，密封件就会有变形、划伤、压死或压不实等现象发生，使其失去密封功能，将使零件本身具有先天性的渗漏点，在装配后或使用过程中发生渗漏。同时，安装过程中要防止密封面碰撞损伤。

2.3疲劳老化破坏

管路在安装过程中会产生大小不等的应力，而降低管路的强度。在高速的振动和冲击下，管路容易产生裂纹，从而发生系统性的渗漏现象。如果管路在长期作业的情况下，它所受到的液压也非常大，管内也会产生较多地污垢，从而使得管路因管内的污染物导致磨损和大量的腐蚀。在机电设备的电力震动下，就会使得机械的管路系统出现大量的腐蚀点和缺陷处，使得应力集中这一点上，造成管路的应力疲劳，从而出现断裂、破坏的渗漏现象。

3　管接头渗漏

3.1管接头

液压系统在管接头处容易形成漏点，主要原因包括所用管接头的类型与使用条件不符，管接头的结构设计不合理，管接头的加工质量差，不起密封作用，压力脉动引起管接头松动，螺栓蠕变松动后未及时拧紧，管接头拧紧力矩过大或不够。五强溪电厂调速器过速摆及漏油箱等处所接管路采用的是卡套式接头，在检修过程中发现，卡套式接头渗漏处理比较麻烦，拧紧力矩不够难以达到止漏的目的，力矩过大又容易损坏丝口，使渗漏更严重。在调速器管路改造中逐渐用E-O型管接头取代卡套式接头，防渗漏效果比较好且便于检修。

3.2密封圈选择或安装不当

平面接口大多采用O型圈、耐油橡胶板、耐油橡胶石棉板、描图纸、羊毛毡、钢板纸、羊皮纸、平面密封胶等密封。密封的选择应根据具体的使用环境及条件来选择，密封选择不当最容易导致渗漏的发生。在此，以O型密封圈为例来说明密封渗漏的原因。采用O形密封圈造成泄漏的原因大致有下述几个：一是O型圈装配不到位，两平面连接时没压平，或有切口等；二是尽管O型圈装配位置正确，但由于两平面紧固力不够，O型圈未压实，弹性变形量不够，压力油将O型圈冲破：三是组装时应由O型圈密封的两通道口错位;四是O型圈的固定止口槽过深，两平面尽管有足够的结合力，但由于0型圈弹性变形量不够，造成泄漏。由前两种原因造成的泄漏，应更换O型圈，重新按正确的方法进行装配。由第三种原因造成的泄漏，应调整两接合件的相对位置，使两通道在同一中心线上。若无法调整好，则需扩大O型圈止口，更换大一点的O型圈。对付第四种情况造成的泄漏，应在不影响通道口径的情况下，选用外径相同，截面直径粗一点的O型圈。若对通道有影响或一时没有合适的O型圈，则可切削加工有O型圈止口的平面，加工量应按平面O型圈槽的标准测量确定，但其平面的平整及光洁度应符合要求，且要保证结构的刚度。

无论什么材料的平面垫片密封发生泄漏时，都应检查垫片破损、变形、老化及垫片两面杂物的情况，还应检查两接合面的平整度及光洁度是否符合要求，结构是否有足够的刚性。

3.3密封圈磨损或老化

密封件与运动件之间的长时间摩擦，会使密封件造成磨损，特别是有杂质的油液，会使密封件加大磨损而造成漏油。密封件工作时间长，受到各种腐蚀而老化，降低了密封性能，也是造成泄漏的常见原因。对密封（特别是滑动密封）定期进行检查和更换能有效的防止渗漏。

4　液压系统内漏

液压系统的内漏也是一个比较严重的问题，而且在运行和检修过程中难以发现。液压元件如压油泵、油缸、阀组等存在很多间隙密封，由于设计、制造、装配误差、磨损不均和元件在工作中变形等原因而产生的缝隙会因磨损而逐渐加大，因此泄漏量必然增加，直接影响工程机械的正常运行。液压系统中常见的缝隙形式有3种：①楔形缝隙。主要是因为两配合平面的平行度低、磨损不均或装配不当形成的。②平面缝隙。如齿轮泵端与泵体之间的缝隙，齿轮端面与端盖间的缝隙等。③环形缝隙。产生于柱塞和柱塞之间、换向阀的阀芯与阀孔之间，以及液压缸活塞与缸体之间等。

造成内漏的主要原因是：缝隙控制不当、液压油过热与变质、密封圈硬化膨胀等。缝隙控制必须从设计、制造、装配、使用条件和管理等多方面进行综合研究，这是解决内漏的关键。

5　液压油问题导致渗漏

液压油是液压系统极其重要的组成部分，液压油质量的好坏对液压系统的影响很大。油污染和油温过高会使液压系统损坏，造成较严重的渗漏。

5.1油污染

5.1.1气体污染

在大气压下，液压油中可以溶解1 0%左右的空气，在液压系统的高压下，在油液中会溶解更多的空气或气体。产生的气泡将随液体从低压区进入高压区，在高压区气泡会急剧收缩，凝结，其周围的液体以极高的速度冲向原气泡所占空间，产生频率很高、瞬间压力很大的冲击波，冲击叶轮和泵壳，发生噪音引起震动，即汽蚀现象。汽蚀时传递给叶轮及泵壳的冲击波，加上液体中微量溶解的氧对金属化学腐蚀的共同作用，在一定时间后，可使其表面出现斑痕及裂缝，甚至呈海绵状逐步脱落；发生汽蚀时，还会发出噪声，进而使泵体振动；同时由于蒸汽的生成使得液体的表观密度下降，于是液体实际流量、出口压力和效率都下降，严重时可导致完全不能输出液体。在5号机调速器调试实验过程中，由于压油泵频繁启动，导致回油箱中透平油气泡较多，压油泵在运行过程中发出异响，震动很大。这种情况下，汽蚀现象非常严重，对设备的耗损也非常大。因此，建议调速器的调试试验不要集中到一起做，降低汽蚀现象，减少设备的损伤。

5.1.2颗粒污染

颗粒污染:液压油缸中的活塞杆裸露在外直接和环境相接触，虽然在导向套上装有防尘圈及密封件等，但也难免将尘埃、污物带入液压系统，加速密封件和活塞杆等的划伤和磨损，从而引起泄漏，同时颗粒污染为液压元件损坏最快的因素之一。在检修过程中发现，5号机接力器油缸有数条较深的划痕，直接导致接力器保压能力下降，接力器动作频繁，工作效率低，后研究决定更换受损油缸。

5.1.3水污染

由于工作环境潮湿等因素的影响，可能会使水进入液压系统，水会与液压油反应，形成酸性物质和油泥，降低液压油的润滑性能，加速部件的磨损，水还会造成控制阀的阀杆发生粘结，使控制阀操纵困难，划伤密封件，造成泄漏。一般的液压系统油与空

气接触的部位会装设空气滤清器，由变色硅胶吸收空气中的水分。因此，应定期观察硅胶的颜色变化，并及时更换。

5.2油温过高

油温过高往往会造成液压系统出现泄漏现象，对机械设备运行造成不利影响。它可使油液粘度下降或变质，使内泄漏增大；温度继续增高，会造成密封材料受热后膨胀，增大了摩擦力，使磨损加快，使轴向转动或滑动部位很快产生泄漏。密封部位中的O形圈也由于温度高，加大了膨胀和变形造成热老化，冷却后已不能恢复原状，使密封圈失去弹性，从而因压缩量不足而失效，逐渐产生渗漏。因此控制温升，对液压系统非常重要。造成温升的原因较多，如机械摩擦引起的温升，压力及容积损失引起的温升，散热条件差引起的温升等。