江汉运河龙洲垸船闸液压油缸渗漏问题探究

2018-05-14刘意

丝路视野 2018年4期

关键词：油缸船闸渗漏

刘意

【摘要】本文结合船闸液压油缸渗漏问题研究理论知识，对江汉运河龙洲垸船闸油缸渗漏问题进行探究，提出一些预防油缸渗漏的初步措施。

【关键词】船闸；油缸；渗漏；措施

一、船闸概况

龙洲垸船闸位于江汉运河长江入口段荆州市李埠镇，船闸共安装4台额定启闭力为800kN的竖式液压启闭机对称布置于上下游闸首各阀门井顶部，用于输水阀门启闭操作。

二、船闸液压油缸渗漏问题研究理论知识

（一）渗漏的分类

概括来讲，船闸油缸渗漏主要分为内渗漏和外渗漏两种。液压油缸的内渗漏是指双作用油缸的活塞头密封出现泄漏现象，泄漏发生在内部；外渗漏是指不论双作用还是单作用油缸，缸口与柱塞杆间以及导套与缸体间的密封出现泄漏现象，液压油泄漏到了外面。

（二）渗漏的危害及产生的原因

1.外渗漏

液压油泄漏到环境中，除了造成的经济损失及对环境和机器本身的污染外，更严重的是使既定的控制动作受到影响，出现闸门飘移、阀门自坠、无法建立系统压力等故障，影响液压系统的正常工作，造成系统瘫痪甚至人身事故。故障原因概括分两类：（1）油污染。据统计，在油缸外渗漏故障中，有75%以上都是由于液压油选择不当或油液污染引起。液压油被污染后会形成微小的固体颗粒，这些颗粒会加速相对滑动的元器件表面的磨损，加速了活塞杆自身和密封元件的磨损、划伤，而最终导致出现渗漏。（2）系统自身冲击和震动。系统工作的温度、湿度及疲劳程度等一定程度上影响了系统内部压力变化。当系统压力发生突变时，整个系统速度也会随之变化，并在此过程中产生较大的自身冲击和震动，使管路接口松动，并在液压油瞬间形成的高压力峰值作用下出现渗漏。

2.内渗漏危害及产生的原因

作为液压系统的执行元件，严格控制内泄漏量对油缸极其重要。当发生内泄漏时，如果在伸缩运动过程中，轻则会影响其工作效率，重则直接导致整机无法正常工作；而如果是在保压过程时，轻则会导致活塞杆缓慢回缩，严重时会造成如吊重急落、主机倾翻等重大事故。

影响液压缸内泄漏的因素是多方面的，如由于磨损、变形等造成的密封间隙的改变，密封件的磨损老化，气体、水及颗粒状杂质对液压油的污染，液压缸工作温度和密封两端压力差的极化，结构设计的合程度以及零部件的加工装配精度等。

由此可见，磨损、变形、油液污染、裂纹、压力过大、密封不良等都是造成油缸内、外渗漏的因素。发现船闸液压系统渗漏的原因并寻求有效地解决措施已刻不容缓，有必要对其进行深入研究。

三、龙洲垸船闸液压油缸渗漏问题分析

（一）确定渗漏类型

龙洲垸船闸出现阀门自坠故障后，经现场系统检查及研究，排除油缸外渗漏故障可能性。为明确渗漏故障，进行如下计算校验：根据流体在环形缝隙中流量的计算公式，可有内泄漏量：

式中：d为缸筒内径；u为液压油动力粘度；l活塞密封长度；δ为活塞与缸筒同轴时的单侧间隙值；ψ为偏心比；e为偏心距；p?为密封两端压力差；0 u为活塞与缸筒的相对速度。由（1）式分析，易知，对于基本参数已定的液压缸来说，影响其内泄量的主要因素有间隙δ、液压油动力粘度μ、压差Δp以及相对速度u0，其中以间隙δ影响最大。

查询图纸及技术文件得知龙洲垸船闸阀门油缸内径300mm，计算得出：q=3.29ml/min；查询文献得知当油缸内径达300mm时，正常内泄露量不得大于1.32ml/min，因此，明确其故障为内泄露。

（二）渗漏的原因

（1）密封老化。经拆卸检查发现油缸内部多处密封老化变形，失去基本密封作用。其老化部位主要集中在O形圈、V形圈及防尘圈等处。

（2）油液污染。经专业油液检测公司取样检测发现油缸内部液压油受到一定程度的污染。

（三）防止内渗漏的措施

（1）液压缸在设计初期，应考虑油压造成的缸筒变形，可以适当减小密封设计间隙或者加大缸筒壁厚。

（2）缸筒材料的选择，在考虑生产能力及经济成本的前提下，尽量提高材料的弹性模量。

（3）选择液压油时，不仅要考虑液压缸工作时的温度范围，并且增加排气孔等装置，严格控制液压油的含气量及水分。

（4）减少液压系统的冲击和振动。在允许的范围内，延长闸阀门开关以及运动部件变向的时间。尽可能增加、改善缓冲装置，减缓速度变化强度，尤其是对动作频繁的液压油缸，以此减小其冲击造成的压力增大。

（5）必须要求合理地设计和加工密封件沟槽。粗糙程度过高或过低都会造成磨损和划伤，导致渗漏。

（6）在装配密封圈时方法要正确，过程中应严格小心。

四、结论