汾河二库液压启闭机维修养护施工分析

曹吉革

（山西省汾河二库管理局，山西 太原 030012）

1 工程概述

汾河二库于1996 年11 月开工建设，1997 年列为山西省“九五”期间重点工程，1999 年12 月正式下闸蓄水，2006 年6 月对大坝蓄水进行了安全鉴定，2007 年7 月主体工程竣工验收。枢纽工程位于太原市阳曲县和尖草坪区交界的悬泉寺，下游距尖草坪区柴村19 km，水库上游距已建成的汾河水库80 km。汾河二库总库容1.33 亿m3，是一座以防洪为主，兼顾供水、发电、旅游、养殖等综合效益的大（二）型水利枢纽工程。永久性主要建筑物中的拦河大坝、供水发电洞为2 级，永久性次要建筑物为3 级。拦河大坝为碾压混凝土重力坝，设计洪水标准的重现期为100 年，校核洪水标准的重现期为1 000 年，相应洪峰流量为7 282m3/s。水库控制流域面积2 348 km2，总库容1.33 亿m3。

汾河二库枢纽工程由拦河大坝、溢流表孔、泄流冲沙底孔、供水发电洞和水电站组成。电站装机3×3 200 kW。水库建成后，利用下泄的工、农业用水发电。水库的正常运行对太原市的防洪安全、供水、旅游经济发展及环境保护等方面发挥着巨大的作用，太原市区的汾河河道防洪标准由20 年一遇提高到100 年一遇。

3 孔溢流表孔液压启闭机、4 孔冲沙底孔液压启闭机设备于1998 年安装、调试并投入运行，设备使用至今未进行大的维修养护工作，持续使用已有20 年，近几年设备常出现故障，导致7 孔弧门不能正常工作，给防洪度汛工作带来巨大的安全隐患。2018 年省直水管单位立项对汾河二库大坝7 套液压启闭机维修养护工程进行公开招投标，最后由常州液压成套设备厂有限公司中标进行此次维修养护工程。

2 设备故障和维修工艺难点

2.1 泄洪冲沙底孔液压启闭机设备故障

液压启闭机油缸活塞杆、活塞、油缸密封件，由于长期使用，老化、腐蚀变形，引起油缸外渗、内泄，严重影响弧门启闭功能。

液压启闭机活塞杆，由于长期使用磨损及本地腐蚀性气体和雨水的侵蚀，镀铬层已出现了锈蚀及脱落变形现象，影响密封件的使用性能，密封件出现渗油现象。同时剥落的镀铬层随着活塞杆的伸缩，进入油缸体内，严重污染缸内液压油，从而影响整个液压启闭机的安全稳定运行，活塞杆与吊耳连接螺纹处出现严重腐蚀，当闸门启闭过程中，腐蚀严重的油缸吊耳无法承受闸门启闭的作用力，可能出现断裂的情况。

液压启闭机液压站及管路密封件腐蚀老化、接头松动、渗漏、液压元器件有损坏、失灵，液压油由于年久变质，液压油泵长期使用污染的液压油，工作噪音严重，抖动加剧，供油不畅。

液压启闭机电控制系统，一些电器元器件老化失灵甚至损坏，闸门不能正常显示开度，限位开关时常误动作，导致闸门无法开启或者关闭。

2.2 溢洪表孔液压启闭机存在的问题

液压动力站上阀件大部分老化，闸门纠偏阀件彻底失灵，闸门启闭过程中无法保证两侧平衡，导致现在3 孔弧门不能正常开启到一定高度，严重影响防洪度汛工作。同时液压泵站各个报警保护装置不能正常工作，动力站上所有纠偏换向减压阀件控制电源均为220V，存在安全隐患。

电控柜部分电子元器件老化，PLC 和开度模块不能正常工作，没有手动纠偏功能，启动电动机没有采用软启动器方式，运行人员不能正确有效操作液压启闭机，紧急情况下不能开启关闭闸门。

油缸上高压软管老化严重、活塞杆表面镀层剥落严重，严重影响闸门正常运行。

2.3 液压设备修复工艺难点

溢流表孔液压启闭机油缸，高度在坝顶向下15 m，拆除和安装6 根油缸都需要运用大型汽吊进行作业，而汽吊作业位置又在景区坝顶核心通道中，必须考虑游客通行和安全问题，给施工带来了极大的困难。

4 孔冲沙底孔液压启闭机油缸,在大坝底部，大型汽吊无法在安全位置直接起吊油缸，给油缸拆除吊装返厂维修带来极大困难，需制定可行性施工方案和计划。

油缸与闸门连接处销轴, 常年在潮湿阴暗环境中使用，腐蚀、生锈严重，常规方法脱销基本不能实现，销轴不脱离油缸无法吊装。

冲沙底孔泵房已封顶，油缸拆除后，需在泵房屋顶砸洞，才能吊出。

2.4 设备检修维护难点工艺方案

针对溢洪道表孔油缸拆装时，汽吊位置正好是大坝景点核心走廊的问题。经过多次商议，表孔油缸吊装选在星期一至星期五上午游客较少的时间段，大坝两侧折叠门关闭并派专人值守，当累计一定数量的人员后，汽吊停止工作，通道周边异物迅速清理，然后游客在安全员引领下有序通过大坝，游客疏通完毕后，继续吊装。

针对4 孔冲沙底孔油缸吊装难度大的问题，经过研究和讨论，在二库大坝下游河道100 m 处，运用挖机、大型翻斗车、压路机等大型设备铺设一条宽7 m，长约100 m 的运输通道，同时在冲沙孔围堰铺设一条长20 m，宽120 m 的吊装平台，需能够满足300 t 吊车支腿、受力的作业平台。同时4 孔冲沙底孔泵房、房顶砸开2 m×2 m 的油缸吊装孔，能够顺利吊装4 孔油缸。

针对油缸销轴生锈，无法正常脱销的情况，采用两种方案：一是通过采用气刨的工艺，破坏生锈的销轴，使油缸能够与闸门正常脱销，待油缸返回厂内维护时更换新轴承和销轴。二是销轴通过加热处理，利用物体热胀冷缩原理配合液压千斤顶，顶出销轴。

3 液压设备维修养护项目实施

溢洪道和冲沙底孔液压泵站，安排2 个钳工在液压技术工程师指导下，使用专业工具对液压泵站管路和阀件进行拆除。

溢洪道和冲沙底孔液压启闭机电控柜。在安全措施确保做到位后，安排2 个电工在电器工程师指导下，拆除电控柜控制，信号电缆，动力电缆。打开的所有电缆，用专用胶布包好接头和端子箱，做好防水措施、做好线头标识标签。

溢洪道液压启闭机油缸拆除。在液压工程师指导下关闭启闭机管道与油缸上的所有球阀，拆除油缸与油管的接头，做好现场拆卸油管的漏油保护措施，防止液压油渗漏河道，污染环境。用专用螺堵，封堵油缸拆卸后的每根油管接头与油缸接头，拆除油缸上支铰；拆除完油缸两端的销轴后，将油缸缓慢吊离闸孔口至现场平整地面的V 型枕木上，并用彩条布铺垫；全部拆卸完成后，清理现场做好标识。

冲沙底孔液压启闭机油缸拆除。在液压工程师指导下关闭启闭机管道与油缸上的所有球阀，拆除油缸与油管的接头，做好现场拆卸油管的漏油保护措施，防止液压油渗漏河道，污染环境。用专用螺堵，封堵油缸拆卸后的每根油管接头与油缸接头。同时由于底孔油缸位置比较特殊，需在油缸启闭机室屋顶凿出2 300 mm×2 300 mm 的方孔，拆除油缸吊头与闸门连接销轴，活塞杆回缩到位后，拆除油缸与机架连接螺栓，用300 t 吊车将油缸缓慢吊离闸孔口，吊放在下游路面准备就绪的大型货车上，同时做好标记并做固定措施。

油缸返厂后进入油缸车间，将油缸吊装并夹在油缸拆装导轨车上固定；拆卸液压油缸的行程传感器（编码器保护罩拆卸、编码器拆卸、钢丝绳与安装件拆卸）；油缸缸旁阀块组与管道拆卸；油缸吊头轴承座拆卸，缸筒部位V 组密封、刮污圈与支撑环拆卸，液压缸有杆腔缸筒部位下端盖紧固螺丝，密封件安装部件拆卸退出活塞杆。

无杆腔轴承座拆卸，液压缸无杆腔缸筒部位上端盖紧固螺丝，端盖部件与密封件拆卸；用液压拔缸机拆下上缸盖，检测缸筒内壁的锈蚀和损伤情况；用液压拔缸机将活塞杆拔出，检测缸筒内壁的锈蚀和损伤情况。

检测确认后，如有油缸锈蚀、漏油情况及时汇报驻厂业主，经驻厂业主同意后，再对缸筒做珩磨处理（按照液压油缸加工工艺与检修要求进行处理，选择合适冲洗表面的专用油液、合理的车头转速、珩磨头的直线运动速度及珩磨越程（一般成90°交叉，对磨削表面能产生微润滑作用和提高加工效率），可确保缸体精度，对油缸进行修复处理）。

更换油缸密封件重新组装：清洗、活塞与活塞杆组装、下端盖与活塞杆组装、上端盖(上吊头)与缸体组装、更换活塞杆、活塞与缸体组装、上端盖组装、开度仪钢丝绳与活塞连接、开度仪密封安装、开度仪整体组装、下端盖与缸体组装、各螺钉螺栓拧紧、吊头与轴承组装、吊头与活塞杆组装、缸旁阀块组装、缸旁管道组装、与支铰座和轴承座等试配装、进入液压缸调试实验。

油缸安装完成后，送至试车台做调试与测试。空载实验测试,油缸的动作情况，油缸进行相关调试包括运行速度、油缸缓冲等，活塞杆在全行程内往复动作2 次，观察是否有爬行、抖动等异常现象；最低开启压力,使有杆腔的压力从零逐渐升高，测量活塞杆平稳移动时的最低启动压力≤0.5 MPa。

外泄漏实验，检测油缸外泄情况是否达到原设计要求，液压缸有杆腔加压至14.5 MPa（设备工作压力），保压0.5 h，不允许出现外部油液泄漏。内泄漏实验，活塞杆全收，有杆腔在14.5 MPa 工作压力下，保压0.5 h，测无杆腔油口的油液增加量＜8 ml/min；耐压实验进行有杆腔、无杆腔1.5 倍工作压力的测试，保压0.5 h，不允许有外泄漏、永久变形和破坏现象。自此油缸返厂检测、修复工作完成,将自捡、验收记录填入检修验收表。

工厂环节完成后，油缸再运输至现场；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，且全长不超杆长的1/4 000；并检查油缸内壁有无碰伤和拉毛现象。

吊装液压缸时，应根据液压缸直径长度和重量决定支点或吊点个数，以防止变形。油缸安装完毕后，进行管路联接。行程检测装置的安装要求详见供货厂家技术要求。油缸安装完成，在对弧门油缸检修所做的辅助设施进行清理和拆除后，对弧门液压启闭机试运行。

无水试运行。在对溢洪道表孔和冲沙底孔维修改造所做的辅助设施进行清理和拆除后进行，将弧门在前检修门全关状态、静水情况下全开度往复运行，检查液压启闭机在运行过程中各部位尤其是油缸及液压系统部位有无异常情况出现，如有则查出原因并消除故障，如一切正常则进行动水试运行。

动水试运行在弧门无水试运行正常后进行（动水试运行前需得到南阳管理处指令），即将前后检修闸门全开、弧门在动水情况下作全开度往复运行检查弧门在运行过程中各部位尤其是油缸部位有无异常情况出现，如有则查出原因并消除故障，一切正常则此次改造工作圆满完成。

4 结语

泄洪冲沙底孔、溢流表孔液压启闭机维修养护工程从2018 年4 月12 日开工至2018 年7 月8 日全部完工，整个施工进展顺利，工期安排合理，检修工艺先进，通过安装单位、厂家、监理单位、汾河二库管理局相关人员联合验收。项目实施后，汾河二库大坝7 套液压设备面貌得到极大改善，提高了水库的安全运行管理能力，保证了工程设施正常运转，为工程安全运行和充分发挥效益打下坚实基础。