摘要：介绍了水利水电工程液压启闭机故障的主要原因和有关液压启闭机污染度等级的划分标准。分析了液压系统污染物的种类及产生的机理，提出了液压系统污染的控制方法，为水利水电工程液压启闭机的安全运行提供了可靠依据和保障。
关键词：启闭机；液压系统；标准；污染控制
随着液压技术的进步，众多的液压启闭机取代了传统的机械传动式启闭机，迅速的占领了我国水利水电工程市场，并发挥着越来越大的作用。液压启闭机是否可靠直接关系到水利水电工程闸门的安全运行，关系到整个水库的安全状态，关系到水库下游人民群众生命安全和国家及人民群众的财产安全。所以液压启闭机必须进行科学的管理、操作、维护与保养，才能充分发挥作用，减少故障，延长寿命，确保在汛期及其他情况下液压启闭机能正常、安全运行。
1.液压启闭机主要故障原因分析
水利水电工程液压启闭机通常由液压泵站、液压缸、液压阀组、液压管道、液压附件及电气检测和控制装置组成，液压启闭机在全寿命期内80%以上的故障源于液压系统，而液压系统75%以上的故障源于液压油污染和油质恶化，其中最主要的污染物为颗粒物、水和空气等。油液中的颗粒物是一种危害性最大的污染物，通常人们所说的液压油污染主要是指液压油中的颗粒物，据有关文献统计，液压油中的颗粒物，金属约占75%，灰尘约占15%，其他杂质约占10%，这些颗粒物随液压油的流动而遍布整个液压系统，给液压系统的工作可靠性带来隐患。
（1）当颗粒通过泵、阀和执行元件时，会加剧摩擦副的磨损，产生新的磨粒，使油液的污染越来越严重。
（2）液压阀中的滑阀配合间隙是8～20μm，电液伺服阀和比例控制阀的配合间隙约为3μm，当颗粒进入阀运动副的间隙时，将会划伤表面，加剧磨损，甚至卡死阀芯，堵塞节流孔，引起控制失灵。
（3）颗粒杂质会使泵的滑动面磨损加剧，引起效率降低和发热，甚至烧毁，大大降低泵的寿命。
（4）颗粒杂质会加速液压缸密封件的磨损，引起泄露，造成发热和功率损失。水分混入液压油中会使液压系统在高温高压时产生气蚀现象；降温后水蒸汽凝结成水滴，会腐蚀金属，并加速油的氧化；当温度低于0℃时，水会结成冰，堵塞油路。液压油中混入了空气，可使液压系统产生噪音，引起气蚀、爬行及振动，同时，空气还会加速油液的氧化，使液压油的性能变差，缩短油液的使用寿命。因此，有效监测和控制液压启闭机液压系统的油液污染度意义重大。
2.液压启闭机的管理
必须制定严格的管理制度，做到有章可循，做好日常的管理，确保液压启闭机能正常、安全的运行。
2.1制定严格的操作规程
根据液压启闭机的工作原理和运用要求，制定《液压启闭机操作规程》，具体包括液压启闭机的操作步骤、日常维护的内容和要求、运行过程中的注意事项以及运行结束后的有关工作。
2.2注意液压启闭机的操作安全
启闭机的操作安全是启闭机管理中的重要部分，必须高度重视，应设专人进行启闭机的操作、检查、维护和保养。严格执行定期检查制度，严格按照规程对液压启闭机进行操作、维护和保养。操作人员必须熟悉液压设备的操作要领及操作规程，防止违章操作造成事故。
3.双吊点液压启闭机双缸同步的技术研讨
我国自行设计和制造的双吊点液压启闭机（特别是启用弧形闸门的双吊点液压启闭机），多年来双缸不同步问题普遍存在。究其原因，一方面与弧形闸门的结构、刚度、侧面位移、铰接座安装质量、曲率半径偏差密切相关，另一方面与液压缸、液压系统和电控系统密切相关。受我国液压技术和液压元件制造技术水平的限制，目前国产液压启闭机的设计和制造水平还达不到双缸同步要求。为此，我国大型水利水电工程中的大型弧形闸门启闭机一般采用进口双点液压启闭机。
3.1液压缸
进口双吊点液压启闭机在我国水利水电工程市场多年的运行结果证明：双吊点液压启闭机执行机构要求2个液压缸整体结构相同，制造过程中的尺寸精度、几何精度、几何形状和形位公差近似。油缸集成必须在垂直装置试验台上进行性能试验，使活塞杆与缸体能够达到同心装配的要求。液压缸需要在台架试验台做性能试验。静密封处应一滴不漏，动密封处泄漏控制效果应较好，液压缸行程测量装置应具有先进的技术水平。
3.2行程测量装置
液压缸行程测量装置可分为外置和内置2种形式，在我国水利水电工程中，液压启闭机液压缸行程检测装置大部分采用外置式，其特点是摒弃了传统的重锤式行程测量装置，采用了钢丝绳恒张力卷扬行程测量装置。外置式行程测量装置的缺点是占用了一定的液压缸外围空间，感应器易被碰坏。因此，在我国水利水电工程市场中，大多数采用国外公司生产的液压缸内置式行程测量装置。内置式行程测量装置有的采用绝对型位移传感器，有的采用绝对型旋转式传感器。德国力士乐公司生产的液压缸为内置式行程测量装置（CIMS）。液压缸活塞杆工业陶瓷保护层外表面下设有平头齿槽，行程测量绝对型位移传感器安装在液压缸缸头部位，当活塞杆移动时，传感器与活塞杆内表面之间发生磁场变化，利用霍尔（A．H．Hall）效应，进而测得活塞杆的具体位置。这种传感器可准确测量液压缸的全部行程，将传感器收集的信号放大传到液控柜处，控制电液比例调速阀，实现双缸同步，德国生产的内置式行程测量装置如图1所示。
图1德国生产的内置式行程测量装置
该装置外伸软质钢丝绳与活塞杆端部带轴承连接盘固定在一起，钢丝绳的另一端受螺旋式高强度弹簧拉伸控制，确保了钢丝绳与油缸纵向轴线平行。同时，钢丝绳受螺旋式高强度弹簧控制使带槽毂及横向轴旋转，横向轴穿过绝对型编码器的空心轴使之旋转。
3.3双缸同步液压原理
国外公司为我国水利水电工程中提供的表孔弧形闸门的双吊点液压启闭机同步运行的液压原理：第1种是双侧油缸采用2套独立的桥式整流回路+带压力补偿的二通型调速阀作为同步回路。通过对油缸相对位移的同步检测，由三位四通电磁阀与单向节流阀组成纠偏旁路泄油的闭环控制系统，以实现双缸同步。
3.4颗粒计数法
颗粒计数法是通过检测定量体积液压油样品中所含的不同尺寸区间的颗粒污染物的数量来测量液压油污染程度的方面。常用的颗粒计数法有显微镜法、光散射法等。目前国内水利水电工程的液压油污染度检测大多采用颗粒计数法。颗粒计数法根据检测设备是否与液压启闭机连接分为在线检测和离线检测。在线检测是将检测仪器与液压启闭机管路连接起来，液压启闭机运行时让管路中液压油分流一部分到检测仪器中，检测仪器根据
设定的采样频率对液压油的污染度进行检测。离线检测是用干净的取样设备从液压启闭机的油箱中取出定量的液压油，再检测实验室内用检测设备对样品污染度进行离线检测。现在普遍采用激光颗粒计数仪进行污染度检测，其工作原理是根据光的散射原理测量颗粒大小的，具有测量动态范围大、测量速度快、操作方便等优点，是一种适用面较广的粒度仪。光在行进中遇到微小颗粒时，会发生散射。大颗粒的散射角较小，小颗粒的散射角较大。
结论
目前，我国机、电、液技术加速融合，比例控制技术正迅速拓展。我国自行设计和制造的液压油缸总成及动密封结构、形式、液压缸内置式行程测量装置有待早日赶上世界先进水平。经过我国液压启闭机技术人员的不断努力，早日实现液压启闭机机、电、液紧密结合的设备创优目标，符合机、电、液一体化发展的趋势。
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论文作者:江先拥
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/5/21
标签：液压论文; 液压油论文; 启闭机论文; 液压缸论文; 测量论文; 颗粒论文; 装置论文; 《基层建设》2019年第5期论文;