朱增伟

（江苏省泰州引江河管理处 江苏省泰州市 225321）

液压启闭机是一种新型器械设备，由液压系统控制液压缸内的活塞体在内壁中反复做轴向运动，从而控制闸门上孔口的开启与关闭。液压启闭机会因老化和磨损造成启闭卡顿、闸门自动滑落等问题。为了确保液压启闭机可以正常运行，需要进行日常维护并对故障紧急处理。本文对启闭机常见的故障进行分析并提出相应的处理方案，尽可能地避免因启闭机异常造成严重损失。

1 工程概况（客户提供）

高港二线船闸为单线船闸，船闸土建结构为1 个闸室和4 个闸首。如图1 所示，在每个闸首的单侧边墩布置套三角门启闭机。在输水廊道布置4 台直立式液压启闭机作为工作阀门。一套三角门的门体有两扇，一套启闭机控制一扇门体的启闭，液压启闭机的启闭过程由活塞杆推动。三角门启闭机在启闭的过程中，负载力矩会根据门体的开度而变化，如果要保持启闭的速度为匀速，则需要更大的力矩推动。输水廊道顶部垂直放置的液压启闭机控制工作阀门，其结构为平面体结构。工作阀门在门体启闭的过程中，会因水流的大小调控力矩，加上阀门承载门体的力矩负载运行。本次工程的实际工况要求，需要门体快速、稳定地启闭运行。

结合我国各大工程的特点和实际工况的工作方式，选用的三角门启闭机为卧式直连液压启闭机型，对于三角门的控制选择无级变速控制方案，工作阀门的方案为采用直立式直连液压启闭机。

图1：单边闸首边墩液压启闭机平面布置

2 启闭机同步控制系统的确定

2.1 阀控系统

图2：电液比例阀控制系统

阀控系统需要很高的精确度，常用的阀门调速控制系统有电液比例阀控系统和电液伺服阀控系统。电液伺服阀控系统的阀响响应速度快、精确度高，但是系统价格昂贵，检查和维护的流程也较为复杂，对于能源的消耗也比一般的器械高。电液比例阀控系统是用于控制液压和电液之间两个阀门的控制元件。如图2 所示，比例阀系统接收到电气信号的指令后会分别控制压力、流量等参数的比例，以实现对液压系统元件的转速、位移或力的控制。比例阀系统对于能量的需求较高，需要冷却系统在液压转稳定系统内部的温度。

2.2 泵控系统

泵控系统是由变量泵根据反馈系统得到外界负载的参数信息，精确调整控制泵的倾斜角度，达到控制流量的目的。由于比例阀会对变量进行控制，不会出现流量溢流的情况。使用泵控系统可以提高调解效率，减少能量损耗。将液压系统的比例阀和变量泵集成起来，可以有效简化闭合电路，提高系统的控制精度，目前集成后的液压-泵控系统已经在各大工程上被广泛应用。

3 启闭机液压控制系统关键技术

3.1 三角门启闭机的无级变速

液压控制系统具有调压保护措施，在启闭机控制闸门开启和关闭时满足特定压力的控制以保证安全；为满足系统工作时的平稳性，采用电磁换向阀来控制闸门的开启和关闭，液压缸切换闸门开启和关闭时的速度动作并消除液压系统中的换向冲击，提升闸门的稳定性；采用比例泵和二通插装阀进行控制三角门起闭的方向，具有响应速度快、系统压力损耗较小、降低系统内的温度等关键作用。

3.2 三角门启闭机同步控制策略

根据三角门完全关闭的状态完成的时序分别设置同步等待位、关闭终点位和合拢位三个特征位置。其中需要对同步等待位的同步误差进行设置，一般小于10mm。三个特征位置放置完成之后，首先将启闭机运行至关闭终点位完成停机，关闭终点位两扇三角门斜接柱之间应小于15mm，在充泄水的过程中，三角门因水差作用自动合拢。对于三个关键特征位的设置，需要根据实际工况具体调试和整定。

3.3 工作阀门下滑自动复位

图3：液压控制系统设计图

表1：三角门启闭机和工作阀门启闭机的重要参数设计表

由于液压系统内部发生泄漏会使闸门产生向下位移。设定位移值超过150mm 时，检测装置会发出警报信号和声音，系统控制电机泵自动启动将工作阀门进行复位。

4 启闭机液压控制系统设计

液压系统的主要设计参数如表1 所示。上闸首三角门启闭机选用QRWY-300 （300/300）机型，下闸首三角门启闭机选用QRWY-350 （350/300）机型，工作阀门启闭机选用QPPYII （300/自重）机型。图3 为系统设计图。

根据液压系统的工作原理，设计液压起闭机的控制回路如下：

（1）液压源回路：液压启闭机采用2 台变量泵循环工作作为动力输出单元，另一台1 台备用。在三角门启闭机和阀门启闭机工作时，泵提供大流量。在变量泵的出口位置串联一个单向阀，可以减少压力的冲击以防止液压油倒流，破坏变量泵。

（2）压力控制回路：由溢流阀根据电液比例对压力进行控制，当负载压力稳定到液压系统的指定压力时，可以减少能源的损耗，避压力过大造成的超载或液压冲击的后果。

（3）工作阀门差动回路：在阀门开启的时候，有杆腔会将油通过回油箱会补给油到无杆腔中，完成自动换油可以避免因油箱不足出现问题，提高了工作效率。

（4）工作阀门补油回路：工作阀门由于自身重量，推动活塞杆垂直位移从而完成阀门的关闭，这个过程中门体下落速度较快，有可能会因液压不足出现负压现象。补油回路中设置单向阀可以减少压力造成的冲击。

（5）换向回路：大流量插装阀可以对启闭机换向进行控制，减少热量以提高控制的精确度。

5 日常故障处理与维护

启闭机会在船闸建设的工程中长期使用，所以启闭机的安全性、稳定性至关重要。为保障启闭机可以安全稳定地运行，本文对启闭机的日常故障进行分析并提出处理方案，便于解决启闭机紧急异常情况和日后的维护工作。

5.1 主要故障分析与处理

5.1.1 液压油

液压油受压力影响会从高压侧流动至低压侧，流动过程使得系统内部温度升高，当温度升高至某一特定值时，会发生油压液氧化或密封件异常等现象，使得阀门受到腐蚀损坏，对设备和工作人员的安全产生威胁。处理这一问题需要对液压油的温度、清洁度等参数进行定期检查，如果液压油存在污染物，需对污染物的鉴定之后进行过滤。对于过滤的滤芯需要定期清洗。

5.1.2 泵控阀件

正常的操作使用泵可以减少泵的异常问题，延长泵的使用寿命。造成泵控阀件异常的主要因素和处理方法有以下四点：

（1）定螺栓过紧导致变形和磨损，需根据元件的结构与强度进行安装；

（2）负荷在运动中剧烈变化，需采用品质高的元器件；

（3）流量的冲击、振动，需对流量进行控制避免发升剧烈撞击；

（4）组装、维护、拆卸的过程中操作失误，需定期检查器件的磨损情况。

5.1.3 油缸与活塞杆

油箱与活塞杆的主要问题是锈蚀。发生锈蚀时，需使用酸性液体或砂纸打磨去除锈蚀，同时对油液进行检查，如果油液包含杂质需对其进行过滤，而如果油液的酸性值过高，需及时更换油液。活塞杆如果磨损严重时，需完成更换。

5.1.4 高压管路异常

管路可能出现裂纹导致出现漏油现象。在对高压管路进行检修时，一定要确保切阀门处于关闭状态、排除油箱内的油液。将油箱完全清理干净之后对油箱进行焊补。在重新安装的过程中，对压力进行测试，保证在10mm 压力中没有出现漏油现象才可使用。

5.1.5 密封件异常

密封件在长期的使用中可能导致老化，弹性不足甚至损害，造成漏油现象。需对其定期检查和更换。

5.2 日常维护工作

日常的检查工作可以有效的降低风险，结合上文描述的主要故障分析，需对启闭机和阀门的日常维护工作有：

（1）对液压油进行定期检查，根据液压油的颜色、气味、粘稠度和清洁度进行检查并定期清洗过滤的滤芯。

（2）对阀件进行定期检查，如有损坏需及时更换。更换时应切断电源，释放系统中的压力，将液压启闭的机构放置低水平位置并锁定。

（3）对油箱和活塞杆进行定期检查，主要查看器件锈蚀、磨损的情况，如果损坏严重，需及时更换新的器件。

（4）定期检查高压管道的磨损情况，避免发生漏油事件。如果管道发生磨损，需对其进行焊补工作，一定要在启闭机关闭的状态，排除油箱内部油液。焊接完成后需对系统重新进行压力测试。

（5）对密封件密封性能进行定期检查，如果密封件出现异常需及时更换密封件。

6 结论

高港二线船闸采用多台三角门启闭机和液压启闭机同步控制阀门的开启与关闭，提升了工作效率、节约了经济成本。船闸液压启闭机的同步控制系统具有无级变速、同步控制和自动复位等功能，提高了系统的安全性和稳定性。结合启闭机的特点对控制系统的闭合回路进行合理设计，大大降低了风险发生的概率。作为船闸运行的重要环节，液压启闭机的安全性、稳定性至关重要。