蘇　果，胡廣磊，張　平

（湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長沙 410004）

調(diào)速器液壓系統(tǒng)滲漏原因分析及處理

蘇果，胡廣磊，張平

（湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長沙 410004）

摘要：基于五強溪電廠5號機組調(diào)速器改造及機組檢修過程中發(fā)現(xiàn)的問題及處理方法，對液壓系統(tǒng)滲漏的原因進(jìn)行了比較全面的分析并提出了相應(yīng)的處理方法，并在液壓系統(tǒng)檢修及管路改造中得到應(yīng)用，取得良好效果。

關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；滲漏；原因分析；處理方法

1　前言

液壓系統(tǒng)漏油是液壓傳動與控制技術(shù)和電氣傳動技術(shù)相比的主要缺陷之一，它不僅造成油資源的浪費，影響機電產(chǎn)品的外觀，還導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低。調(diào)速器液壓系統(tǒng)是水輪發(fā)電機組的心臟和血管，調(diào)速器位于手動或自動工況，當(dāng)主供油管開啟充壓力油時，液壓元件或整機呈現(xiàn)內(nèi)部串油或外部跑、冒、滴、漏、滲油現(xiàn)象，影響外觀及文明生產(chǎn)達(dá)標(biāo)，嚴(yán)重時造成油泵啟動頻繁，耗費電能，并引起空氣滲入，造成漂移（機組靜態(tài)、空載或運行，自動平衡狀態(tài)下，調(diào)速器輸入頻率信號不變，電液轉(zhuǎn)換器、引導(dǎo)閥及主配壓閥呈現(xiàn)緩慢單向或微小位移，偏移原有平衡位置）、爬行（機組靜態(tài)、空載或運行，自動平衡狀態(tài)下，調(diào)速器輸入頻率信號不變，接力器等幅或非等幅、周期或非周期地?zé)o規(guī)則往復(fù)位移，動幅小，約1%左右）、擺動（機組空載、單機或并列運行，自動平衡狀態(tài)下，導(dǎo)葉接力器周期或非周期、等幅或非等幅低頻往復(fù)位移，動幅較大，約＞1%）和震動（機組開機前充油或運行，導(dǎo)葉接力器不動，主配壓閥強烈等幅周期或非周期快速往復(fù)位移，導(dǎo)致杠桿、油管抖動并伴有響聲，動幅小，頻率有幾十赫茲），影響調(diào)節(jié)穩(wěn)定性及安全運行。

2　管路滲漏

管路滲漏主要是由于焊接工藝與設(shè)計要求不符、焊接質(zhì)量問題、焊接變形、裝配不當(dāng)及疲勞破壞等原因?qū)е碌摹?/p>

2.1焊接

2.1.1焊接工藝與設(shè)計要求不符

不同的焊接方法有不同的焊接工藝。焊接工藝主要根據(jù)被焊工件的材質(zhì)、牌號、化學(xué)成分，焊件結(jié)構(gòu)類型，焊接性能要求來確定。焊接方法的種類非常多，如手弧焊、埋弧焊、氬弧焊、氣體保護(hù)焊等。焊接工藝確定后還需制定焊接參數(shù)，如焊條類型、直徑、電流、電壓、焊接電源種類、電源接法、焊接層數(shù)、道數(shù)檢驗方法等。如果焊接工藝和焊接參數(shù)選擇不當(dāng)，達(dá)不到設(shè)計要求，會導(dǎo)致嚴(yán)重的工程質(zhì)量問題。在液壓系統(tǒng)這種對焊接要求較高的工程中，有必要對焊接工藝和焊接參數(shù)進(jìn)行細(xì)化管理，制定焊接專項施工方案，根據(jù)具體情況選擇焊接工藝和焊接參數(shù)。

2.1.2焊接質(zhì)量問題

焊接過程中產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因有很多，常見的有氣孔、夾渣、咬邊、未焊透、未融合、焊接裂紋、焊瘤、弧坑等。焊接缺陷的存在對壓力鋼管是非常危險的，因此一旦發(fā)現(xiàn)缺陷要及時進(jìn)行修正。對于氣孔的修正，特別是對于內(nèi)部氣孔，確認(rèn)部位后，應(yīng)清除全部氣孔缺陷，并使其形成相應(yīng)坡口，然后再進(jìn)行焊補;對于夾渣、未焊透、未熔合的缺陷，也同樣需要清除缺陷，然后按規(guī)定進(jìn)行焊補；對于裂紋，應(yīng)先仔細(xì)檢查裂紋的始、末端和裂紋的深度，然后再清除缺陷。無論采用何種方法消除裂紋缺陷，都應(yīng)使其形成相應(yīng)坡口，按規(guī)定進(jìn)行焊補。

2.1.3焊接變形

在壓力鋼管焊接過程中，由于現(xiàn)場作業(yè)，拘束條件，以及壓力鋼管結(jié)構(gòu)不均勻變相，冷卻，加熱等原因，導(dǎo)致很容易在焊接接頭內(nèi)產(chǎn)生瞬態(tài)變形和瞬態(tài)熱應(yīng)力，尤其是焊縫橫向收縮，導(dǎo)致管路整體變形，變形量較大時，強行安裝會產(chǎn)生非常大的集中應(yīng)力，導(dǎo)致壓力管道焊縫拉裂或在運行中很快產(chǎn)生疲勞破損，嚴(yán)重影響到壓力鋼管的安裝焊接性能，存在較大的安全隱患。五強溪電廠5號機組調(diào)速器改造接力器主供油管有兩節(jié)鋼管焊接變形較嚴(yán)重，其中一節(jié)裝配時發(fā)現(xiàn)兩個法蘭盤成倒V字形，裝配后漏油較嚴(yán)重，另有一條焊縫底部拉裂。

有效的降低壓力鋼管的收縮應(yīng)力和焊接變形是非常重要的。應(yīng)該采取定位焊點焊的方式，且為了大幅度降低對結(jié)構(gòu)變形不利的約束和確保先焊接的部分可以自由收縮，壓力鋼管的焊接順序應(yīng)該從構(gòu)件受周圍約束較大的部位開始，然后再逐漸地向約束較小的部位推進(jìn)。焊接變形和焊接質(zhì)量會受到焊接人員水平的直接影響，水平高超的焊工在執(zhí)行線能量范圍方面會更堅決、靈活，也可以大幅度減低焊縫返修次數(shù)與數(shù)量，因此焊工水平的高低直接影響到焊接質(zhì)量的好壞，選擇一個好的焊工也是非常重要的。

有些管路焊接問題在裝配調(diào)試時難以發(fā)現(xiàn)，但由于作業(yè)過程中的振動、沖擊作用，這種缺陷就被暴露出來，故應(yīng)注意磨合期的滲漏情況，及早發(fā)現(xiàn)、及時處理。

2.2裝配

對于整個機械液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性運行而言，液壓管路的設(shè)計和裝配對它的穩(wěn)定性也有相當(dāng)嚴(yán)重的影響，所以，在安裝時一定按照它的設(shè)計原則進(jìn)行。首先，在系統(tǒng)的設(shè)計中優(yōu)先考慮大口徑的管路或是選擇靠近配管支架中內(nèi)側(cè)的管路，因為，工廠中的管路一般都是以水平和垂直這兩種方式進(jìn)行排列的，因此，它的連接和后期的保護(hù)工作都非常方便。在平行或交叉的管路之間都要保持一定的距離，并且管路中的液體也應(yīng)都達(dá)到液體壓力的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，一般也不能低于最初設(shè)計的相關(guān)要求。法蘭也應(yīng)安裝在管路之間有弧度的部分，并用電焊將法蘭與接頭焊老，震動比較強的部分要加入減振器，在軟管道安裝過程中，在擰螺紋時，也不要將軟管進(jìn)行扭曲，如果不能確定，就要觀察軟管上的劃線，并且，管路的最高點要有排氣的裝置，管路的設(shè)置完成后，不要將其他的重力物固定在其支撐的部位上。

在裝配過程中，要對密封件進(jìn)行仔細(xì)檢查，由于密封槽深度或?qū)挾?、裝密封圈的孔尺寸超差或因加工問題而造成失圓、本身有毛刺或有洼點、鍍鉻脫落等，密封件就會有變形、劃傷、壓死或壓不實等現(xiàn)象發(fā)生，使其失去密封功能，將使零件本身具有先天性的滲漏點，在裝配后或使用過程中發(fā)生滲漏。同時，安裝過程中要防止密封面碰撞損傷。

2.3疲勞老化破壞

管路在安裝過程中會產(chǎn)生大小不等的應(yīng)力，而降低管路的強度。在高速的振動和沖擊下，管路容易產(chǎn)生裂紋，從而發(fā)生系統(tǒng)性的滲漏現(xiàn)象。如果管路在長期作業(yè)的情況下，它所受到的液壓也非常大，管內(nèi)也會產(chǎn)生較多地污垢，從而使得管路因管內(nèi)的污染物導(dǎo)致磨損和大量的腐蝕。在機電設(shè)備的電力震動下，就會使得機械的管路系統(tǒng)出現(xiàn)大量的腐蝕點和缺陷處，使得應(yīng)力集中這一點上，造成管路的應(yīng)力疲勞，從而出現(xiàn)斷裂、破壞的滲漏現(xiàn)象。

3　管接頭滲漏

3.1管接頭

液壓系統(tǒng)在管接頭處容易形成漏點，主要原因包括所用管接頭的類型與使用條件不符，管接頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，管接頭的加工質(zhì)量差，不起密封作用，壓力脈動引起管接頭松動，螺栓蠕變松動后未及時擰緊，管接頭擰緊力矩過大或不夠。五強溪電廠調(diào)速器過速擺及漏油箱等處所接管路采用的是卡套式接頭，在檢修過程中發(fā)現(xiàn)，卡套式接頭滲漏處理比較麻煩，擰緊力矩不夠難以達(dá)到止漏的目的，力矩過大又容易損壞絲口，使?jié)B漏更嚴(yán)重。在調(diào)速器管路改造中逐漸用E-O型管接頭取代卡套式接頭，防滲漏效果比較好且便于檢修。

3.2密封圈選擇或安裝不當(dāng)

平面接口大多采用O型圈、耐油橡膠板、耐油橡膠石棉板、描圖紙、羊毛氈、鋼板紙、羊皮紙、平面密封膠等密封。密封的選擇應(yīng)根據(jù)具體的使用環(huán)境及條件來選擇，密封選擇不當(dāng)最容易導(dǎo)致滲漏的發(fā)生。在此，以O(shè)型密封圈為例來說明密封滲漏的原因。采用O形密封圈造成泄漏的原因大致有下述幾個：一是O型圈裝配不到位，兩平面連接時沒壓平，或有切口等；二是盡管O型圈裝配位置正確，但由于兩平面緊固力不夠，O型圈未壓實，彈性變形量不夠，壓力油將O型圈沖破：三是組裝時應(yīng)由O型圈密封的兩通道口錯位;四是O型圈的固定止口槽過深，兩平面盡管有足夠的結(jié)合力，但由于0型圈彈性變形量不夠，造成泄漏。由前兩種原因造成的泄漏，應(yīng)更換O型圈，重新按正確的方法進(jìn)行裝配。由第三種原因造成的泄漏，應(yīng)調(diào)整兩接合件的相對位置，使兩通道在同一中心線上。若無法調(diào)整好，則需擴大O型圈止口，更換大一點的O型圈。對付第四種情況造成的泄漏，應(yīng)在不影響通道口徑的情況下，選用外徑相同，截面直徑粗一點的O型圈。若對通道有影響或一時沒有合適的O型圈，則可切削加工有O型圈止口的平面，加工量應(yīng)按平面O型圈槽的標(biāo)準(zhǔn)測量確定，但其平面的平整及光潔度應(yīng)符合要求，且要保證結(jié)構(gòu)的剛度。

無論什么材料的平面墊片密封發(fā)生泄漏時，都應(yīng)檢查墊片破損、變形、老化及墊片兩面雜物的情況，還應(yīng)檢查兩接合面的平整度及光潔度是否符合要求，結(jié)構(gòu)是否有足夠的剛性。

3.3密封圈磨損或老化

密封件與運動件之間的長時間摩擦，會使密封件造成磨損，特別是有雜質(zhì)的油液，會使密封件加大磨損而造成漏油。密封件工作時間長，受到各種腐蝕而老化，降低了密封性能，也是造成泄漏的常見原因。對密封（特別是滑動密封）定期進(jìn)行檢查和更換能有效的防止?jié)B漏。

4　液壓系統(tǒng)內(nèi)漏

液壓系統(tǒng)的內(nèi)漏也是一個比較嚴(yán)重的問題，而且在運行和檢修過程中難以發(fā)現(xiàn)。液壓元件如壓油泵、油缸、閥組等存在很多間隙密封，由于設(shè)計、制造、裝配誤差、磨損不均和元件在工作中變形等原因而產(chǎn)生的縫隙會因磨損而逐漸加大，因此泄漏量必然增加，直接影響工程機械的正常運行。液壓系統(tǒng)中常見的縫隙形式有3種：①楔形縫隙。主要是因為兩配合平面的平行度低、磨損不均或裝配不當(dāng)形成的。②平面縫隙。如齒輪泵端與泵體之間的縫隙，齒輪端面與端蓋間的縫隙等。③環(huán)形縫隙。產(chǎn)生于柱塞和柱塞之間、換向閥的閥芯與閥孔之間，以及液壓缸活塞與缸體之間等。

造成內(nèi)漏的主要原因是：縫隙控制不當(dāng)、液壓油過熱與變質(zhì)、密封圈硬化膨脹等。縫隙控制必須從設(shè)計、制造、裝配、使用條件和管理等多方面進(jìn)行綜合研究，這是解決內(nèi)漏的關(guān)鍵。

5　液壓油問題導(dǎo)致滲漏

液壓油是液壓系統(tǒng)極其重要的組成部分，液壓油質(zhì)量的好壞對液壓系統(tǒng)的影響很大。油污染和油溫過高會使液壓系統(tǒng)損壞，造成較嚴(yán)重的滲漏。

5.1油污染

5.1.1氣體污染

在大氣壓下，液壓油中可以溶解1 0%左右的空氣，在液壓系統(tǒng)的高壓下，在油液中會溶解更多的空氣或氣體。產(chǎn)生的氣泡將隨液體從低壓區(qū)進(jìn)入高壓區(qū)，在高壓區(qū)氣泡會急劇收縮，凝結(jié)，其周圍的液體以極高的速度沖向原氣泡所占空間，產(chǎn)生頻率很高、瞬間壓力很大的沖擊波，沖擊葉輪和泵殼，發(fā)生噪音引起震動，即汽蝕現(xiàn)象。汽蝕時傳遞給葉輪及泵殼的沖擊波，加上液體中微量溶解的氧對金屬化學(xué)腐蝕的共同作用，在一定時間后，可使其表面出現(xiàn)斑痕及裂縫，甚至呈海綿狀逐步脫落；發(fā)生汽蝕時，還會發(fā)出噪聲，進(jìn)而使泵體振動；同時由于蒸汽的生成使得液體的表觀密度下降，于是液體實際流量、出口壓力和效率都下降，嚴(yán)重時可導(dǎo)致完全不能輸出液體。在5號機調(diào)速器調(diào)試實驗過程中，由于壓油泵頻繁啟動，導(dǎo)致回油箱中透平油氣泡較多，壓油泵在運行過程中發(fā)出異響，震動很大。這種情況下，汽蝕現(xiàn)象非常嚴(yán)重，對設(shè)備的耗損也非常大。因此，建議調(diào)速器的調(diào)試試驗不要集中到一起做，降低汽蝕現(xiàn)象，減少設(shè)備的損傷。

5.1.2顆粒污染

顆粒污染:液壓油缸中的活塞桿裸露在外直接和環(huán)境相接觸，雖然在導(dǎo)向套上裝有防塵圈及密封件等，但也難免將塵埃、污物帶入液壓系統(tǒng)，加速密封件和活塞桿等的劃傷和磨損，從而引起泄漏，同時顆粒污染為液壓元件損壞最快的因素之一。在檢修過程中發(fā)現(xiàn)，5號機接力器油缸有數(shù)條較深的劃痕，直接導(dǎo)致接力器保壓能力下降，接力器動作頻繁，工作效率低，后研究決定更換受損油缸。

5.1.3水污染

由于工作環(huán)境潮濕等因素的影響，可能會使水進(jìn)入液壓系統(tǒng)，水會與液壓油反應(yīng)，形成酸性物質(zhì)和油泥，降低液壓油的潤滑性能，加速部件的磨損，水還會造成控制閥的閥桿發(fā)生粘結(jié)，使控制閥操縱困難，劃傷密封件，造成泄漏。一般的液壓系統(tǒng)油與空

氣接觸的部位會裝設(shè)空氣濾清器，由變色硅膠吸收空氣中的水分。因此，應(yīng)定期觀察硅膠的顏色變化，并及時更換。

5.2油溫過高

油溫過高往往會造成液壓系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，對機械設(shè)備運行造成不利影響。它可使油液粘度下降或變質(zhì)，使內(nèi)泄漏增大；溫度繼續(xù)增高，會造成密封材料受熱后膨脹，增大了摩擦力，使磨損加快，使軸向轉(zhuǎn)動或滑動部位很快產(chǎn)生泄漏。密封部位中的O形圈也由于溫度高，加大了膨脹和變形造成熱老化，冷卻后已不能恢復(fù)原狀，使密封圈失去彈性，從而因壓縮量不足而失效，逐漸產(chǎn)生滲漏。因此控制溫升，對液壓系統(tǒng)非常重要。造成溫升的原因較多，如機械摩擦引起的溫升，壓力及容積損失引起的溫升，散熱條件差引起的溫升等。

6　結(jié)束語

液壓系統(tǒng)滲漏是檢修過程中最常見的問題之一，而且難以根治。因此在檢修維護(hù)過程中對滲漏問題的處理，需要從焊接裝配、密封選擇安裝、內(nèi)漏、液壓油問題等方面進(jìn)行綜合分析，并由此提出相應(yīng)的有針對性的處理方法，才能在常規(guī)的檢修過程中收到比較好的效果。

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中圖分類號：TK730.4+1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-5387（2015）08-0071-04

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.08.021

收稿日期：2015-05-04

作者簡介：蘇果（1989-），男，助理工程師，從事水電廠水輪發(fā)電機組檢修工作。