液壓啟閉機的質量管控要點分析

毛志松

(黃山市水利水保監督站，安徽 黃山 245000)

液壓式啟閉機以其結構簡單、體積小、啟閉力大、性能可靠、便于實現自動化等優點，在水庫水閘等工程中應用越來越廣泛。

安徽省月潭水庫位于黃山市休寧縣境內，地處新安江主源率水河中游，是國務院確定的172項節水供水重大水利工程之一，總庫容1.57億m3，是一座以防洪為主，結合城鎮供水和發電等綜合利用的Ⅱ等大(2)型水利樞紐工程。水庫設有4孔泄洪中孔，閘門均為弧形門，配液壓啟閉機。

泄洪中孔工作門門葉尺寸為(b×h)8.0m×7.95m(弧長)，單扇閘門(含支鉸)總重量約80t。閘門采用雙吊點，吊點間距6.8m，啟閉機選用QHSY-2×1600kN/2×630kN-5.5m液壓啟閉機，啟門容量2×1600kN，閉門容量2×630kN，行程5.5m。

為了確保啟閉機質量，各參建單位形成了對設計、制造、安裝全覆蓋的質量控制體系。設計、制造、安裝3個環節各有要求又相互聯系，共同影響啟閉機質量。

1 設計質量管控

液壓啟閉設計工作往往由生產廠家的設計部門和項目總設計單位共同完成。生產廠家設計部門對自己出具的制造圖紙質量負責，項目總設計單位對制造圖紙是否滿足要求進行審核。

1.1 設計總體要求

啟閉機選型應選用技術成熟的產品，力求安全可靠、技術先進。結構和裝配型式應合理，符合SL 41—2018《(水利水電工程啟閉機設計規范》規定，符合合同書及水工建筑物布置的要求。尺寸和剛度應符合國家關于鐵路及公路運輸的有關規定，同時滿足設備安裝現場最大吊裝單元的條件。

1.2 設計質量管控

為充分發揮設計在液壓啟閉機質量控制中的前置性作用，招標采購階段應由項目總設計單位、建設單位、監理單位、土建安裝單位(如已確定)共同召開設計聯絡會，經技術與經濟比選確定啟閉機的布置形式、主要參數等。技術要求是否全面、合理直接影響著制造及安裝質量。確定生產廠家后，由生產廠家設計部門根據工程特點、使用條件、環境等，依據確定的參數，設計油缸工作壓力、壁厚，復核活塞桿應力與長細比、吊頭應力，并設計油泵壓力、容量與流量，以達到安全使用標準，同時確定各零部件的規格、型號等。

為提高月潭水庫泄洪中孔工作門啟閉機設計質量，設計單位作出了一系列優化設計。一是為解決活塞桿銹蝕問題，采用底層為乳白鉻、面層為硬鉻的雙層鉻防腐蝕工藝，以提高鉻鍍層與基體的結合力、耐腐性。二是為延長檢修周期，采用優質密封件。啟閉機在正常使用情況下，最先需要更換的是密封圈，而以往的密封圈使用壽命基本在3～5年左右，設計要求采用的O型密封圈，使用壽命大于10年，大大延長了啟閉機的檢修周期。三是為確保安全，設計了一系列安全裝置，包括超壓和欠壓保護、同步回路、含壓力傳感器的壓力控制系統、含溫度傳感器的油溫控制系統、空載啟動、備用泵自動啟動、油箱內液面報警、油箱內油液自動加溫、濾油器堵塞報警和行程極限保護等裝置。通過優化設計，使得啟閉機的耐久性和安全性得到了進一步的提升。

1.3 液壓同步系統的設計和選型

月潭水庫泄洪中孔工作門尺寸較大，采用雙吊點設計，設計質量管控的關鍵點和難點是液壓同步系統的設計和選型。同步誤差主要形成原因是雙缸負載不一致，這種不一致性來源于閘門的固有特性(閘門的制造及安裝都會帶來閘門負載分布不均)和外界負載(水壓力、風載)的干擾。設計單位結合月潭水庫中孔工作門的工程實際，在確保設備安全可靠的前提下，同時考慮經濟性，采用以下設計方案：行程指示裝置采用YQX-II型內置式鋼絲繩位移傳感器測量系統，用于測量和輸出油缸活塞桿位移信號。該檢測裝置行程檢測誤差小于1mm，能夠在閘門全開狀態時，采用專用工具在不拆卸液壓缸條件下，進行現場快速檢修維護。這樣的設計選型大大提升了啟閉機運行的可靠性與安全性。

2 制造質量管控

液壓啟閉機制造主要依據SL 381《水利水電工程啟閉機制造安裝及驗收規范》或NB/T 35051《水電工程啟閉機制造安裝及驗收規范》等。質量管控的重點主要是制造及裝配。

2.1 零部件的制造質量管控

液壓啟閉機的主要部件包括：缸體與缸蓋、活塞、活塞桿、導向套、機架、油箱、油管、電氣設備、緊固件與密封件等，各部件主要控制指標和檢驗要求需依照上述行業標準的規定。月潭水庫泄洪中孔工作門液壓啟閉機廠內生產時除制造單位自檢、監理單位建造旁站與跟蹤檢驗外，還委托有資質的第三方檢測單位對重要零部件進行獨立檢測，第三方檢測單位抽檢的主要零部件參數包括油缸內徑尺寸與公差，活塞桿圓度、粗糙度與鍍鉻厚度，機架底座尺寸與公差，軸承內徑公差等。

2.2 裝配質量管控

在裝配前必須了解零件實際尺寸，考慮配合件間有否合適間隙量，以免多次裝拆、損傷零件。零件數量要與明細表相符合，然后檢查有否多余或不夠，以防漏裝或小零件掉入缸內。

加強液壓系統清潔度的控制，特別是缸體內孔、油口、排氣孔等不可見部位。液壓缸的裝配可在工廠的垂直裝配臺上進行。裝配時，缸體懸掛在垂直裝配臺上，通過升降油缸調整伸縮油缸頂塊中心線與活塞桿中心線重合，將活塞、活塞桿依次緩慢頂入缸體，保證缸體和活塞桿自動定心，同時克服活塞桿的撓度對密封件的影響。

2.3 出廠驗收試驗

組裝件經調試和自檢合格后，可申請出廠驗收。出廠驗收試驗包括液壓缸試驗、液壓泵站試驗、電氣設備試驗和機電液聯調試驗，目的是檢驗設備是否符合規范和設計要求。液壓缸試驗是檢驗所生產的缸體、活塞和活塞桿等保壓、耐壓能力和密封性能；液壓泵站試驗主要是檢驗油泵的耐壓、保壓、供油能力。電氣設備試驗主要是檢驗電路絕緣電阻及電氣操作是否靈活、可靠。機電液聯調要在上述各自試驗合格的前提下進行，主要是檢驗液壓缸、油泵和電氣設備配合性能，按照操作程序，啟閉機應能實現設定的各項指標和任務。具體試驗內容和要求可參考SL 381或NB/T 35051。表1為月潭水庫泄洪中孔閘門啟閉機機電液聯調試驗結果，試驗結果符合設計和規范要求，可作為出廠驗收的重要依據。

表1 一中孔工作門啟閉機機電液聯調試驗

3 現場安裝質量管控

安裝之前，項目單位、監理單位和安裝單位檢查到貨設備是否完好，包括液壓缸有無碰傷或損壞、活塞桿有無變形、泵組及閥件有無滲油等，在確認完好后方能安裝。在安裝過程中，監理加強監管，完成一項及時驗收一項。

3.1 安裝質量管控

現場安裝的質量管控重點主要包括安裝位置、管路連接及管道酸洗、泵站及電氣設施安裝等。

3.1.1 安裝位置校準

安裝之前，對啟閉機支座安裝位置進行測量校核。采用高精度水準儀測量兩側支座多點的高程(如圖1所示)，實測高程與設計高程偏差小于0.5mm(規范允許偏差為2mm)；兩側支撐面中心的高差為0.4mm(優良標準為0.5mm)。并測量兩支座的里程與設計值分別為偏差為0.4mm、0.5mm，滿足規范要求(規范允許偏差為2mm)。

圖1 支座測點示意圖

3.1.2 油缸安裝

安裝前檢查活塞桿是否有碰擦變形，確認完好無損后，由起吊設備就位，采用螺栓與支鉸支座固定。經檢查，采用塞尺測量底座的局部間隙小于0.1mm，符合規范要求。

3.1.3 管路安裝

液壓管路安裝重點是管路的彎曲和焊接，其技術標準應符合GB/T 37400.11的規定；彎曲半徑應大于管外徑的3倍，角度應不小于90°。管路的切割采用砂輪切割機等專業機具，切后要將切口內外毛刺打磨；焊接前將管內雜物清理干凈，焊接不允許出現焊疤，焊接后做好表面熔渣與飛濺物的處理。

本工程油管安裝首先要進行配管與布置，為保證裝配質量，可按兩次裝配進行。一次裝配主要是根據施工現場系統布置圖，確定泵機組閥架、油箱等結構件的相對位置。根據系統原理圖及裝配圖，分別對進油管路、壓力油管路、泄油管路、先導控制回油管路進行配制，保證走向整齊，橫平豎直，層次分明，管間距不小于10mm，轉彎處用專用管夾和支架固定；二次裝配在一次裝配基礎上，并綜合調整各部件的相對間隙，使密封件充分壓縮。布置后，短接油缸的兩腔，用油液循環沖洗機進行連續沖洗至少8h以后，應檢測其油液清潔度，要求達到Na10級以上。

其次是沖洗和耐壓試驗。用10%硫酸或鹽酸溶液進行酸洗，用10%的蘇打水中和，再用溫水清洗，干燥后進行壓力試驗。最后安裝時，不準有砂子、氧化鐵皮、鐵屑等污物進入管道及閥內。整體油液循環沖洗時將管道與閥組及液壓缸分開，使管道成閉環連接，并接入管道沖洗裝置形成回路，沖洗泵的流量應使管路流速大于6m/s，并使管道內流體成紊流狀態。循環沖洗應使沖洗液的清潔度達NAS1638的8級標準為合格。耐壓試驗的壓力為工作壓力的1.5倍，在此壓力下檢查管道的密封性、強度。最后管道沖洗合格，經過耐壓試驗后接入液壓系統和油缸。

3.1.4 液壓泵站及電氣系統安裝

液壓泵安裝前，檢查油泵及閥件經外觀檢查應無滲漏現象，否則應拆下更換。用手轉動油泵軸，檢查其靈活性。泵組與油箱總成的管道按圖紙要求進行連接，保證兩者之間相對固定，并有完善的避震措施。站內的電氣控制線纜按規定敷設，排列規整。

3.2 安裝調試試驗

現場安裝完成經檢查符合設計和規范要求后，注入合格的液壓油，準備無水聯調試驗和有水靜動試驗。無水聯調試驗和有水靜動試驗首先要由安裝單位編制試驗方案，試驗方案應符合SL381等要求，并由監理單位、設計單位和建設單位共同審議同意。實驗時，由檢測單位與安裝單位配合進行，安裝單位負責動作操作、安全措施等，檢測單位負責數據記錄與檢查，建設單位、監理單位和設計單位共同見證。

無水聯調試驗前油泵應進行第一次啟動試驗，打開溢流閥空轉30min以上，泵站不應有異常的噪聲等現象；空轉正常后調節溢流閥，監視壓力表的同時給管路充油排氣，并使泵站在工作壓力的25%、50%、75%、100%的情況下連續運轉15min，應無異常，溫升不超過25K，同時檢查是否存在滲油、振動和異常噪音等。再使其壓力達到工作壓力的1.5倍時排油，應平穩、無異常。無水聯調試驗應進行操作閘門升降2次，閘門應運行平穩，無卡阻、振動等，行程、開度顯示應正確無誤。為檢驗同步誤差和糾偏功能是否符合要求，在聯動試驗，可設一油缸為主油缸，另一油缸為隨動缸，在主油缸施加模擬液壓啟閉機在各種工況下運行可能出現的負載(在液壓系統中施加變化的背壓負載即可)，觀察閉機、電、液糾偏系統相互響應的程度和隨動缸執行糾偏指令的精度，即可判斷糾偏系統的穩定性。另外，試驗過程中系統壓力、閘門啟閉速度應符合設計要求，各項保護功能應符合規范與設計要求。

有水靜動試驗應在無水試驗合格后進行，根據液壓啟閉機使用條件做靜水和動水試驗。閘門沉降試驗是在閘門開啟至某位置后，24h沉降量滿足要求。啟閉壓力、速度、行程等各項參數均需符合設計要求，所有信號顯示準確，保護及報警功能可靠，監測功能、應急動作可靠、有效。

4 結語

提高啟閉機的質量是保障水利工程安全運行的一項重要措施。根據本工程實踐表明：設計質量尤其是招標采購階段設計單位提出的技術要求是實現產品功能的前提；制造及安裝質量直接影響著液壓啟閉機質量的好壞，是質量管控的關鍵和保證；根據工程特點，引入有資質的第三方檢測機構進行專業、獨立檢驗與試驗，能有效地保證制造安裝質量，也是工程驗收的重要依據，例如出廠試驗是液壓啟閉設備出廠的基本條件，必須逐臺套進行?，F場安裝后，油泵空載、無水聯調與有水靜動試驗是保證設備是否能夠正常使用的先決條件。