水下机器人（ROV）液压系统的泄漏原因及对策

邱可 曹江 韩超 曾阳生（深圳海油工程水下技术有限公司，广东深圳 518000）

水下机器人（ROV）液压系统的泄漏原因及对策

邱可 曹江 韩超 曾阳生（深圳海油工程水下技术有限公司，广东深圳 518000）

在海洋石油工程项目中，水下机器人（ROV）的应用越来越广泛，其作用越来越突显，保障ROV持续运行尤为关键，而ROV液压系统的渗漏是造成故障待机的常见问题，本文以ROV操作者的角度来介绍液压系统泄露的产生原因和防治措施等。

ROV；液压泄露

近年来，水下机器人（ROV）在海洋工程中的应用越来越广泛，不仅需要水ROV能够完成观察检测等任务，而且需要ROV能完成一些更为复杂的操作任务，如水下矿产勘探开采、海洋地质采样、水下石油管线的铺设与检修、水下基盘和采油树的安装与维修等。ROV在水下工作时要用到机械手、液压扳手、切缆器、水枪泵、吸泥泵等辅助工具，而它们都需要ROV的液压系统提供动力，如果液压系统出现了问题，就会造成海上工程进度受阻，施工船舶现场待机，环境污染等一系列严重后果。因此有必要对ROV液压系统的作业风险进行分析，找出影响ROV液压系统泄漏的主要因素，有针对性地防止ROV液压系统发生泄漏，实现ROV海上安全作业效能的最大化。

1 ROV液压系统构成

辅助装置以及执行、控制与动力等元件共同构成了ROV液压系统。执行元件将液压油压力能转换为动作机构的机械能，如ROV推进器的液压马达主要负责产生旋转扭矩；调节与控制液压油方向、流量与压力属于控制元件的主要功能，ROV液压系统各种功能由单向阀、流量阀与泄压阀等的各种组合来实现；电动机机械能向液压油压力能的转换由动力元件完成；辅助元件是将前面三部分（动力元件、控制元件和执行元件）连接在一起组成一个系统，起贮油、过滤和密封等作用，如管路和接头、油箱、过滤器和密封元件等。各种液压元件分工协作，共同完成ROV液压系统的应用功能。

ROV液压系统泄漏是目前液压工作中系统普遍存在的故障现象，所以我们要对ROV液压系统引起高度重视，以防止产生泄漏现象。

2 ROV液压系统泄漏类型

运动密封处与固定密封处泄漏是ROV液压系统产生泄漏的二种主要类型，前者大多涵盖多路阀阀杆、油缸活塞杆等部位；后者则更多的会发生在各管接头连接部位、缸底等处。

如果由油液泄漏方面划分的话，则包括内泄漏、外泄漏两种。前者主要是指在液压系统中液压元件内部产生的泄漏；后者则说的是液压油由系统内向外部环境的泄漏。

3 泄漏发生的根源

3.1 密封件设计因素影响

设计、挑选液压系统密封元件对于ROV液压系统本身的可靠性有着决定性影响，因为选用了不标准的密封件或者密封结构的设计失当，忽略了液压油和温度环境改变、运行速度高低、极限压力大小、载荷状况以及密封材料相容型式等，以至ROV液压系统会发生间接或直接性的程度不同的泄漏现象。

3.2 元件制造与装配不当

3.2.1 制造因素

形位与尺寸公差、表面光洁度及其处理等因素对于全部ROV液压元件、密封部件而言均必需严格执行，假如上述要求无法完成，会让零件的先天渗漏点成为客观的存在，完成装配或使用时渗漏现象就会发生。

3.2.2 装配因素

许多ROV的配件属于精密元件，在装配前应对密封零件进行仔细检查，看是否有破损的把粘在上面的灰尘或者水分清理掉，装配时应将零件蘸少许液压油，轻轻压入。装配液压元件时，必需谨慎操作，假如用力过度，会导致零件变形（尤其是密封法兰、缸体受到手锤等的敲击）达不到密封的效果，容易造成液压系统泄漏。选择适当的清洗剂清洁密封件，尤其对O形圈、防尘圈以及密封圈等橡胶件清洗，它们的弹性会因为运用汽油一类清洗济而更易老化，导致密封性能降低。

管接头和管式元件相连处是ROV液压管接头漏油产生的主要部位，比如，连接锥管螺纹过程中，螺堵、螺纹二者间没有充分吻合，漏油很容易发生。运用公制螺纹连接管接头时，密封平面与螺孔中心线之间不垂直，也就是说，加工尺寸与螺孔几何精度和要求不相符，导致组合垫圈密封程度不足，泄漏会由此产生。

3.3 油液污染

3.3.1 气体污染

当重新装配液压部件时，液压系统的启动必须要先充满油，再放气。常温常压条件下，6%-8%容积比的空气存在于液压油内，如果减小压力，油内会有空气游离出来，导致气泡产生，破裂的气泡会让液压元件发生气蚀现象，噪声会由此产生。如果油内有众多的空气进入，气蚀增加，增大了液压油压缩性，会导致工作不平稳现象发生。假如工作时的ROV液压系统于极短时间内，高、低压之间的压力变换迅速，高压侧的气泡温度升高后快速回至低压侧，爆裂由此发生，元件内壁的损伤、凹点由此产生，引起泄漏。

3.3.2 颗粒污染

清洁的液压油是ROV液压系统的生命。ROV液压传动系统中，能量传递工作介质是油液，液压油选择准确之际，必需保证清洁，不能有污物混杂其中。如果ROV液压系统油中混入的污物进入阀芯与阀体的配合间隙，就可能造成堵塞，使局部压力增大，超过耐压极限，从而引起泄漏。原因在于，组成ROV液压动力系统的各种阀、泵类元件相对运动时，其全部的配合表面良好，而且其配合表面间隙极小。

3.3.3 水污染

由于ROV工作在海水中，海水可能会腐蚀液压系统的密封元件，使元件的结构、材料、性质发生变化，若海水进入ROV的液压系统，海水会与液压油反应，形成酸性物质和油泥，使油液粘度下降、变质，加速液压元件间的磨损，会使系统发生内泄漏机率增大。

3.4 零件损伤

ROV设备有时候因为作业时海况较差能见度低，在操控的时候不慎撞在海底结构物上，也可能使某个液压元件损坏而发生泄漏。

4 防止泄漏的主要对策

4.1 防止空气进入系统

液压系统中所用的液压油可压缩性很小，在一般的情况下它的影响可以忽略不计。但是低压空气的可压缩性很大，约为液压油的1000倍，所以即使系统中含有少量的空气，它的影响也是很大的。为了防止空气破坏系统的稳定性，在系统中设置有排气阀，加完液压油或安装完液压管等配件后，在设备起动之前，先打开排气阀，以排除存留在液压油中的空气。

4.2 防止密封件受损

在ROV液压系统密封件的安装过程中，密封件安装的质量高，不仅可以有效地降低液压系统的泄漏，还可以提高密封件的使用寿命，从而降低液压系统发生故障的几率。在装配液压元件时，提前将各零部件清洗干净。在更换密封件时，不允许用锐利的工具，注意不得碰伤密封件或工作表面。在密封圈的装配中尽量采用专用工具，要注意密封圈的方向性。O型圈虽没有方向性，但在与档圈并用时，要注意档圈的位置，装错就不能起密封作用。同时，在密封圈及其配合的表面上涂一些润滑脂，以保护密封圈不受损坏。在经过螺纹时，可在螺纹部缠上胶布或纸带，并涂一些润滑脂，以保护密封圈。在拆卸、分解液压元件时要注意零部件拆卸时的方向和顺序，拆下的液压元件要妥善保存，放在干净的位置不得丢失，不要将其精加工表面碰伤。

4.3 防止过滤器堵塞

定期更换过滤器。ROV液压油过滤器是液压系统中除去液压油中少量固体颗粒的小型设备，可保护设备的正常工作。当流体进入置有一定规格滤网的滤筒后，其杂质被阻挡，而清洁的滤液则由过滤器出口排出，并要根据使用情况定期更换过滤器。

4.4 防止污物进入油液

定期更换液压油。液压油按技术资料规定加注后，其品质并非一成不变，因为液压油经常处于高温、高压下工作，时间长了很容易变质和析出杂质，从而影响系统中液压油的品质，所以要定期检查和更换液压油。

4.5 防止液压系统长时间高温

在水上启动ROV液压系统检查ROV的推进器和机械手运行状态时，由于没有海水冷却，需要注意观察液压油箱上的温度表，不要使液压油温度长时处在高温状态，以免破坏液压系统密封套件的耐热性，造成系统泄漏。

4.6 防止应力破坏密封性

在执行作业任务时，要避免ROV撞到结构物，否则可能会造成ROV液压系统的应力损伤，破坏系统保护外壳，从而导致液压泄露。也不要冒险去执行超出ROV自身液压极限的作业，比如ROV的机械手只能提举100Kg，若去提举200Kg的物件，很可能导致液压油缸变形，密封失效，从而导致泄露。所以，操作人员的风险意识一定要加强，避免人为的破坏，保障液压系统密封的良好性。

［1］左健民.液压与气压传动［M］.北京：机械工业出版社，1999.

［2］嵇光国.液压系统故障诊断与排除［M］.北京：海洋出版社，1990.