液压设备油质污染的危害及成因分析

□袁士奇 李 建

（河南省燕山水库管理局）

液压设备油质污染的危害及成因分析

□袁士奇 李 建

（河南省燕山水库管理局）

文章简要介绍了燕山水库液压启闭机系统的基本概况，结合作者多年的工作经验和燕山水库的液压设备的实际运行情况，主要陈述了液压油油质污染对液压设备的电磁阀件和泵站机组这两个重要部件所产生的危害，由此引起的设备故障进行了归纳总结。通过空气水分、颗粒污染物、机组内环境和设备的密封情况四个方面对造成液压油油质污染的原因进行了成因分析。最后从外因、内因以及人为因素等三个方面提出了对液压油保养的方法技巧和注意事项，提出了要用全面、动态的眼光分析问题，要从整体出发排查故障、解决问题。

液压油；液压油污染；液压油保养措施

1 前言

液压设备是由动力机构提供作用力，利用液压油传递作用力，通过控制机构控制作用力，最后由执行机构接受作用力并完成预定动作的机械设备。其中液压油是液压设备使用的介质，在设备中起着能量传递、润滑、防腐蚀等作用。液压油品质的好坏直接影响着液压设备的运行工况和使用寿命，也是液压设备保养工作中的主要方面。

2 工程概况

河南省燕山水库工程总库容9.25亿m3，整体工程等别和规模属于大（2）型，主要任务是以防洪为主，结合供水、灌溉，兼顾发电等综合利用。

燕山水库目前有液压式启闭机组8台，主要应用于各水工建筑物的工作闸门，其中6台液压机组位于溢洪道，机组类型均为双缸双吊点式弧形钢闸门液压启闭机组，启门力2×1 600 kN，最大行程6.80 m，设有现地控制或远程集中控制。无论处于何种控制方式下，启闭机均可以在动水中全行程启闭闸门及局部开启闸门。水库共设6孔弧形闸门挡水，采用液压启闭机操作，设计为一孔一站配置。每套液压启闭机设有一套液压泵站和一对液压油缸。液压泵站安装在启闭机房内，每套液压泵站设两台油泵和电动机组，根据运行指令和工况轮流启用，但每个时刻只有一台处于运行状态，一用一备，互为备用。泵站设备布置采用旁置式泵组方案。1台液压机组位于泄洪洞，属于双缸双吊点式弧形钢闸门液压启闭机组，泄洪洞进口段设置平板事故检修闸门和弧形工作闸门各一扇。弧形工作闸门孔口尺寸6×4.50 m，闸门自重40 t，启门力2×500 kN，最大行程6 m；还有1台位于输水洞出口，类型为单缸单吊点式弧形钢闸门液压启闭机组，输水洞位于溢洪道右侧，其主要任务是提供工业城市和农业灌溉用水，同时结合供水灌溉发电。输水洞进口处设有一道拦污栅，一道事故检修闸门，出口设有一扇弧形闸门。闸门孔口尺寸2 m×2 m，闸门自重8 t，使用弧形工作闸门作为出口控制设备，具有局部开启控泄运行的能力。

3 液压油污染造成的危害

3.1 对电磁阀件的危害

电磁阀件通过接受电信号来控制阀芯的开启或关闭，从而使液压系统完成相关的动作。电磁阀件属于精密器件，是故障的易发区，一旦出现故障，危害巨大，直接影响闸门正常启闭。以我库泄洪洞液压机组为例，该机组出现过“纠偏不灵敏”的现象，主要表现为：闸门左开度和右开度的差值较大时，PLC会一直发出“纠偏”指令，但左右开度的差值却不会减小。经过排查，故障原因系纠偏阀和调速阀堵塞所致。由于油液过于黏稠且杂质含量超标，极易引起调速阀的堵塞，同时造成纠偏阀的开闭效果大打折扣，出现纠偏效果不理想，PLC需持续发出的纠偏指令却迟迟收不到纠正效果的现象。

3.2 对泵站机组的危害

液压油同时兼有润滑和冷却的作用，在泵站机组这部分体现的尤为明显。油质良好的液压油课减小零件活动接触面的摩擦，既减缓了零件的刚性磨损，又抑制了运行过程中的噪音。再次以我库泄洪洞液压设备为例，由于液压油油质已被严重污染，泵站空载时发出尖厉而刺耳的异响。正常工况下应该是低沉的“沙沙”声，好似一名“男低音”，此时的机组则完全变成了一名“女高音”。泵站作为成套系统的动力总成部分，地位重要，造价昂贵，一旦歌手“破音”，轻则失去启闭动力，重则设备报废，造成重大财产损失。

4 液压油污染成因分析

液压油油质是由多项指标来共同评价的，主要包括氧化物的含量、PH值、基础添加剂的损失、粘度的改变、颗粒物总数、含水量的增加等。只要有任何一项指标不合格，那么油质就算不合格。正规的检测报告通常由专业的检测机构取样检测之后出具，作为水库一线工作人员通常不具备专业的检测能力。笔者结合自身多年的工作经验，从感性上阐述下水库现状引起液压油污染的主要原因。

4.1 空气引起的污染

水库这个特殊的环境，意味着周围环境中的水分通常是充沛的，这里主要指空气中的水蒸气。在潮湿的环境中，我们常常会发现硅胶颗粒使用周期很短，失效很快。如果不及时更换硅胶，硅胶的吸水能力接近“饱和”的话，空气中的水分将会“堂而皇之”地进入液压油中，引起液压油性状的改变。

空气中成分复杂，其中就包含直径大小不一的各类颗粒污染物。肉眼通常是看不到的，但是这些颗粒实实在在的悬浮在我们周围。直径较大的，被空气滤清器（通常就是硅胶桶）吸附掉了；直径较小的，将直接进入液压油中。

4.2 内环境引起的污染

内环境主要指管路内径、油箱内壁、液压系统内部的器件等，都会对油质产生污染。一方面，管路的内径、油箱内壁虽然经过预处理，但是经年累月处理效果难免下降，必然会析出金属造成污染；另一方面，有些功能性器件是隐蔽在液压设备内部的，它们也会造成污染。以燕山水库溢洪道5#液压机组为例，使用的是内置式行程测量装置。该模块含有一根钢丝绳，位于液压缸内部，一端固定于活塞杆顶部，另一端通过卷簧与缸体相连。某次打开端盖检查时发现，钢丝绳多处出现锈点。仅凭这一点就足以说明，钢丝绳锈蚀已经对液压油油质造成了污染。

4.3 系统密封效果减弱引起的污染

液压设备除了有固定的部分，还有可动的部分。例如活塞杆，当有杆腔压强大于无杆腔压强时，活塞杆收回液压缸内部。这一运动过程中，如果液压缸下端盖处的刮污圈和O型密封圈存在损伤造成密封不严，那么活塞杆表面的污染物将被直接带入液压油中。如果活塞杆表面有形变（例如受过外力撞击），不仅会带入污染物，还会加剧密封元件的磨损。以我库溢洪道4#液压机组为例，其活塞杆表面锈蚀，锈斑附近形成尖锐的突刺，此现象不仅造成了油质污染，而且运行中有漏油现象，对密封件损伤极大。

5 液压油保养的注意事项

5.1 减小空气中水分和颗粒物的污染

根据硅胶的颜色和性状，及时进行更换。一般来说，具有吸附能力，可以正常使用的硅胶颗粒，通常呈现出的颜色亮丽而浓重，光泽度较好，颗粒之间无粘连；而接近失效的硅胶颗粒，颜色通常呈浅红色甚至是灰色或无色透明，由于长时间暴露于空气中，表面色泽暗淡，在条件苛刻的环境中甚至可以出现粘连甚至结块现象。此时我们需要对空气滤清器内的硅胶颗粒进行更换；如果将变色硅胶进行干燥处理，还能实现重复利用，虽然一定程度上可以降低养护成本，但要注意硅胶颗粒的使用周期。

5.2 减小内环境引起的污染

对于水库运行管理中发现的不合理的地方，要及时应对处理。发现内置式行程测量装置存在污染油质的隐患后，我库经过论证，将内置式改为外置式行程测量装置。

当条件允许时，尽量使用成熟的新技术新工艺。例如陶瓷喷涂工艺活塞杆，集成了红外行程检测装置，淘汰了传统的拉线式装置。但同时，不要盲目地跟风追逐还不成熟的“新科技”。

5.3 用整体的视角来评判危害程度

以整体的视角分析评判，杜绝“头疼医头，脚疼医脚”的“治病”大忌。例如，活塞杆锈蚀影响的就不仅仅是活塞杆自身，当考虑到过滤或更换液压油时，优先处理杆体锈点就是必要的过程。

6 结语

现今，液压启闭机、弧形钢闸门和电气自动化控制系统组合而成的水库闸门机电设备已经越来越普及，成为很多水库的标准配置。该系统功能强大、实用性强，通常布置于溢洪道、泄洪洞等肩负着泄洪任务的关键性部位，在保障人民群众的生命安全和财产安全中扮演了重要角色。液压系统维护得好不好，液压油保养的效果怎么样，事关设备运行是否安全高效，直接影响防洪泄洪任务能否及时响应、按时完成。

TH137.52

A

1673-8853（2017）10-0091-02

2017-9-20

编辑：刘长垠 韦诗佳