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摘 要：本文主要针对龙洲垸船闸液压油缸渗漏问题，对其渗漏机理进行研究分析，通过理论、实践的方式对启闭机检修及油缸更换的技术方案进行论述，为类似工程问题提供参考。
关键词：船闸;液压启闭机;油缸渗漏;检修
中图分类号：TV91 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2021）05-0156-04
1船闸概况
江汉运河是新中国成立后第一条人工运河，进口位于长江中游荆州市龙洲垸，途经荆门市沙洋县，在潜江市高石碑镇汇入汉江，全长67.22公里。龙洲垸船闸位于运河入口，设计为单线单级千吨级船闸。船闸采用可承受双向水头的钢质弧形三角门，上游闸门高约19.50m，重约450吨，是目前国内最大的三角闸门。其中船闸闸阀门采用钢质提升平板门，采用短廊道集中输水。
上、下闸首每侧边墩工作闸门和阀门启闭机共用一套液压泵站，采用比例泵控制技术，三级安全保护设计，确保设备在船闸不同工况下能正常运行。船闸闸阀门运行由立卧式摆动双作用液压启闭机作用，液压泵站采用分散式布置。
2 启闭机运行现状
经多年运行，龙洲垸船闸上游左侧阀门油缸发生渗漏故障，运行时出现异响、不保压自落及爬行等异常情况，无法保障船闸安全生产，为恢复船闸原有技术状况，保证船闸安全运行，亟需进行检修。
3 龙洲垸船闸液压油缸渗漏问题的探究
3.1 关于渗漏问题的理论研究
3.1.1渗漏的分类
概括来讲，船闸油缸渗漏主要分为外渗漏和内渗漏两种。液压油缸的内渗漏指双作用油缸的活塞头密封出现泄漏现象，泄漏发生在内部;外渗漏指不论双作用还是单作用油缸，缸口与柱塞杆间以及导套与缸体间的密封出现泄漏现象，液压油泄漏到了外面。
3.1.2内渗漏的危害及原因
作为液压系统的执行元件，严格控制内泄漏量对油缸极其重要。当发生内泄漏时，如果在伸缩运动过程中，轻则会影响其工作效率，重則直接导致整机无法正常工作;而如果是在保压过程时，轻则会导致活塞杆缓慢回缩，严重时会造成如吊重急落、主机倾翻等重大事故。
影响液压缸内泄漏的因素是多方面的，如由于磨损、变形等造成的密封间隙的改变，密封件的磨损老化，气体、水及颗粒状杂质对液压油的污染，液压缸工作温度和密封两端压力差的极化，结构设计的合程度以及零部件的加工装配精度等等。
3.1.3外渗漏的危害及原因
液压油泄漏到环境中，除了造成的经济损失及对环境和机器本身的污染外，更严重的是使既定的控制动作受到影响，出现闸门飘移、阀门自坠、无法建立系统压力等故障，影响液压系统的正常工作，造成系统瘫痪甚至人身事故。外渗漏产生的主要原因主要有以下两点：
（1）油污染。据统计，在油缸外渗漏故障中，有75%以上都是由于液压油选择不当或油液污染引起。液压油被污染后会形成微小的固体颗粒，这些颗粒会加速相对滑动的元器件表面的磨损，加速了活塞杆自身和密封元件的磨损、划伤，而最终导致出现渗漏。
（2）系统自身冲击和震动。系统工作的温度、湿度及疲劳程度等工作环境一定程度上影响了系统内部压力变化。当系统压力发生突变时，整个系统动作速度也会随之变化，并在此过程中产生较大的自身冲击和震动，促使管路接口松动，并在液压油瞬间形成的高压力峰值作用下出现渗漏。
由此可见，磨损、变形、油液污染、裂纹、压力过大、密封不好等都是造成油缸内、外渗漏的主要原因。对龙洲垸船闸油缸渗漏机理进行分析，发现船闸液压系统渗漏的原因所在并寻求有效的解决措施十分紧迫。
3.2 龙洲垸船闸液压油缸渗漏类型的研究
3.2.1确定渗漏类型
龙洲垸船闸出现阀门油缸异响、不保压自落及爬行故障后，经现场系统检查及研究，排除油缸外渗漏故障可能性。
为明确渗漏故障，进行如下计算校验：
根据流体在环形缝隙中流量的计算公式，内泄漏量：
（1）
式中：为缸筒内径;为液压油动力粘度;活塞密封长度;为活塞与缸筒同轴时的单侧间隙值;为偏心比;为偏心距;为密封两端压力差;为活塞与缸筒的相对速度。查询图纸及技术文件参数计算得出：
（2）
由（1）式分析，易知，对于基本参数已定的液压缸来说，影响其内泄量的主要因素有间隙δ、液压油动力粘度μ、压差Δp以及相对速度u0，其中以间隙δ影响最大。查文献得知如下内泄露量标准，详见表1。
查技术文件得知：龙洲垸船闸阀门油缸内径300mm，对照内泄露量标准表，明确其故障为内泄露。
3.2.2内渗漏的原因分析
（1）密封老化。经拆卸检查发现油缸内部多处密封老化变形，失去基本密封作用。其老化部位主要集中在O形圈（3、16）、V形圈（5）、防尘圈（19）等处。如图1、图2所示。
（2）油液污染。经专业油液检测公司取样检测发现，油缸内部液压油受到一定程度的污染。
4 龙洲垸船闸启闭机系统检修
通过上述理论研究及故障分析，明确因油缸内壁损伤引起内渗漏从而导致出现异响、不保压自落及爬行现象。结合龙洲垸船闸上游左侧阀门油缸运行现状，针对启闭机进行检修及油缸更换。
4.1 新油缸制作
4.1.1理论探究
通过上述理论分析，根据渗漏量与各主要影响因素之间的关系，从而提出以下几方面的改善措施：
（1）适当地减小密封设计间隙或者加大缸筒壁厚;
（2）缸筒材料的选择，在考虑生产能力及经济成本的前提下，尽量提高材料的弹性模量;
关键词：船闸;液压启闭机;油缸渗漏;检修
中图分类号：TV91 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2021）05-0156-04
1船闸概况
江汉运河是新中国成立后第一条人工运河，进口位于长江中游荆州市龙洲垸，途经荆门市沙洋县，在潜江市高石碑镇汇入汉江，全长67.22公里。龙洲垸船闸位于运河入口，设计为单线单级千吨级船闸。船闸采用可承受双向水头的钢质弧形三角门，上游闸门高约19.50m，重约450吨，是目前国内最大的三角闸门。其中船闸闸阀门采用钢质提升平板门，采用短廊道集中输水。
上、下闸首每侧边墩工作闸门和阀门启闭机共用一套液压泵站，采用比例泵控制技术，三级安全保护设计，确保设备在船闸不同工况下能正常运行。船闸闸阀门运行由立卧式摆动双作用液压启闭机作用，液压泵站采用分散式布置。
2 启闭机运行现状
经多年运行，龙洲垸船闸上游左侧阀门油缸发生渗漏故障，运行时出现异响、不保压自落及爬行等异常情况，无法保障船闸安全生产，为恢复船闸原有技术状况，保证船闸安全运行，亟需进行检修。
3 龙洲垸船闸液压油缸渗漏问题的探究
3.1 关于渗漏问题的理论研究
3.1.1渗漏的分类
概括来讲，船闸油缸渗漏主要分为外渗漏和内渗漏两种。液压油缸的内渗漏指双作用油缸的活塞头密封出现泄漏现象，泄漏发生在内部;外渗漏指不论双作用还是单作用油缸，缸口与柱塞杆间以及导套与缸体间的密封出现泄漏现象，液压油泄漏到了外面。
3.1.2内渗漏的危害及原因
作为液压系统的执行元件，严格控制内泄漏量对油缸极其重要。当发生内泄漏时，如果在伸缩运动过程中，轻则会影响其工作效率，重則直接导致整机无法正常工作;而如果是在保压过程时，轻则会导致活塞杆缓慢回缩，严重时会造成如吊重急落、主机倾翻等重大事故。
影响液压缸内泄漏的因素是多方面的，如由于磨损、变形等造成的密封间隙的改变，密封件的磨损老化，气体、水及颗粒状杂质对液压油的污染，液压缸工作温度和密封两端压力差的极化，结构设计的合程度以及零部件的加工装配精度等等。
3.1.3外渗漏的危害及原因
液压油泄漏到环境中，除了造成的经济损失及对环境和机器本身的污染外，更严重的是使既定的控制动作受到影响，出现闸门飘移、阀门自坠、无法建立系统压力等故障，影响液压系统的正常工作，造成系统瘫痪甚至人身事故。外渗漏产生的主要原因主要有以下两点：
（1）油污染。据统计，在油缸外渗漏故障中，有75%以上都是由于液压油选择不当或油液污染引起。液压油被污染后会形成微小的固体颗粒，这些颗粒会加速相对滑动的元器件表面的磨损，加速了活塞杆自身和密封元件的磨损、划伤，而最终导致出现渗漏。
（2）系统自身冲击和震动。系统工作的温度、湿度及疲劳程度等工作环境一定程度上影响了系统内部压力变化。当系统压力发生突变时，整个系统动作速度也会随之变化，并在此过程中产生较大的自身冲击和震动，促使管路接口松动，并在液压油瞬间形成的高压力峰值作用下出现渗漏。
由此可见，磨损、变形、油液污染、裂纹、压力过大、密封不好等都是造成油缸内、外渗漏的主要原因。对龙洲垸船闸油缸渗漏机理进行分析，发现船闸液压系统渗漏的原因所在并寻求有效的解决措施十分紧迫。
3.2 龙洲垸船闸液压油缸渗漏类型的研究
3.2.1确定渗漏类型
龙洲垸船闸出现阀门油缸异响、不保压自落及爬行故障后，经现场系统检查及研究，排除油缸外渗漏故障可能性。
为明确渗漏故障，进行如下计算校验：
根据流体在环形缝隙中流量的计算公式，内泄漏量：
（1）
式中：为缸筒内径;为液压油动力粘度;活塞密封长度;为活塞与缸筒同轴时的单侧间隙值;为偏心比;为偏心距;为密封两端压力差;为活塞与缸筒的相对速度。查询图纸及技术文件参数计算得出：
（2）
由（1）式分析，易知，对于基本参数已定的液压缸来说，影响其内泄量的主要因素有间隙δ、液压油动力粘度μ、压差Δp以及相对速度u0，其中以间隙δ影响最大。查文献得知如下内泄露量标准，详见表1。
查技术文件得知：龙洲垸船闸阀门油缸内径300mm，对照内泄露量标准表，明确其故障为内泄露。
3.2.2内渗漏的原因分析
（1）密封老化。经拆卸检查发现油缸内部多处密封老化变形，失去基本密封作用。其老化部位主要集中在O形圈（3、16）、V形圈（5）、防尘圈（19）等处。如图1、图2所示。
（2）油液污染。经专业油液检测公司取样检测发现，油缸内部液压油受到一定程度的污染。
4 龙洲垸船闸启闭机系统检修
通过上述理论研究及故障分析，明确因油缸内壁损伤引起内渗漏从而导致出现异响、不保压自落及爬行现象。结合龙洲垸船闸上游左侧阀门油缸运行现状，针对启闭机进行检修及油缸更换。
4.1 新油缸制作
4.1.1理论探究
通过上述理论分析，根据渗漏量与各主要影响因素之间的关系，从而提出以下几方面的改善措施：
（1）适当地减小密封设计间隙或者加大缸筒壁厚;
（2）缸筒材料的选择，在考虑生产能力及经济成本的前提下，尽量提高材料的弹性模量;