水下机器人(ROV)液压系统的泄漏原因及对策

水下机器人（ＲＯＹ）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）　摘要：在海洋石油工程项目中，水下机器Ａ－（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。　关键词：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　封平面与螺孑Ｌ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　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　

１０２　Ｉ化，　２０１５年３月　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。０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。　参考文献：　［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．　

（上接第１０１页）　水泵启动的最低水位高于泵体上部机械密封压盖端部放气孔，　当立式消防水泵正常运行时最低水位高出水泵第一级叶轮。　消防水泵的布置一般采用一字排列的形式，水泵之间的距离方　便通行、拆装及维修水泵，泵台后面预留对水泵进行现场拆检　工作所需要的宽裕空间。　水泵在就位前应复查基础的尺寸、位置及标高；设备不应　有缺件、损坏和锈蚀等情况，管口保护物和堵盖完好，盘车应灵　活，无阻滞、卡住现象。水泵安装时，应注意各水泵的轴线位　置。对于整体出厂的消防水泵机组，在泵的进、出水口法兰面　或其他水平面上测量，纵向安装水平偏差≤０．１／１０００，横向安装　水平偏差≤０．２／１０００。水泵和管道连接完成后，不应在管道上进　行气割和焊接。如需气割和焊接，应拆下管道或采取必要的技　术措施，并复检水泵找正精度是否出现偏差。　５．１．２减震降噪：　可以通过选择水泵类型的方式减少噪声，例如：立式水泵　的噪声低于卧式水泵，低转速水泵噪声低于高转速水泵。水泵　均需要设置隔振器，防止设备运行时的机械振动传递到建筑物　上，可依据设计要求、设备重量分布及设备工作特点选用合适　的隔振器。在水泵机组、水泵进出管以及管道支架和管道穿　墙、楼板处采取隔振措施。　５．２管道安装控制要点　５．２．１吸水管及其附件的安装要求　每台消防水泵应设置独立的吸水管，消防水泵泵组的吸水　管最少应设２根，并且在吸水管上安装阀门。当消防水泵固定　在基础之后，再安装吸水管上的阀门。如果采用蝶阀，应选用　沟槽式或法兰式，并且有可靠的锁定装置。为了避免发生气囊　和漏气现象，吸水管水平管段变径连接时应采用偏心异径管径　并且采用管顶平接的方式。为缩小局部损失，吸水管尽量短　直，减少阀门、弯头等管道配件、附件等数量。　５．２．２出水管的安装要求　每台消防水泵应设置独立的出水管，消防水泵泵组的出水　管最少应设２根，在出水管上应安装压力表、止回阀和闸阀或蝶　阀，也可以安装压力表、多功能水泵控制阀和闸阀或蝶阀。消　防水泵机组的总出水管上还应安装压力表和泄压阀，安装压力　表时应加设缓冲装置，并在压力表和缓冲装置之间安装旋塞。　压力表的量程应为工作压力的２－２．５倍。　６结语　高层建筑消防水泵的科学选型及安装控制对于有效减少　火灾发生率而言，具有重要的意义。本次研究是从多个方面对　建筑消防水泵的科学选型及正确安装操作相关问题进行较为　全面化的分析研究，以此帮助进一步有效增强水泵在工作中的　消防效果，将其消防性发挥至最大化，为高层建筑的人员财产　生命安全提供全面保障。　参考文献　［１］张志勇．消防设备施工技术手册［Ｍ］．中国建筑工业出版　社．２０１２—０５．　［２］管道安装工程编委会．管道安装工程［Ｍ］．中国建筑工业　出版社　２０１０—０７—０１．