液壓系統(tǒng)的故障特征與診斷方法分析

姚會軍

神華神東煤炭集團開拓準備中心，陜西神木 719315

隨著現(xiàn)代化煤礦的發(fā)展，機械化水平日益提高，液壓系統(tǒng)在煤礦設備中的應用無處不在，起了主導作用。但是，由于設計、制造和使用維護等多中因素的影響，液壓元件和液壓系統(tǒng)在使用過程中不可避免的要產(chǎn)生故障。因此，設計、制造和使用部門要互相配合，共同努力，保證液壓系統(tǒng)正常工作。如果液壓系統(tǒng)發(fā)生故障，工程技術人員要能夠準確判斷，迅速排出故障才是根本目的。

在液壓系統(tǒng)中，自動化程度越高，發(fā)生故障的可能性越大，液壓系統(tǒng)中有許多故障于機械、電氣系統(tǒng)的故障不同，具有擴散性，即系統(tǒng)中某一元件發(fā)生故障往往會導致一系列元件發(fā)生故障。因此。如何能對液壓系統(tǒng)進行有效檢測、可靠維護、及時發(fā)現(xiàn)和排除潛在故障，對保證液壓系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性具有十分重要的意義。

1 液壓系統(tǒng)在各階段易產(chǎn)生的故障特征

液壓系統(tǒng)故障形式和原因較多，要正確地診斷液壓系統(tǒng)的故障應熟練掌握液壓設備及其系統(tǒng)的工作原理，了解常見液壓系統(tǒng)的典型故障及其原因，既有助于選擇簡便而有效的診斷方法，又利于獲得準確的診斷結(jié)論。

1）液壓系統(tǒng)在不同的運行階段其產(chǎn)生的故障特征也不盡相同；大致可分三個階段：新研制的液壓設備的系統(tǒng)在調(diào)試階段時所產(chǎn)生的故障；成型設備液壓系統(tǒng)在調(diào)試階段時的所產(chǎn)生的故障；C、成熟液壓設備在新投入使用和運行中期所產(chǎn)生的故障；在運行后期的所產(chǎn)生的故障。

（1）新研制的液壓設備的系統(tǒng)在調(diào)試階段時所產(chǎn)生的故障

新研制設備的液壓系統(tǒng)在調(diào)試階段所暴露出來的問題較多且較為復雜，造成故障率較高。其主要是在設計、制造、裝配以及管理等各個環(huán)節(jié)存在諸多問題交織在一起所致。一般表現(xiàn)為：

①液壓油管接頭處或液壓油缸等執(zhí)行元件端蓋處漏油，滲油嚴重；

②各執(zhí)行元件動作不一致或時快時慢；

③由于制造和裝配時液壓油管或液壓油箱內(nèi)沒有清理干凈，導致污染物進入各閥塊的閥芯卡死或動作不靈活，造成液壓油缸或馬達等動作失靈；

④在裝配各種閥類元件時易造成漏裝彈簧或密封元件等，甚至在接油管時將進油管和回油管接錯導致系統(tǒng)動作混亂；

⑤閥塊的阻尼孔被污染物堵塞，易造成整個液壓系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定或壓力調(diào)整無效；

⑥整個設計存在缺陷，各液壓元件選擇不當，使整個系統(tǒng)連接起來不匹配，造成系統(tǒng)發(fā)熱，各部件動作不協(xié)調(diào)等。

（2）成型設備液壓系統(tǒng)在調(diào)試階段時的所產(chǎn)生的故障

成型設備調(diào)試時故障率較新研制的液壓系統(tǒng)故障率低，主要是由于現(xiàn)場管理不到位或工人在裝配時不小心或搬運過程中造成損壞未能及時發(fā)現(xiàn)，基本上都是些小故障，簡單易排除其主要表現(xiàn)如下：

①各種油管、閥塊、油缸、馬達等液壓元件存在外部漏油等問題；

②系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定或液壓油管或液壓缸內(nèi)空氣未排空造成動作不靈活；

③由于制造和裝配時液壓油管或液壓油箱內(nèi)沒有清理干凈，導致污染物進入各閥塊的閥芯卡死或動作不靈活，造成液壓油缸或馬達等動作失靈；

④裝配時疏忽大意錯裝或漏裝部分元件；

⑤各液壓閥加工質(zhì)量精度差，造成閥芯動作不靈活易產(chǎn)生卡阻現(xiàn)象。

（3）設備運行初期和中期的液壓故障

此階段液壓故障的主要特征表現(xiàn)為：

①各管接頭震松甚至震脫，甚至出現(xiàn)油管布置不合理擠破或刮斷的現(xiàn)象；

②由于密封件的質(zhì)量較差或未按要求進行裝配，在運行一段時間后損壞造成漏油；

③由于新設備運行初期各部件均為新件，經(jīng)過一段時間運行后，液壓油使粘附在管壁和孔壁上的毛刺、型砂、切屑等雜物脫落，隨液壓系統(tǒng)在油路中流動堵塞阻尼孔和過濾器，造成整個液壓系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定和各部件動作緩慢，甚至失靈；

④少數(shù)設備會因長時間大負荷運行或液壓系統(tǒng)散熱裝置散熱性能下降（特別是水冷散熱器，因長時間運行造成散熱裝置內(nèi)結(jié)水垢造成水流量下降甚至堵塞），使液壓油溫度過高，引起泄漏，致使工作壓力和工作速度不穩(wěn)定，甚至造成工作嚴重失常以致于停產(chǎn)。

在正常情況下，液壓系統(tǒng)使用到中期，是整個系統(tǒng)運行的最佳時期，其故障率是最低。關鍵是要保證工作油液不被污染或控制在要求范圍之內(nèi)。

（4）在運行后期的所產(chǎn)生的液壓故障

設備運行到后期時，各類液壓元件因工作頻率和負荷條件的差異，造成部分元件磨損嚴重易造成內(nèi)部泄漏，油管以及密封元件老化易發(fā)生爆管和漏油點增加，在此階段故障逐漸上升，系統(tǒng)維護工作量加大，此時應該對液壓系統(tǒng)和液壓元件進行全面檢查，對存在嚴重缺陷的元件和已失效的元件進行修理或替換。

2）突發(fā)性液壓故障

突發(fā)性液壓故障產(chǎn)生故障的區(qū)域及產(chǎn)生原因較為明顯，分人為因素和非人為因素。如發(fā)生碰撞事故造成零部件明顯損壞，管路突然爆裂、異物落入管路和孔口發(fā)生堵塞等。

2 液壓系統(tǒng)故障的診斷方法

液壓系統(tǒng)故障診斷最常用的方法有感覺診斷法，通過看、聽、摸、聞、問等常見檢查方法，這些方法在我們?nèi)粘z修時經(jīng)常用到，現(xiàn)場維護人員非常熟悉，下面介紹一些查找液壓故障較為典型的方法。

2.1 根據(jù)液壓系統(tǒng)圖查找液壓故障

熟悉液壓系統(tǒng)圖，掌握液壓系統(tǒng)的工作原理，液壓元件的類型，性能及結(jié)構(gòu)，是設計、使用、調(diào)整和維護液壓系統(tǒng)的基本條件，是進行故障診斷的基礎，也是查找液壓故障的最基本方法。

在利用液壓系統(tǒng)圖分析和排除故障時，主要方法是采取先兩頭，后中間。先兩頭就是先從動力源和執(zhí)行元件，分析故障是否就出現(xiàn)在液壓泵和液壓缸或液壓馬達本身。后中間就是要分析故障是否出現(xiàn)在所連液壓管路的液壓元件上，同時還要特別注意弄明白系統(tǒng)從一個工作狀態(tài)到另一個工作狀態(tài)時哪些元件會發(fā)出什么信號，要認真觀察，逐個檢查。另外要注意各個主油路之間及主油路與控制油路之間有無接錯而產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，如有相互干涉現(xiàn)象，要分析是設計錯誤還是使用調(diào)節(jié)錯誤造成的。

2.2 利用各元件的動作循環(huán)表查找液壓系統(tǒng)故障

除用液壓系統(tǒng)圖查找故障外，還可以利用動作循環(huán)圖表，以便查找液壓故障。按動作順序逐步查找，可迅速找出故障原因，這種方法特別適用于較復雜、液壓元件較多的系統(tǒng)。

2.3 通過高低壓過濾器查找液壓故障

通過查看高低壓過濾器濾芯表面粘附的污物種類進行分析，可以發(fā)現(xiàn)某些液壓故障。比如，在濾芯表面發(fā)現(xiàn)大量銅屑顆粒，則可判斷液壓系統(tǒng)中的銅制零件產(chǎn)生了磨損和擦傷，進而可知道如柱塞泵的缸體、滑履類等用銅制造的零件發(fā)生了磨損；又如，在濾油器表面發(fā)現(xiàn)黏附有密封膠圈碎片和微粒，則一定有某處密封破損而失效。過濾器濾芯可以說是查找故障的窗口。日常檢查維護時要定期清理過濾器濾芯表面的過濾物，必要時進行整體更換。

2.4 實驗法診斷故障

實驗法診斷故障可采用分段排除法、比較法和綜合法。

1）分段排除法是將故障可能發(fā)生部位中的某一個或幾個分段隔開進行實驗方法。當隔開后故障隨之消失，說明此段是引起故障 的真實原因；如果故障依然存在，說明此段不是引起該故障的真實原因；

2）比較法是指對可能引起故障的某一零部件進行調(diào)整或更換的實驗方法。如果調(diào)整后對原故障無任何影響，說明該原因不是故障真實原因；當故障現(xiàn)象隨之變化，則說明它就是故障的真正原因；

3）綜合法是同時采用以上兩種方法進行故障排除的實驗方法，適用于故障原因較為復雜的液壓系統(tǒng)。

2.5 應用鐵譜分析技術對液壓系統(tǒng)中的油液進行診斷

通過鐵譜分析技術對油液中所含的磨屑顆粒相對數(shù)量、形狀、尺寸大小、分布規(guī)律、顏色和成分以及組成元素等作出分析判斷，再根據(jù)這些信息準確地得到液壓設備、液壓系統(tǒng)的磨損部位、磨損形式、磨損嚴重程度甚至液壓元件完全失效的結(jié)論，為液壓系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷提供科學依據(jù)。例如在采用斜盤式軸向柱塞泵的液壓系統(tǒng)中，油樣鐵譜分析發(fā)現(xiàn)銅磨粒時，則可能是來自泵滑靴和銅缸體磨粒；當發(fā)現(xiàn)有大量非金屬的雜質(zhì)纖維時，則可能是過濾器有部分損傷。

2.6 利用檢測儀表查找故障

檢測儀表是查找液壓故障時常用的一種方法。常用的有壓力表、流量和溫度檢測儀表、傳感測量儀表、油液污染度檢測儀表、振動和噪聲測量儀表等。對液壓系統(tǒng)的檢測，可從儀表上進行觀察、記錄，對故障作出比較準確的定量分析。例如，通過壓力表，可觀察系統(tǒng)各部分的壓力及壓力變化狀況，進而分析查找原因。

3 結(jié)論

任何故障的發(fā)生都有其各自的特點，只有通過不斷的學習總結(jié)，掌握其發(fā)生規(guī)律運用各種查找方法對其進行正確分析和準確的判斷，才能將問題快速解決，這就需要工程技術人員具有扎實的理論基礎和豐富的現(xiàn)場工作經(jīng)驗，同時還能把處理各種故障的方法和技巧靈活應用到實際工作中。

[1]官忠范.液壓傳動系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1997.

[2]雷天覺.液壓工程手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.