漁撈機械中高壓液壓系統(tǒng)可靠性剖析

徐曉 羅錫偉

摘 要：液壓系統(tǒng)可靠性包括了二個方面，即性能可靠性和使用可靠性。正確設(shè)計是保證性能可靠性的先決條件；而油液清潔度是保證使用可靠性的關(guān)鍵；正確操作和維護保養(yǎng)是提高使用可靠性的途徑……

關(guān)鍵詞：中高壓；液壓；系統(tǒng)；設(shè)備；傳動

上世紀70年代末，隨著漁業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，海洋漁業(yè)資源的變化，漁船上應(yīng)用的機械傳動和低壓（2.5Mpa）液壓傳動的漁撈、甲板機械，其拉力和絞速等適應(yīng)不了逐步發(fā)展起來的遠洋捕撈的需要，為此，中高壓漁撈甲板機械便應(yīng)運而生。

中高壓液壓傳動裝置以結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、運動平穩(wěn)、可有效地防止過載，元件的通用性、互換性好，易于實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點，而被捕撈船員所共識。

漁船作業(yè)往往遠離大陸，環(huán)境工況又十分惡劣，維修條件十分差，因此，其液壓系統(tǒng)的工作可靠性尤其顯得重要?？煽啃允且环N綜合指標，是一個復(fù)雜的技術(shù)問題，可靠性與產(chǎn)品的設(shè)計，制造和運行過程直接相關(guān)。它包括了兩個方面，即性能可靠性和使用可靠性，兩者相輔相成。

在平時，直觀反應(yīng)的往往是使用可靠性，而對性能可靠性，則注意不夠，反應(yīng)不明顯。人們習(xí)慣上往往把“經(jīng)久耐用”當(dāng)作可靠性的唯一指標，這是片面的。因為“耐用”并不等于性能良好。因此，作為理想的液壓系統(tǒng)及設(shè)備，我們第一希望是性能良好，沒有故障。其次是萬一出了故障，應(yīng)能很快修復(fù)。其要求是在性能正常狀況下，能夠提供很高的運轉(zhuǎn)率。實踐告訴我們，只要把住設(shè)計和建造兩個關(guān)鍵，并做到正確操作和維護保養(yǎng)，漁船中高壓系統(tǒng)的可靠性應(yīng)該是有保障的。

一、正確設(shè)計是性能可靠必保證的先決條件

就設(shè)計角度而論，應(yīng)著重解決性能可靠性問題。液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算，有壓力、速度、功率和發(fā)熱量和熱平衡計算。必要時應(yīng)作出液動機的功率曲線或關(guān)系圖表。以便能正確選擇元件和合理設(shè)計能源。

要保證液壓系統(tǒng)性能可靠，除了要正確選擇基本回路外，還要取決于系統(tǒng)中所選用的元件（包括組成的單機）質(zhì)量的優(yōu)劣。液壓元件的質(zhì)量，將直接影響到整個系統(tǒng)的正常工作。低劣的元件所組成的回路乃至整個系統(tǒng)，工作可靠性是無法保障的。當(dāng)然，影響元件性能的好壞是多方面的。有它本身的內(nèi)在因素即自然壽命，也有外部條件如油液的污染度、油溫、環(huán)境條件等所給予的影響。

由于漁船作業(yè)工況的限制，在設(shè)計液壓系統(tǒng)時特別強調(diào)可靠性。多考慮些系統(tǒng)本身應(yīng)付各種故障的能力，同時還要考慮在應(yīng)急條件下的安全措施。

二、降壓和降速度使用是提高系統(tǒng)性能可靠性的辦法

漁船在漁場作業(yè)時，受到風(fēng)浪、潮流、漁獲物和網(wǎng)具等多種因素的影響。在起、放網(wǎng)作業(yè)中，其單機的受力情況往往無法預(yù)估，所以就整個系統(tǒng)而言，在選用液壓元件時，應(yīng)注意壓力級和速度級的安全裕度。其安全系數(shù)一般應(yīng)大于1.25倍為宜。特別是對泵和馬達、采用降壓和降速使用，有利于延長使用壽命、提高系統(tǒng)的使用可靠性。

三、保證油液清潔度是使用可靠性的關(guān)鍵

實際經(jīng)驗表明，油液污染是導(dǎo)致液壓設(shè)備的主要原因，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，液壓故障大約有75%左右是由油液污染所造成的液壓設(shè)備的工作可靠性和元件和使用壽命，很大程度上取決于油液的清潔度。

液壓油的清潔度用“污染度等級”來表示。過去各個國家以至各個工業(yè)部門制定過各自的油液污染度等級標準。目前使用較普遍的是國際標準ISO4406油液污染度等級標準（表1）和美國NAS1638污染等級標準。

表1 ISO 4406油液污染等級部分標準

例：如果每mL油液中有大于5μm的顆粒數(shù)為4000和15μm的顆粒數(shù)為90時，則相應(yīng)的污染度代號分別為19和14。因此，國際標準化組織的污染度等級是19/14。

我國制定的油液污染度等級標準等效采用ISO4406國際標準。機械設(shè)備液壓系統(tǒng)油液允許的污染度等級如表2所示。

表2 機械設(shè)備液壓系統(tǒng)油液允許污染度等級

我們曾對不同時期建造的8201、8203型圍網(wǎng)漁船和8154C型艉滑道拖網(wǎng)漁船的液壓系統(tǒng)所使用的油質(zhì)進行了抽樣化驗。從結(jié)果來看，液壓油的污染度與系統(tǒng)的故障率成正比關(guān)系，即污染度越大（等級數(shù)字越大）系統(tǒng)的故障率也越高。

實踐證明，保證中高壓系統(tǒng)的施工質(zhì)量將關(guān)系到系統(tǒng)的成功與否。關(guān)鍵是如何保證系統(tǒng)的油液清潔。這是施工中的難度所在。為了達到上述目的，在裝船過程中要嚴格招待有關(guān)標準，做到：A、液壓元件在裝入系統(tǒng)前，要進行檢查和必要的清洗工作。B、液壓管（包括管接頭，法蘭）在裝船前，必須經(jīng)成型、試壓和化學(xué)處理，做好清潔工作。C、所有元件、附件、包括管子在裝船中，要做好及時封口，避免臟物和雨水進入。D、液壓系統(tǒng)安裝完畢后，應(yīng)進行把風(fēng)油循環(huán)沖洗，達到要求的清潔度。

四、正確操作和維護保養(yǎng)是提高使用可靠性的途徑

使用可靠性與操作有關(guān)。設(shè)備在運行過程中，雖然受到環(huán)境條件等限制，但人為因素對可靠性的影響是不可忽視的。

作為自然資源開發(fā)產(chǎn)業(yè)的海洋漁業(yè)，液壓傳動技術(shù)特別是中高壓液傳動，在我國漁船上的應(yīng)用，目前尚處于發(fā)展的初級階段。多數(shù)船員還缺乏液壓傳動的基礎(chǔ)知識，以至不能及時處理一般的故障，有時甚至野蠻操作，其結(jié)果往往降低了使用可靠性，并給生產(chǎn)帶來了不必要的損失。為此，要推廣、發(fā)展中高壓液壓傳動技術(shù)在漁船上的應(yīng)用，在漁船船員中進行技術(shù)培訓(xùn)是必要的。通過培訓(xùn)，提高船員的技術(shù)素質(zhì)，使他們掌握液壓傳動的基礎(chǔ)知識，學(xué)會正確操作和維護保養(yǎng)，學(xué)會一般故障的處理方法。

五、排除系統(tǒng)中的空氣是提高使用可靠性的措施

空氣進入液壓系統(tǒng)后，如不及時排除，其危害性極大，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）系統(tǒng)壓力平生波動。工作時壓力表指針不穩(wěn)定，忽高忽低，有時還會產(chǎn)生不規(guī)則的沖擊或伴有噪音發(fā)生。對此，除壓力表容易損壞外，系統(tǒng)中的元件也容易產(chǎn)生誤動作，造成故障。同時由于沖擊而引起管道密封不良的后果。（2）運動速度的不穩(wěn)定。特別是對有油缸的回路中，由于氣體的可壓縮性，引起油缸（或活塞）運動速度的不穩(wěn)定。有時甚至出現(xiàn)爬行或不能工作的現(xiàn)象。對油馬達回路，將引起絞機轉(zhuǎn)速的不穩(wěn)定。

空氣進入液壓系統(tǒng)后，隨著液體的流動，空氣往往凝集在管路或元件的最高處，特別容易引起控制元件產(chǎn)生誤動作，從而大大降低了液壓系統(tǒng)可靠性。

隨著油溫的變化，壓力的變化，停留在系統(tǒng)的空氣將產(chǎn)生氣化反應(yīng)。分離出的氣體會腐蝕元件機體和管道。降低元件的使用壽命。冷卻時，部份氣體又可能成為水進入油液中，使油質(zhì)變壞。

為了防止空氣進入液壓系統(tǒng)（特別是閉式系統(tǒng)）應(yīng)采取如下措施：A、嚴格控制油質(zhì)的純度，不允許水份進入系統(tǒng)中。B、在回路或管道的最高部位，應(yīng)設(shè)置放氣裝置。C、在閉式系統(tǒng)中，則在泵啟動后（一般為停泵12小時以上）要及時打開放氣閥，排除空氣。D、系統(tǒng)在正常工作過程中，要經(jīng)常注意油箱液位的變化，防止在液壓油嚴重不足時，泵繼續(xù)工作而入大量空氣。E、要經(jīng)常檢查泵吸油口管路的密封，防止空氣進入。