煤礦機械液壓系統(tǒng)的故障分析及故障診斷方法

郭冬

[摘 要]隨著煤礦機械化、自動化程度的不斷提高，液壓系統(tǒng)在煤礦機械中比重越來越大。但是因煤礦機械作業(yè)環(huán)境的特殊性，造成其液壓系統(tǒng)故障點較多，一旦出現(xiàn)故障，需要工程技術人員、維修人員能夠快速診斷故障的原因并修復液壓系統(tǒng)。本文分析了煤礦機械液壓系統(tǒng)常見的故障，重點分析了液壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障的原因及故障診斷的方法，對從事煤礦機械液壓系統(tǒng)設計、制造及維修的人員具有參考意義。

[關鍵詞]煤礦機械 液壓系統(tǒng) 故障分析 故障診斷

中圖分類號：TD673 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）04-0017-01

隨著我國煤炭工業(yè)的高速發(fā)展，煤礦機械逐漸向著大型化、自動化、智能化的方向發(fā)展，液壓系統(tǒng)越來越廣泛用于煤礦機械，成為煤礦機械設備中不可缺少的重要組成部分。但是由于煤礦機械工作環(huán)境惡劣，作業(yè)時間長，任務重，故障多發(fā)，故障的判斷和排除也較為復雜，如果不能迅速進行分析和排除，就會對生產(chǎn)進度造成嚴重影響。因此，煤礦機械的設計人員、維修人員、使用者必須要了解整個液壓系統(tǒng)的傳動原理、結構特點及元件、材料配置情況。但是，液壓系統(tǒng)的故障既不像機械傳動那樣顯而易見，又不如電氣傳動那樣易于檢測。因此，上述人員只有掌握了煤礦機械液壓系統(tǒng)常見故障及診斷方法，才能提高煤礦機械液壓系統(tǒng)的可靠性，并實現(xiàn)對故障的迅速診斷和維修。

1.煤礦機械液壓系統(tǒng)常見故障

一套完整的液壓系統(tǒng)要能正常、可靠地工作，必須具備許多性能要求，主要包括：液壓缸的行程、推力、速度及其調節(jié)范圍，液壓馬達的轉向、轉速及其調節(jié)范圍等技術性能；以及運轉平穩(wěn)性、精度、噪聲、效率等。如果在實際運行過程中，能完全滿足這些要求，整個機械設備將正常、可靠地工作；如果有某些不異常情況，導致系統(tǒng)不能或不完全能滿足這些要求時，則認為液壓系統(tǒng)出現(xiàn)了故障。引起液壓系統(tǒng)故障點較多，對于煤礦機械而言，常見故障主要有以下幾個方面。

1.1 設備設計、制造的先天缺陷

因為設計人員設計不合理，生產(chǎn)制造過程中的失誤，液壓元件質量問題，密封件選用不當?shù)?，造成煤礦機械使用過程中，出現(xiàn)漏油、元件損壞、動力不足等故障，這些故障一般與液壓油沒有關系，屬于設備生產(chǎn)制造商的責任，屬于低級錯誤，需要制造商承擔相應損失。生產(chǎn)制造商應該加強對自身設計、生產(chǎn)制造過程的質量控制，避免該類缺陷的發(fā)生。

1.2 操作失誤造成液壓系統(tǒng)故障

液壓系統(tǒng)在正常運轉時由于操作人員操作不當而造成的故障，如錯誤開閉閥門，突然中斷電源，操作溫度或壓力過高，補油時加錯油品，油箱油面過高或過低，不及時從油箱底部放出分離的水等。由于操作失誤造成的液壓系統(tǒng)故障，大都不涉及液壓油，但有些則從液壓油的質量變化可以反映出來。該類故障主要有操作者的失誤造成的，使用單位應該加強對操作者的培訓力度，避免該類故障的發(fā)生。

1.3 液壓油的質量造成液壓系統(tǒng)故障

液壓系統(tǒng)有3個基本的“致病”因素：污染、過熱和混入空氣。這3個不利因素有著密切的內(nèi)在聯(lián)系，出現(xiàn)其中任何一個問題，就會給液壓油帶來質量問題，就會連帶產(chǎn)生另外一個或多個問題?；蛘哂捎谶x油不當或使用了不合格的油品的所致，可能液壓油使用時間過長，不及時更換新油所造成。由實踐證明，液壓系統(tǒng)75%“致病”的原因，均是這液壓油質量造成的。

2.煤礦機械液壓系統(tǒng)常見故障原因分析

2.1 液壓油溫度過高

液壓缸油溫過高使橡膠密封件、軟管早期老化、變質，降低使用壽命。由于密封部分喪失密封性能，液壓系統(tǒng)嚴重泄漏，會使油液氧化至失效，從而引起腐蝕和形成沉積物，以至堵塞阻尼孔和加速閥的磨損，從而影響液壓系統(tǒng)正常工作。油溫過高，液壓油黏度顯著降低，液壓缸泄漏則顯著增加，液壓系統(tǒng)效率明顯下降。油溫過高會引起熱膨脹系數(shù)不同的運動副之間的間隙變化，殼體由于周圍空氣接觸進行熱交換而膨脹不大，但閥芯在高溫下體積增大，使運動副間的間隙變小，影響閥芯的移動，增加磨損，嚴重時會“卡閥”，失去工作能力和破壞應有的精度。液壓油溫過高會嚴重影響機器的正常使用，縮短液壓元件的使用壽命，并增加機器的維修成本。

2.2 液壓油污染

液壓系統(tǒng)經(jīng)過一段時間運行后，看似“潔凈“的液壓油其實含有大量微小的雜質，隨著這些雜質的逐漸積累，會對液壓系統(tǒng)中的元件性能產(chǎn)生極大影響，從而導致液壓系統(tǒng)運行失常。而這些東西損傷后又會導致更多的污物進入系統(tǒng)中，這樣就形成惡性循環(huán)的損壞。通常來說，引起液壓油污染的主要因素有：

（1）液壓元件內(nèi)部的殘留。液壓元件在組裝時未將加工過程中產(chǎn)生的金屬屑、焊渣等殘留物清理干凈，導致元件接入液壓系統(tǒng)時該類殘留物直接進入液壓油。

（2）液壓系統(tǒng)界外的引入。液壓系統(tǒng)在組裝過程中，引入的型砂、塵埃以及清洗溶劑等，或者在使用保養(yǎng)過程中通過油箱及通氣孔引入的污染物。

（3）液壓系統(tǒng)內(nèi)部的自生。液壓系統(tǒng)在工作過程中，元件不可避免的要產(chǎn)生磨損產(chǎn)生磨粒；或者液流沖刷下來的軟管膠料、過濾材料脫落的顆粒和纖維、剝落的油漆皮等。在液壓油油溫升高的情況下，液壓油氧化分解產(chǎn)生有害物質。

（4）不同品牌的液壓油混用，會改變原有液壓油的化學和物理性質，容易產(chǎn)生膠體凝結，造成成分性能失效，不能達到潤滑、降溫、傳遞動力的目的。

2.3 泵、閥的原因

因泵不供油、油箱油位過低吸油困難、油液粘度過高、泵轉向不對、泵堵塞或損壞、接頭或密封泄漏、主泵或馬達泄漏過大、油溫過高、溢流閥調定值低或失效、泵補油不足、閥工作失效造成的系統(tǒng)無壓力或壓力不足。油中的污染物是閥失效的主要原因，少量的纖維、臟物、氧化物或淤渣都會引起故障或閥的損壞。

3.液壓系統(tǒng)故障診斷方法

煤礦機械的液壓系統(tǒng)與其它機械的液壓系統(tǒng)一樣也是由機械、液壓、電氣儀表等檢測裝置組合而成的，故出現(xiàn)的故障也是多種多樣的。出現(xiàn)的故障往往可能因多種因素造成的，因此分析液壓系統(tǒng)故障必須了解和熟悉液壓系統(tǒng)原理圖，對液壓原理系統(tǒng)中的相關元件了解，根據(jù)故障現(xiàn)象進行分析、判斷，針對許多因素引起的故障原因需逐一分析，抓住主要矛盾，才能較好的解決和排除。

3.1 簡易故障診斷法

簡易故障診斷法是目前采用最普遍的方法，它是靠液壓維修人員憑個人的經(jīng)驗，利用簡單儀表根據(jù)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，通過詢問液壓系統(tǒng)操作者了解液壓系統(tǒng)設備狀況，包括液壓系統(tǒng)有無異?，F(xiàn)象，對液壓元件、密封件、液壓油清潔度、濾芯清洗和更換狀況進行了解，觀察液壓系統(tǒng)壓力、速度、油液、泄漏、振動等系統(tǒng)工作的實際狀況，聽液壓系統(tǒng)實際工作狀態(tài)下的聲音，對聯(lián)接處的松緊程度判定，通過一系列的基本判斷方法對液壓系統(tǒng)進行分析、診斷、確定產(chǎn)生故障的原因和部位。

3.2 液壓系統(tǒng)原理圖分析法

根據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖分析液壓傳動系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，找出故障產(chǎn)生的部位及原因，并提出排除故障的方法。液壓系統(tǒng)圖分析法是目前工程技術人員應用最為普遍的方法，它要求技術、維修人員對液壓系統(tǒng)具有一定基礎并能看懂液壓系統(tǒng)圖掌握各圖形符號所代表元件的名稱、功能、對元件的原理、結構及性能也應有一定的了解，有這樣的基礎，結合動作循環(huán)表對照分析，就較容易找出故障所在。

3.3 智能診斷技術

智能診斷技術運用大量獨特的專家經(jīng)驗和診斷策略，識別和預測診斷對象包括模糊診斷法、灰色系統(tǒng)診斷法、專家系統(tǒng)診斷法、神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)診斷法等。將故障現(xiàn)象輸入計算機，計算機根據(jù)輸入現(xiàn)象及知識庫中知識按推理集中存放的推理方法，推算出故障原因，并提出維修或預防措施。這是煤礦機械液壓系統(tǒng)故障診斷未來的發(fā)展方向。

結束語

在煤礦生產(chǎn)中，煤礦機械是非常重要的生產(chǎn)設備，其液壓系統(tǒng)的可靠性以及出現(xiàn)故障后能否快速診斷并進行維修，對煤礦的正常生產(chǎn)有直接的影響。這就對煤礦機械液壓系統(tǒng)的設計、制造人員以及使用、維修人員提出的更高的要求，熟悉其常見故障出現(xiàn)的原因，掌握故障診斷的方法，顯得尤為重要。