液壓加載系統(tǒng)排故

高巍

摘 要：某發(fā)動(dòng)機(jī)試車時(shí)發(fā)現(xiàn)在中大流量液壓加載狀態(tài)下液壓泵高壓出口壓力偏低。通過(guò)對(duì)整個(gè)液壓加載設(shè)備的檢查，及試驗(yàn)驗(yàn)證，確定安全閥組、液壓閥控制油路及管路氣塞是造成此種故障現(xiàn)象的原因。針對(duì)此故障，重新調(diào)定安全閥開(kāi)啟壓力，更換故障的液壓閥，在管路高點(diǎn)加裝放氣裝裝置的排故措施，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證排故措施有效可靠。

關(guān)鍵詞：液壓加載；壓力降低；流量控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.002

0 引言

液壓加載試驗(yàn)是持久試車（簡(jiǎn)稱PFRT70h的重要考核項(xiàng)目。通過(guò)液壓加載試驗(yàn)，可以評(píng)估、考核發(fā)動(dòng)機(jī)被飛機(jī)液壓泵提取功率后收到的影響。液壓加載試驗(yàn)壓力、流量控制是否精確是試驗(yàn)的關(guān)鍵。某型發(fā)動(dòng)機(jī)在持久試車過(guò)程中，出現(xiàn)了液壓泵出口在大流量狀態(tài)下，壓力不滿足指標(biāo)要求，持久試車過(guò)程中部分階段，發(fā)動(dòng)機(jī)被提取功率輸出未達(dá)到試車大綱要求，影響了持久試車的結(jié)果。

1 故障現(xiàn)象

某型發(fā)動(dòng)機(jī)配裝液壓泵在正常工況下，最大流量時(shí)泵出口壓力不應(yīng)小于26.5MPa。在進(jìn)行持久試車時(shí)，大流量狀態(tài)時(shí)泵出口壓力最低降至12MPa左右。

2 故障樹(shù)

針對(duì)液壓泵加載壓力偏低這一事件，結(jié)合液壓加載系統(tǒng)工作原理，列出該事件的故障樹(shù)，具體情況見(jiàn)圖1。

3 故障底事件分析

3.1 液壓泵本身缺陷

該問(wèn)題發(fā)生后邀請(qǐng)了南京液壓中心有關(guān)專家共同研究，并開(kāi)展了相關(guān)工作。南京液壓中心分析液壓泵本身工作正常

3.2 液壓油品質(zhì)差

試驗(yàn)使用的液壓油為YH-15航空液壓油，發(fā)動(dòng)機(jī)上臺(tái)試驗(yàn)前、后對(duì)兩個(gè)液壓站使用油液的固體污染度進(jìn)行化驗(yàn)，結(jié)果均符合要求，詳見(jiàn)表1。

采用排故措施后驗(yàn)證試驗(yàn)前利用4天時(shí)間分別對(duì)兩套液壓系統(tǒng)使用的油液重新進(jìn)行了循環(huán)，并對(duì)使用油液的固體污染度進(jìn)行化驗(yàn)，結(jié)果均符合要求，詳見(jiàn)表2。

3.3 液壓泵進(jìn)口壓力不符合要求

液壓泵試車時(shí)進(jìn)口壓力MPa，符合要求。

3.4 傳感器故障

檢查液壓站進(jìn)出口使用的壓力傳感器，六支傳感器都是經(jīng)過(guò)檢測(cè)，并且合格的。有效期到2013年1月，并且檢查了校準(zhǔn)證書(shū)與計(jì)算機(jī)程序內(nèi)工程單位轉(zhuǎn)換的對(duì)應(yīng)關(guān)系，未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

7月26日對(duì)六支壓力傳感器進(jìn)行了重新校準(zhǔn)，除一只測(cè)量液壓泵出口的傳感器存在重復(fù)性問(wèn)題，其他傳感器正常，而有問(wèn)題的測(cè)點(diǎn)在試驗(yàn)中使用的是雙傳感器測(cè)量，不影響結(jié)果的判斷。

3.5 流量計(jì)故障

先期與計(jì)量部門核實(shí)了流量計(jì)的轉(zhuǎn)換系數(shù)，未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。將流量計(jì)拆下后，7月26日送計(jì)量部門重新檢校，已完成安裝恢復(fù)計(jì)量，未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

3.6 測(cè)試軟件異常

針對(duì)加載設(shè)備上流量，壓力參數(shù)，重新核實(shí)了測(cè)試軟件及相關(guān)配置，未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

3.7 液壓站安全閥組故障

安全閥組，其作用是對(duì)液壓泵進(jìn)行保護(hù)。安全閥組中的溢流閥設(shè)置的壓力過(guò)低可能會(huì)導(dǎo)致液壓泵出口的壓力下降。安全閥組故障可能引起在加載大流量時(shí)，部分加載液壓油從此流過(guò)而未經(jīng)過(guò)流量計(jì)，造成流量計(jì)未能測(cè)出液壓泵實(shí)際流量。

3.8 存在未經(jīng)計(jì)量的回油

從原理圖分析，液壓系統(tǒng)中存在3處未流經(jīng)流量計(jì)的回油管路。

安全閥組回油管路；比例閥閥體回油管路；液壓泵泵體回油管路；

在驗(yàn)證試驗(yàn)前，將液壓控制閥組回油管路拆開(kāi)，設(shè)計(jì)加工螺堵，將一端封閉，另一端油液接入容器中，檢查液壓控制閥組回油量。

3.9 液壓管路氣塞

試車過(guò)程中，若循環(huán)管路中存在著氣體，會(huì)導(dǎo)致液壓泵進(jìn)出口壓力、流量波動(dòng)，影響加載?？梢酝ㄟ^(guò)增加放氣管，消除氣塞。

本次驗(yàn)證試驗(yàn)前，在原有低壓管路安裝有放氣閥門的基礎(chǔ)上，用2天時(shí)間在2套液壓系統(tǒng)中的高壓管路中安裝了放氣閥門及放油管，并在試驗(yàn)前對(duì)管路進(jìn)行了充分放氣，排除氣塞對(duì)液壓泵工作的影響。

3.10 液壓管路安裝錯(cuò)誤

如果液壓管路安裝錯(cuò)誤，泵出口管路部分加載液壓油未經(jīng)過(guò)流量計(jì)流出，會(huì)造成液壓泵加載流量測(cè)量值偏低。

已從以下幾個(gè)方面檢查液壓管路安裝情況。

檢查安全閥組液壓回路閥門是否關(guān)閉。

對(duì)照原理圖檢查比例流量閥、液控單向閥及組件是否符合原理圖要求。

檢查在開(kāi)車狀態(tài)下，液壓加載系統(tǒng)各閥門位置是否正確。

已完成上述檢查，未見(jiàn)異常。

3.11 控制軟件異常

經(jīng)相關(guān)數(shù)據(jù)判讀，控制軟件無(wú)異常。

4 故障分析

故障樹(shù)之1、2、3、4、5、6、10、11項(xiàng)已完成驗(yàn)證和檢查工作，未發(fā)現(xiàn)異常，可以排除；故障樹(shù)之7、8、9項(xiàng)是需重點(diǎn)排查和解決的項(xiàng)目。

根據(jù)故障樹(shù)分析及試驗(yàn)驗(yàn)證，安全閥組及液壓控制閥組的異常滲漏是造成液壓泵加載問(wèn)題的主要原因。同時(shí)，管路氣塞也是造成加載問(wèn)題的另一主要因素。

4.1 安全閥組問(wèn)題

安全閥組是由溢流閥、截止閥、蓄能器、指針式壓力表及球閥組成。如果溢流閥、截止閥故障或溢流閥壓力調(diào)整過(guò)低，會(huì)造成部分未經(jīng)過(guò)計(jì)量的液壓油回到液壓泵進(jìn)口，不能真實(shí)反應(yīng)液壓泵出口流量，極易造成液壓泵出口壓力降低。

在前期試驗(yàn)中，由于出現(xiàn)了液壓系統(tǒng)管路振動(dòng)大、加載管路工作聲音異常的問(wèn)題，在試驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中，曾對(duì)安全閥組的打開(kāi)壓力進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，調(diào)整是在慢車、液壓泵加載45L/min狀態(tài)下進(jìn)行的，調(diào)整壓力的依據(jù)是安全閥組的指針壓力表的示數(shù)，將打開(kāi)壓力調(diào)整至安全壓力（指針壓力表示數(shù)約為29MPa左右）。本次驗(yàn)證試驗(yàn)中，液壓泵工作壓力正常，現(xiàn)場(chǎng)觀察安全閥組指針壓力表的示數(shù)，左側(cè)泵示數(shù)為33MPa，右側(cè)泵示數(shù)為40MPa，據(jù)此現(xiàn)象，可以判斷，安全閥組的指針壓力表在前期試驗(yàn)過(guò)程中可能由于振動(dòng)等原因，示數(shù)已不準(zhǔn)確，數(shù)值偏大，為了調(diào)整至安全壓力，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整時(shí)將安全閥組的溢流閥門調(diào)整過(guò)大，使安全閥組存在了一部分的異常泄漏。

4.2 液壓控制閥組回油問(wèn)題

在本次驗(yàn)證試驗(yàn)前，檢查出的右側(cè)泵使用的液壓控制閥組回油量偏大問(wèn)題，在前次試驗(yàn)中使用在YZB-90泵上，加劇了異常泄漏量，造成前期試驗(yàn)YZB-90泵加載壓力明顯偏小。

4.3 管路氣塞問(wèn)題

液壓系統(tǒng)油液中有空氣，易造成系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定，液壓泵噪聲及液壓泵過(guò)熱等現(xiàn)象。液壓加載系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)管路長(zhǎng)，有高度差，在低壓供油管路設(shè)有排氣裝置，用于試驗(yàn)前排除系統(tǒng)內(nèi)空氣。此次排查故障時(shí)發(fā)現(xiàn)由于管路布置原因，高壓管路氣體不易排出。上次試車和本次試車從液壓管路發(fā)出的聲音判斷，上次聲音較本次聲音大，且本次試車管路振動(dòng)比上次試車小，加之上次試車高壓管路沒(méi)有放氣，以上幾個(gè)情況間接說(shuō)明管路氣塞也會(huì)影響系統(tǒng)壓力穩(wěn)定性及試驗(yàn)件安全。

綜上所述，液壓泵加載部分狀態(tài)壓力偏低的原因如下：

a. 由于安全閥組存在異常泄漏， YZB-85液壓泵在低流量（測(cè)量流量170L/min以下）工作時(shí)，實(shí)際工作流量大于測(cè)量流量，但沒(méi)有超出液壓泵的工作能力，出口尚能保持壓力，在大流量（測(cè)量流量195L/min、230L/min）工作時(shí)，超出了液壓泵的能力范圍，造成出口壓力降低。

b. YZB-90液壓泵除安全閥組的異常泄漏外（大于YZB-85液壓泵安全閥組的異常泄漏量），液壓控制閥組回油量異常，回油量與測(cè)量流量之和遠(yuǎn)大于YZB-90液壓泵的能力，因此，在中等流量（測(cè)量流量90L/min）時(shí)即出現(xiàn)了壓力降低的情況。

c. 管路中存在有氣塞現(xiàn)象加劇了液壓泵的不穩(wěn)定工作。故障分析過(guò)程中，請(qǐng)南京液壓中心提供YZB-85液壓泵的P-Q曲線如圖2、圖3所示。

分析液壓泵的P-Q曲線，表明當(dāng)流量為230L/min時(shí)，出口壓力為26.5MPa以上；當(dāng)流量繼續(xù)升高時(shí)，出口壓力下降較快，在流量為250L/min時(shí)，出口壓力減小到5MPa。根據(jù)機(jī)理分析、故障時(shí)液壓泵加載數(shù)據(jù)（表3）及驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)（表4），結(jié)合液壓泵的P-Q曲線，可以確定安全閥組及液壓控制閥組的異常滲漏導(dǎo)致液壓泵出口實(shí)際流量大于測(cè)量流量，造成液壓泵出口壓力不達(dá)標(biāo)。

從表4可見(jiàn)，本次驗(yàn)證試驗(yàn)液壓泵出口壓力完全滿足技術(shù)文件要求（不小于26.5MPa）。

5 結(jié)論

通過(guò)故障驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，對(duì)液壓加載設(shè)備進(jìn)行的改進(jìn)設(shè)計(jì)解決了液壓加載試驗(yàn)泵出口壓力不達(dá)標(biāo)的故障，排故措拾有效，試驗(yàn)圓滿完成。