淺析礦山機械液壓系統(tǒng)故障

摘要：對于礦山機械而言，由于其工作環(huán)境比較惡劣，隨著機械使用年限的增加，很多礦山機械液壓系統(tǒng)都存在故障隱患，一旦這些機械液壓系統(tǒng)突發(fā)故障，輕者影響到正常生產(chǎn)，重者可能造成人員傷亡。為了有效防止與高效處理礦山機械液壓系統(tǒng)故障，文章分析了礦山機械液壓系統(tǒng)常見故障及原因，研究了故障診斷方法。

關鍵詞：礦山機械；液壓系統(tǒng)；常見故障；故障診斷方法；機械作業(yè) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH137 文章編號：1009-2374（2016）27-0145-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.27.068

礦山機械承受的載荷通常都比較重，損壞與失效經(jīng)常發(fā)生于機械內部，并且故障點較隱蔽，故障原因復雜，難以判斷。為有效降低礦山機械液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的概率，同時快速處理這些故障，我們必須了解礦山機械液壓系統(tǒng)的常見故障，分析故障發(fā)生原因，研究診斷故障的方法。

1 礦山機械液壓系統(tǒng)常見故障及原因分析

有很多因素都會造成礦山機械液壓系統(tǒng)發(fā)生故障，常見的故障及原因大致可分為下列六種：

1.1 系統(tǒng)噪聲大、振動大

液壓缸內混入空氣，管內出現(xiàn)激烈油流，換向閥、壓力閥、單向液控閥不良工作造成系統(tǒng)出現(xiàn)共振等這些都會導致系統(tǒng)出現(xiàn)噪聲大、振動大。

1.2 系統(tǒng)壓力不正常

系統(tǒng)壓力不正常主要表現(xiàn)為壓力不足、不穩(wěn)定、過高等，造成系統(tǒng)壓力不足的原因主要有溢流閥、旁通閥破損，設定的減壓閥值過低，設計的集成通道塊不科學、不合理，泵、馬達或缸存在破損，內泄過大。壓力不穩(wěn)定的原因主要有空氣混入油中、溢流閥磨損嚴重、彈簧剛性不足、油液不純凈、蓄能器或充氣閥功能不正常等。壓力過高的原因主要有減壓閥、溢流閥、卸荷閥的值設定不正確或這些閥體出現(xiàn)堵塞、損壞現(xiàn)象等。

1.3 系統(tǒng)動作不正常

系統(tǒng)壓力正常系統(tǒng)動作不正常主要包括執(zhí)行元件不動作、動作過慢、動作不規(guī)則等。電磁閥中電磁鐵存在故障、沒有調對限位裝置、順序裝置、放大器以及缸或馬達存在損壞現(xiàn)象等這些都可能造成執(zhí)行元件不動作。泵缺乏足夠的流量輸出、系統(tǒng)存在過大泄漏、油液黏度過高、沒有調對放大器、閥芯存在卡澀現(xiàn)象等這些可能導致系統(tǒng)動作過慢。系統(tǒng)壓力過高、過低，有空氣混入油中、缺乏穩(wěn)定的指令信號、傳感器反饋沒調對等這些可能引發(fā)系統(tǒng)動作不規(guī)則。

1.4 系統(tǒng)液壓沖擊過大

1.4.1 沖擊出現(xiàn)在換向時，換向時液壓閥的關閉、開啟的瞬時切換，動能與勢能快速轉換引發(fā)沖擊。

1.4.2 突然制動液壓缸或液壓缸運動到終點，液壓系統(tǒng)壓力增值過大引發(fā)沖擊。

1.5 系統(tǒng)油溫過高

壓力設定過高。沒有科學、合理地調定卸荷回路元件，如溢流閥、卸荷閥、壓力繼電器等，卸壓時間過短，閥存在過大漏損，油液黏度過低、泵存在故障，泵內泄露增大，造成泵殼出現(xiàn)溫升，油箱結構不科學、不合理或沒有足夠的油量，進水閥門存在故障，沒有足夠的冷卻水，系統(tǒng)自調油溫裝置存在故障，管路存在過大阻力，有熱源影響系統(tǒng)工作，存在過大輻射熱。

1.6 其他常見故障及原因

1.6.1 泵不出油。（1）電動機軸不轉動，電動機轉向有誤造成泵反轉；（2）電動機發(fā)熱跳閘。溢流閥所調壓力過高，載荷過大時發(fā)生悶泵，溢流閥芯卡死或堵塞阻尼孔；（3）泵內部滑動副出現(xiàn)卡死現(xiàn)象；（4）泵不吸油導致油箱油位不足，吸油過濾器出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，沒有打開泵吸油管上閥門，泵或吸油管缺乏嚴密密封，吸油高度過高，泵葉片沒有伸出或出現(xiàn)卡死現(xiàn)

象等。

1.6.2 泵噪聲大。（1）存在嚴重的吸空現(xiàn)象。吸油過濾器存在局部堵塞導致出現(xiàn)過大阻力，吸油管口接近油面，吸油位置過高，吸油管口沒有與泵嚴密密封，油存在過高黏度；（2）吸入氣泡。有空氣溶解在油液中，回油渦流過強有氣泡生成，有空氣混入管道內或泵殼內，吸油管沒有足夠浸入油面；（3）泵結構問題，存在嚴重困油，導致流量脈動大、壓力脈動大；（4）泵沒有安裝好，泵軸、電動機軸與聯(lián)軸器不能很好的同軸，且存在松動現(xiàn)象。

1.6.3 泵儲油量差，容積效率過低。（1）泵內部滑動零件存在嚴重磨損；（2）泵裝配不良。定子、轉子、柱塞、缸體以及泵體、側板存在過大間隙，沒有擰緊泵蓋上的螺釘，裝反葉片與轉子。

1.6.4 壓力不足，很難升高。電動機以及機械驅動機構未能輸出足夠功率，排量過大。

1.6.5 壓力、流量不穩(wěn)定。（1）轉子槽內的個別葉片間隙過大，致使高壓油流向低壓腔；（2）油液不干凈，部分葉片卡在轉子槽內；（3）個別柱塞與缸體存在過大間隙，出現(xiàn)大幅漏油，系統(tǒng)供油不穩(wěn)定。

1.6.6 軸承漏油。（1）安裝不合理。裝反密封件唇口，骨架彈簧發(fā)生脫落，油封沒有裝正，裝配時油封變形現(xiàn)象嚴重；（2）沒有加工好軸與溝槽；（3）油封存在缺陷，如質量差、耐油性差、易變質、易老化；（4）堵塞泄油孔，待泄油量大幅增多。

1.6.7 液壓控制系統(tǒng)故障。（1）系統(tǒng)雖然接收到控制信號，但執(zhí)行元件沒有發(fā)出動作，對系統(tǒng)油壓進行詳細檢查看液壓泵、溢流閥是否存在故障，檢查執(zhí)行元件有無卡鎖，電液伺服閥能否正常工作；（2）向系統(tǒng)輸入某一控制信號，觀察執(zhí)行元件是否能運行到某一方向的底部，檢查傳感器的輸出信號是否正確地連接于伺服放大器；（3）執(zhí)行元件缺乏準確的零位，對伺服閥的調零偏置信號進行檢查，看其正常與否。

2 診斷故障的方法

2.1 主觀診斷技術

這種診斷技術主要指維修人員借助簡單診斷儀器，依靠個人實踐經(jīng)驗來對設備故障產(chǎn)生的原因與部位進行分析判斷。直覺經(jīng)驗法、參數(shù)測量法、邏輯分析法以及堵截法是其主要包括的方法：

2.1.1 直覺經(jīng)驗法。指相關維修人員借助感官與經(jīng)驗，采用看、聽、摸、聞、問來對故障原因進行判斷。具體主要是看執(zhí)行元件動作是否有力，速度是否異常，液壓系統(tǒng)液位是否正常，有無泄漏現(xiàn)象等。聽泵與馬達響聲有無異常，溢流閥尖叫聲異常與否，軟管與彎管振動正常與否。摸設備元件油溫高低、沖擊情況與振動情況。聞油液變質與否、油泵是否有燒結味道等。詢問設備實際操作者，對液壓系統(tǒng)日常運行工況進行詳細了解，詢問元件是否更換過以及維護保養(yǎng)設備的情況。

2.1.2 參數(shù)測量法。這種方法主要是通過對系統(tǒng)回路中部分節(jié)點處的運行參數(shù)進行詳細測量，然后把測得的參數(shù)與系統(tǒng)正常工作時相比較，這樣就可判斷出系統(tǒng)有無故障以及故障實際部位。

2.1.3 邏輯分析法。這種方法主要是依據(jù)元件、系統(tǒng)、設備三者的具體邏輯關系與故障情況，借助液壓原理圖，開展邏輯分析，把系統(tǒng)故障發(fā)生的具體部位最終找出來。

2.1.4 堵截法。這種方法主要依據(jù)液壓系統(tǒng)的組成與實際故障情況，科學、合理地選擇幾個堵截點，對系統(tǒng)壓力與流量變化情況進行觀察，進而把故障原因與具體部位確定出來。

2.2 儀器診斷技術

這種診斷技術主要是應用儀器顯示或計算機運算來對液壓系統(tǒng)的壓力、流量、溫度、噪聲進行分析判斷得出故障原因。我們把常用的診斷儀器大致可分為通用型、專用型與綜合型。具體包括的診斷方法有鐵譜記錄法、震動診斷法、聲學診斷法、熱力學診斷法等。

2.3 智能診斷技術

這種技術主要是模擬人腦機能，借助大量的專家經(jīng)驗與診斷策略來獲取信息，傳遞信息，分析、處理故障信息。當前模糊診斷法、專家系統(tǒng)診斷法以及神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)診斷法是我們常用來識別與預測診斷對象的方法，其中以人工智能技術為基礎的專家診斷系統(tǒng)，主要是用計算機來對該領域內經(jīng)驗豐富的專家實際解決問題的方法進行模仿來解決問題，這種方法首先要在計算機中輸入故障現(xiàn)象，在輸入故障現(xiàn)象后，計算機會借助知識庫中的知識對輸入現(xiàn)象進行綜合分析，按照一定的推理方法，把故障原因推算出來，并給出具體的維修方法來處理故障。這種方法當前應用得比較多，并且應用效果也比較理想。

3 結語

總之，由于礦山機械工作的特殊性，其液壓系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生故障，通過理論分析與實際調查礦山機械液壓系統(tǒng)常見故障，把機械產(chǎn)生故障的原因與處理方法歸納出來，并且定期維護機械液壓系統(tǒng)中的元部件，這樣不僅可以有效延長機械液壓系統(tǒng)的使用壽命，而且能更好地保障機械作業(yè)的安全性，促進企業(yè)的高產(chǎn)、高效。隨著機械液壓系統(tǒng)故障診斷的不斷智能化、高精度化，加之現(xiàn)代網(wǎng)絡技術與傳感器技術的有效融合，未來礦山機械液壓系統(tǒng)故障診斷必將更準確、更快捷、更高效。

參考文獻

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作者簡介：李寧博（1987-），男，河南襄城人，河南惠潤化工科技股份有限公司助理工程師，研究方向：礦井機械、化工容器的設計。

（責任編輯：秦遜玉）