客運(yùn)索道液壓張緊系統(tǒng)典型失效分析

龐廣生

(泰山索道運(yùn)營(yíng)中心 泰安 271000)

客運(yùn)索道液壓張緊系統(tǒng)典型失效分析

龐廣生

(泰山索道運(yùn)營(yíng)中心 泰安 271000)

客運(yùn)索道張緊系統(tǒng)在索道安全運(yùn)行中至關(guān)重要。文章以桃花源索道液壓張緊系統(tǒng)的兩種典型失效為案例，分別從電氣控制、液壓控制角度簡(jiǎn)述了系統(tǒng)工作原理，以工作原理為指導(dǎo)，分析探討失效原因，給出解決方法，并指出系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的失誤和維護(hù)保養(yǎng)工作出現(xiàn)的問(wèn)題，給出建議。最后歸結(jié)出液壓系統(tǒng)失效分析及維保的一般性思路。

液壓張緊 壓力開(kāi)關(guān) 波登管 液控單向閥

客運(yùn)索道的運(yùn)載鋼絲繩被稱為索道的生命線，而鋼絲繩是通過(guò)張緊系統(tǒng)來(lái)保證相對(duì)穩(wěn)定、足夠的張緊力，以便掛載車廂，運(yùn)輸游客，所以張緊系統(tǒng)是客運(yùn)索道設(shè)備不可缺少、至關(guān)重要的一部分。張緊系統(tǒng)能否正常、可靠地工作，直接關(guān)系到整條索道的安全運(yùn)行。如果一條索道張緊系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，鋼絲繩張緊力不穩(wěn)定，超出一定范圍，就無(wú)法正常運(yùn)行了。張緊力過(guò)小，則鋼絲繩在線路上撓度過(guò)大，車廂可能會(huì)碰撞山坡，刮拉樹(shù)木，造成事故，甚至?xí)霈F(xiàn)人身傷害；張緊力過(guò)大，則有可能超出設(shè)備的承受能力，造成液壓元器件及相關(guān)部件損壞[1]。

1 客運(yùn)索道液壓張緊系統(tǒng)的典型失效

現(xiàn)代較大型客運(yùn)索道一般采用液壓張緊系統(tǒng)。下面以泰山桃花源索道為例，對(duì)液壓張緊系統(tǒng)出現(xiàn)的兩種典型失效進(jìn)行分析探討。

1.1 失效一

●1.1.1 現(xiàn)象

液壓電機(jī)連續(xù)打壓，液壓控制盤一直顯示壓力-5%，但液壓站壓力表讀數(shù)正常，張緊小車不動(dòng)。

●1.1.2 分析和處理

通過(guò)分析電機(jī)的控制原理（見(jiàn)圖1、圖2），電機(jī)打壓需要滿足以下條件：

1) 4K 1吸合，測(cè)試球閥手柄在非測(cè)試位置，如在則需按下液壓站小液壓盤上的測(cè)試按鈕。

圖1 電機(jī)控制回路簡(jiǎn)圖

圖2 電機(jī)主回路

2) 4K 2吸合，油溫正常。

3) 6K 2吸合，張緊力在自動(dòng)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，即液壓張緊壓力波動(dòng)在±10%，液壓張緊力可以靠系統(tǒng)本身自行調(diào)節(jié)。初始運(yùn)行時(shí)可通過(guò)控制室內(nèi)液壓盤上的復(fù)位按鈕給繼電器6K 2供電，而后自鎖在帶電狀態(tài)。如果索道長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)，內(nèi)部泄露可能使系統(tǒng)壓力低于標(biāo)準(zhǔn)值的10%，則復(fù)位按鈕的上級(jí)電源斷開(kāi)無(wú)法送電，或者索道運(yùn)行中因故障引起壓力波動(dòng)超過(guò)±10%系統(tǒng)將無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié)，這時(shí)可通過(guò)液壓站小液壓盤上的激活按鈕給6K 2供電。當(dāng)小車限位開(kāi)關(guān)被觸發(fā)時(shí)則無(wú)法激活。

4) 6K 3吸合，6K 3延時(shí)繼電器設(shè)定為8s，防止因壓力波動(dòng)而頻繁啟動(dòng)液壓電機(jī)，它受一壓力調(diào)整繼電器的控制，當(dāng)壓力開(kāi)關(guān)-5%或+5%觸點(diǎn)閉合時(shí)壓力調(diào)整繼電器得電，6K 3吸合， 當(dāng)壓力回復(fù)正常，則開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)復(fù)位，壓力調(diào)整繼電器和6K 3依次斷電，8s后6K 3延時(shí)觸點(diǎn)斷開(kāi)，電機(jī)停止運(yùn)行。

5) 8K 1吸合，即小車限位開(kāi)關(guān)未觸發(fā)。

6) 3F1電機(jī)熱保護(hù)未動(dòng)作。

控制回路滿足以上條件，則接觸器3K 1線圈得電吸合，液壓電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)[2]。

清楚了系統(tǒng)原理，不難看出在系統(tǒng)壓力低于-5%時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)-5%觸點(diǎn)閉合，電機(jī)打壓，但壓力正常后仍然顯示-5%而且打壓不止，說(shuō)明觸點(diǎn)沒(méi)有回位。索道運(yùn)行中出現(xiàn)此類現(xiàn)象時(shí)，用橡膠錘適度敲擊壓力開(kāi)關(guān)外殼，則觸點(diǎn)回位，系統(tǒng)正常。更換新壓力開(kāi)關(guān)半年后，又出現(xiàn)了此類故障。拆掉蓋子檢查（開(kāi)關(guān)見(jiàn)圖3），清潔無(wú)異物，觸點(diǎn)光亮無(wú)氧化，輕撥觸點(diǎn)未見(jiàn)異常。由此可見(jiàn)，壓力開(kāi)關(guān)的可靠性有問(wèn)題，這種情況下需人為干預(yù)，索道運(yùn)行時(shí)要確保值班人員在場(chǎng)，防止液壓電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)引發(fā)其他故障。當(dāng)索道暫時(shí)停運(yùn)而值班人員需要離開(kāi)一段時(shí)間時(shí)，需關(guān)閉液壓控制盤。

圖3 壓力開(kāi)關(guān)圖片

因?yàn)橐郧拔磳?duì)此做深入觀察和研究，簡(jiǎn)單地以為是觸點(diǎn)“粘住”了。壓力開(kāi)關(guān)的動(dòng)作原理是，壓力低于-5%時(shí)，壓力敏感元件（見(jiàn)圖3）曲度增大，碰觸微動(dòng)開(kāi)關(guān)，微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)閉合從而電機(jī)打壓，檢查微動(dòng)開(kāi)關(guān)定位螺栓未見(jiàn)松動(dòng)，于是懷疑敏感元件經(jīng)過(guò)多次動(dòng)作后，行程數(shù)據(jù)有了一定的誤差，在壓力達(dá)到正常值時(shí)無(wú)法斷開(kāi)觸點(diǎn)。曾經(jīng)連續(xù)幾日，開(kāi)關(guān)不回位的現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，但觀察壓力在180bar左右，屬正常值。關(guān)閉液壓盤，打開(kāi)壓力開(kāi)關(guān)盒蓋，用手對(duì)敏感元件反向適度用力2～3次，再開(kāi)液壓盤觀察液壓電機(jī)啟停壓力，一切正常。如發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)壓力在低于-5%壓力開(kāi)關(guān)不動(dòng)作時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整螺絲調(diào)節(jié)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的位置，以校準(zhǔn)動(dòng)作壓力值。經(jīng)過(guò)近一年觀察，運(yùn)行正常，說(shuō)明處理方法得當(dāng)。后來(lái)+5%壓力開(kāi)關(guān)也出現(xiàn)了相似故障，同樣的方法，取得了滿意的效果。

上文所述壓力開(kāi)關(guān)，是通過(guò)液體壓力變化引起敏感元件行程改變從而控制開(kāi)關(guān)動(dòng)作，是波登管原理的一種應(yīng)用。波登管，又稱彈簧管，管的一端固定，一端活動(dòng)，其截面形狀為橢圓形或扁平形。非圓形截面的管子在其內(nèi)壓力的作用下逐漸脹成圓形，此時(shí)活動(dòng)端產(chǎn)生與壓力大小成一定關(guān)系的位移，活動(dòng)端帶動(dòng)指針即可指示壓力的大小或者觸動(dòng)控制開(kāi)關(guān)。波登管為保證可焊性采用了銅基或鐵基合金，有一定的塑性，不是一種特別優(yōu)良的彈性材料，工作一段時(shí)間后容易出現(xiàn)行程偏移和動(dòng)作誤差，引發(fā)相關(guān)故障。當(dāng)然受產(chǎn)品出廠年代液壓測(cè)量元器件技術(shù)水平所限，也屬無(wú)奈之舉，現(xiàn)在較精確的壓力控制多采用電子式壓力開(kāi)關(guān)[3]。

1.2 失效二

●1.2.1 現(xiàn)象

液壓電機(jī)頻繁打壓，液壓盤顯示壓力-5%，壓力表讀數(shù)低于173.5bar（設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)壓力為182.7bar），打壓至正常值電機(jī)停止后壓力快速下降又啟動(dòng)打壓，而線路載荷并無(wú)明顯變化。

●1.2.2 分析和處理

液壓電機(jī)能正常啟動(dòng)和停止，說(shuō)明控制電路沒(méi)有問(wèn)題，懷疑油路有較大泄漏，引起頻繁打壓。

在外圍連接管道未發(fā)現(xiàn)斷裂、滲漏的情況下，觀察活塞桿和缸體連接處亦未見(jiàn)明顯滲漏（原存在微量滲漏），于是懷疑某液壓閥出現(xiàn)故障。

桃花源索道液壓張緊系統(tǒng)主要組成部分及液壓原理（見(jiàn)圖4）。

1) 鼠籠式電動(dòng)機(jī)（2）（11kW）帶動(dòng)齒輪泵（5）工作。

2) 溢流閥（9.1）用于維持系統(tǒng)壓力的相對(duì)恒定，可以通過(guò)溢流閥（9.1）上的調(diào)整螺絲和壓力表來(lái)調(diào)整系統(tǒng)壓力。

3) 壓力開(kāi)關(guān)（14）（±5%）激活后啟動(dòng)電機(jī)打壓或泄壓，壓力正常后在經(jīng)過(guò)時(shí)間繼電器設(shè)定的延遲時(shí)間后停止。

圖4 張緊液壓原理圖

4) 液控單向閥（9.3）在油泵不工作時(shí)起防止壓力下降的作用。當(dāng)方向控制閥（9.2）的電磁鐵動(dòng)作時(shí)，才能打開(kāi)液控單向閥（9.3）使液壓油可以雙向流動(dòng)。

5) 溢流閥（9.4）的壓力設(shè)定值是設(shè)計(jì)壓力的120%。

6) 當(dāng)系統(tǒng)壓力低于設(shè)計(jì)壓力的90%或高于設(shè)計(jì)壓力的110%時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)（14）（±10%）動(dòng)作并使索道工作停車。

7) 手動(dòng)泵（6）用于系統(tǒng)手動(dòng)打壓。

8) 泄壓閥（9.5）用于手動(dòng)系統(tǒng)泄壓。

9) 測(cè)試球閥（15）關(guān)閉時(shí)，液壓油缸與油泵單元（即電氣控制部分）被隔開(kāi)，此時(shí)才可以對(duì)壓力開(kāi)關(guān)（14）（±5%/±10%）和溢流閥（9.4）進(jìn)行檢查、測(cè)試、調(diào)整。

10) 單向節(jié)流閥（17）用于控制液壓油缸的泄壓速度[4]。

因?yàn)樵跈z修、維護(hù)工作中，泄壓閥9.5動(dòng)作次數(shù)較多，首先拆下泄壓閥9.5，仔細(xì)觀察，密封圈良好，未見(jiàn)其他異常。安裝后，故障依舊。

根據(jù)液壓系統(tǒng)中單向閥故障率較多這一普遍現(xiàn)象，拆下液控單向閥9.3，發(fā)現(xiàn)閥芯上有一漆皮污物，換上新閥，測(cè)試一切正常。舊閥在清潔后封存做應(yīng)急備件使用。液控單向閥9.3用于防止油泵不工作時(shí)壓力的下降，因?yàn)橛形廴疚镏缕涿芊庑韵陆?，泄露增加，系統(tǒng)快速失壓，導(dǎo)致液壓電機(jī)頻繁啟動(dòng)。

小米粒大的一塊漆皮，卻引起整個(gè)液壓張緊系統(tǒng)故障，進(jìn)而導(dǎo)致整條客運(yùn)索道無(wú)法正常運(yùn)行，損失顯而易見(jiàn)。對(duì)于液壓系統(tǒng)，如何控制污染物的危害、防止污染物進(jìn)入系統(tǒng)呢。根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)積累，列出以下幾點(diǎn)：

1）液壓油應(yīng)儲(chǔ)存在密閉、清潔的庫(kù)房，不可直立于露天環(huán)境，桶蓋要擰緊，以保持油桶密封，防止水份及雜物入侵造成污染，桶身要清潔，標(biāo)識(shí)清晰；

2）液壓系統(tǒng)總成和元件總成安裝完成后，應(yīng)進(jìn)行空循環(huán)沖洗，沖洗完畢后應(yīng)立即密封好；

3）更換、加注液壓油時(shí)，所有工具、容器及加油口出油口必須先行清潔；

4）液壓系統(tǒng)維護(hù)、元器件更換時(shí)，拆下和卸開(kāi)的零部件、管口應(yīng)采取防護(hù)措施，活塞桿及其他元器件密封損壞后，應(yīng)立即更換；

5）及時(shí)檢查、清潔或更換系統(tǒng)過(guò)濾器；

6）備品備件應(yīng)涂抹相同型號(hào)液壓油密封保存。

2 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)以上客運(yùn)索道液壓張緊系統(tǒng)兩種典型失效的分析探討，對(duì)于液壓系統(tǒng)，大家一要掌握其電控原理和液控原理，明白各電氣、液壓元器件的功能作用；二要精心維護(hù)保養(yǎng)，防止污染物進(jìn)入系統(tǒng)；三要積累和總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)。做到這些，液壓系統(tǒng)就會(huì)少出故障，出現(xiàn)故障時(shí)能夠迅速定位分析，盡快修復(fù)系統(tǒng)，減少因設(shè)備故障造成的社會(huì)損失和經(jīng)濟(jì)損失。

[1] 吳鴻啟，劉京本．客運(yùn)架空索道安全技術(shù)[M]．北京：人民交通出版社，1996.

[2] 鄧星鐘．機(jī)電傳動(dòng)控制[M]．武漢：華中理工大學(xué)出版社，1998.

[3] 崔永征，李建平，等．波登管式數(shù)顯壓力表[J]．機(jī)械工程師，1986，30(04)：26-29.

[4] 陶馳東．采掘機(jī)械[M]．北京：煤炭工業(yè)出版社，1985.

日前，由中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)無(wú)損檢測(cè)分會(huì)沈功田理事長(zhǎng)和徐永昌總干事等編著的《中國(guó)無(wú)損檢測(cè)2025科技發(fā)展戰(zhàn)略》由中國(guó)質(zhì)檢出版社、中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社正式出版。該書(shū)是在中國(guó)無(wú)損檢測(cè)路線圖研究報(bào)告的基礎(chǔ)上凝練而成，系統(tǒng)提出了我國(guó)未來(lái)10年無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的科技發(fā)展戰(zhàn)略、指導(dǎo)方針、發(fā)展目標(biāo)、重點(diǎn)研究領(lǐng)域和任務(wù)，對(duì)指導(dǎo)我國(guó)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的科研開(kāi)發(fā)具有重大意義。

本書(shū)系統(tǒng)地論述了我國(guó)無(wú)損檢測(cè)發(fā)展現(xiàn)狀，分析了我國(guó)無(wú)損檢測(cè)總體發(fā)展趨勢(shì)及科技需求，提出了我國(guó)無(wú)損檢測(cè)科技2025的總體發(fā)展戰(zhàn)略和目標(biāo)。第1章概述了無(wú)損檢測(cè)的定義、方法分類、特點(diǎn)、國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷程、作用和我國(guó)取得的科技成就；第2章按技術(shù)方法分別研究了國(guó)內(nèi)外無(wú)損檢測(cè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，并進(jìn)行了技術(shù)水平的比對(duì)分析；第3章研究了國(guó)內(nèi)外無(wú)損檢測(cè)儀器設(shè)備的現(xiàn)狀，并對(duì)典型儀器的性能參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析；第4章分析了我國(guó)無(wú)損檢測(cè)目前面臨的形勢(shì)和挑戰(zhàn)，并重點(diǎn)對(duì)國(guó)內(nèi)9個(gè)行業(yè)進(jìn)行了無(wú)損檢測(cè)技術(shù)綜述和科技需求分析；第5章提出了我國(guó)無(wú)損檢測(cè)2025的總體科技發(fā)展戰(zhàn)略、指導(dǎo)方針、發(fā)展目標(biāo)、重點(diǎn)領(lǐng)域和重點(diǎn)任務(wù)；第6章給出了實(shí)施我國(guó)無(wú)損檢測(cè)科技發(fā)展戰(zhàn)略和目標(biāo)的措施。

本書(shū)是作者組織和凝練了全國(guó)無(wú)損檢測(cè)產(chǎn)、學(xué)、研、用各個(gè)方面120余名專家共同研究成果的結(jié)晶，可供無(wú)損檢測(cè)相關(guān)科研、儀器開(kāi)發(fā)和工程技術(shù)人員參考，也可作為高級(jí)無(wú)損檢測(cè)人員的培訓(xùn)和高等院校無(wú)損檢測(cè)相關(guān)專業(yè)的參考教材。

聯(lián)系人：莊曉 010-59068615

胡丹 010-59068612

Analysis of Typical Failure of Hydraulic Tensioning System for Passenger Ropeway

Pang Guangsheng
(Taishan Ropeway Operations Center Taian 271000)

The passenger ropeway tensioning system is of vital importance in the safe operation of the ropeway. By review ing two typical failure cases of the Taohuayuan ropeway hydraulic tensioning system, the working principle is described from the perspective of the electric control and hydraulic control. Guided by the principle, this article analyzes failure causes, puts forward the solution, points out and gives advice for existing failure in system design and problems in maintenance. Finally, the general train of thought for hydraulic system maintenance and failure analysis is summarized.

Hydraulic tensioning Pressure sw itch Bourdon tube Fluid control one-way valve

X 941

B

1673-257X(2017)06-0074-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.06.019

龐廣生(1971～)，男，本科，工程師，從事客運(yùn)索道機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)安裝、改造及維護(hù)工作。

龐廣生，E-mail: pppppp716@163.com。

2016-07-16）