機械液壓設(shè)備泄漏原因分析與處理方法探究

魏洪濤

（萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼有限公司板帶廠，山東 萊蕪 271104）

1 機械液壓設(shè)備的概念

工程液壓機械所涉及的范圍包括道路施工工程、建筑建設(shè)與養(yǎng)護、起重機械裝卸作業(yè)和各種交通運輸工程所需的各項復(fù)雜性施工，以及國防科技、航天運輸、能源采集和生產(chǎn)等方面。現(xiàn)代化液壓機械工程作業(yè)，經(jīng)過半個世紀(jì)的發(fā)展，已拓展為18個大類為核心、4000種以上規(guī)格型號綜合化的機械液壓工程系統(tǒng)，不僅能夠充分滿足國內(nèi)市場，在海外市場也具有相當(dāng)大的競爭力。

2 造成機械液壓設(shè)備泄漏的問題

2.1 設(shè)備監(jiān)控制度落后及處理辦法

國外進行液壓機械故障診斷的先進國家多選擇用電子信息技術(shù)作為監(jiān)控手段，用人工智能技術(shù)、現(xiàn)代仿真理論和網(wǎng)絡(luò)維修為界點，構(gòu)建起在線維護平臺、智能管家診斷手段，打破監(jiān)控人機分離困難的問題。工業(yè)化發(fā)達國家認(rèn)為，信息化和智能化可在20世紀(jì)90年代以后在工程液壓機械的信息化和智能化方向進行付諸實際使用。如開發(fā)的裝載智能機都安裝有人工智能監(jiān)控系統(tǒng)，用以監(jiān)控機械內(nèi)的液壓缸的液面高度、機械液壓油溫和壓力等在內(nèi)的多項參數(shù)。不僅具有故障診斷能力，還可向總機發(fā)出報警信息的系統(tǒng)在國外大型無人流水作業(yè)時取得優(yōu)異的故障診斷和作業(yè)狀態(tài)監(jiān)控成績。

我國診斷技術(shù)多采用傳統(tǒng)人工監(jiān)控，為此國產(chǎn)的許多大中型機械生產(chǎn)商在吸取國外核心技術(shù)的基礎(chǔ)上采用研發(fā)了我國特色的液壓設(shè)備，如三一、山河智能、山推、一拖、徐工、柳工、中聯(lián)、廈工、福田等集團都相繼研究開發(fā)了自己的液壓電子監(jiān)控系統(tǒng)。例如，清華大學(xué)土木工程學(xué)院的研究院開發(fā)了基于三一集團的遠程電子監(jiān)控故障診斷平系統(tǒng)。面對易燃、易爆的工作運轉(zhuǎn)情況，及時開展故障會診，將有害物質(zhì)及時遏制，并對此作出故障的反思總結(jié)。液壓缸的重量、體積影響了其慣性力度、功率效率、工作狀態(tài)模式，依據(jù)此類液壓電子設(shè)備可實現(xiàn)大范圍內(nèi)的無縫快速調(diào)控，以及經(jīng)濟價比高的優(yōu)點。自2005年以來被廣泛應(yīng)用于設(shè)備監(jiān)控全自動動力控制系統(tǒng)，創(chuàng)下了工程液壓機械高效率低損失的業(yè)績。

2.2 設(shè)備外在環(huán)境影響大及處理辦法

由于液壓系統(tǒng)本身具有封閉性，在電焊作業(yè)的過程中直觀差性比過大的參數(shù)易導(dǎo)致其故障多發(fā)，金屬容器和運輸管道的隱蔽性低等原因，使得機械液壓系統(tǒng)故障診斷頻率高發(fā)。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，由于人為的操作因素導(dǎo)致在工程作業(yè)中56%以上的故障都是由液壓泄漏造成的。因此，如何保證工程機械液壓系統(tǒng)的安全運行，已經(jīng)達成業(yè)界的一個公共安全共識。傳統(tǒng)工業(yè)在進行作業(yè)時總是忽視設(shè)備的管道管理，從而導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障時，高速流體對壁管的沖擊過大，摩擦力度不斷加大，在沖刷力度無法人為控制的結(jié)果下發(fā)生泄漏，造成更大的經(jīng)濟損失。據(jù)統(tǒng)計，工程機械故障發(fā)生率中，液壓系統(tǒng)管孔泄漏約占30%～45%，遠高于發(fā)動機故障，甚至導(dǎo)致傳動系統(tǒng)故障。而在現(xiàn)實環(huán)境中，我國工業(yè)多在東北地區(qū)，造成設(shè)備故障的絕大多數(shù)原因中有80%以上的問題來自于壁管凍裂。導(dǎo)致實際維修時間占作業(yè)時長10%以上。由此可見，在嚴(yán)寒的季節(jié)對機械液壓系統(tǒng)進行保障，不僅僅是監(jiān)測一項工作。更為重要的是，保證液壓缸的價值、液壓系統(tǒng)的正常工作，一個恒溫的作業(yè)環(huán)境尤為重要。

2.3 維修保障工作的不到位及處理辦法

在工程機械的維修工作中，液壓配件的裝卸不當(dāng)造成的故障占有很大比例。在液壓缸的故障中由此引發(fā)的泄漏問題易發(fā)生，由于液壓缸密封件的封閉效果取決于液壓系統(tǒng)的液面壓力，因此作業(yè)裝置維修不當(dāng)容易發(fā)生重大故障。在整個液壓系統(tǒng)故障中占比50%或者60%上下。由于零部件長期使用，在容積內(nèi)部傳動元件過程中，摩擦磨損會導(dǎo)致密封體積擴大進而導(dǎo)致內(nèi)壓升高，液壓缸內(nèi)的熱傳遞能量的不斷增強，是導(dǎo)致機械液壓泄漏的必要原因之一。因此為了使液壓缸減少損耗，延長使用壽命，必須長期維修、更換各種密封使用條件高的元件。如缸筒與活塞，活塞與活塞桿，缸筒與端蓋，活塞桿與端蓋之間的結(jié)合處發(fā)生油漆殘缺，壁管出現(xiàn)毛刺，或者使用了密封件發(fā)現(xiàn)有碰傷都要及時更換。但由于機械老化程度快，在裝配時容易發(fā)生工人貼合不嚴(yán)密，造成元件突發(fā)失效，液壓缸內(nèi)泄漏或外泄漏的情況發(fā)生。嚴(yán)重時導(dǎo)致環(huán)境污染嚴(yán)重的問題。對此，在更換全自動、半自動的工程機械配件時，當(dāng)其嚴(yán)格符合液壓系統(tǒng)的規(guī)范要求，尤其是當(dāng)液壓系統(tǒng)動力源損壞時，采用安裝工具要盡量減少液壓閥等銜接部位的管頭數(shù)量。對于比較明顯的外泄漏部位可通過使用油脂潤滑減少摩擦損傷。對于內(nèi)部不易發(fā)現(xiàn)的內(nèi)泄漏，保障工作可以采納改善液壓缸的密封件材料，加大回油管上的流量沖擊力度的安全性，通過檢測液體流速效率來判斷是否存在內(nèi)泄漏的問題。

2.4 元件材料使用不當(dāng)及處理辦法

材料腐蝕是液壓系統(tǒng)的常見問題，但是高精度的機械液壓缸格昂貴，在工程系統(tǒng)的串接下，安全運輸無形中增大了系統(tǒng)的壓力，進而易發(fā)生損失?？墒前惭b高精密的元件有利于減少震動引起的泄漏。根據(jù)液壓壓力信號的反饋，沖擊力度流量過大的機械使用加工較簡單的原材料比價格昂貴的配件使用壽命更加短暫。然而，根據(jù)流體傳動理論可知，液壓缸泄漏會影響液壓缸動態(tài)壓力上升速度。因此，設(shè)計時適用膨脹效果好、密封效果高，精密系數(shù)大的機械液壓設(shè)備可能會在液壓缸內(nèi)泄漏發(fā)生故障時將損失降低到最低值。而實際上，我國部分企業(yè)采用價格相對便宜的設(shè)備，導(dǎo)致泄漏不斷發(fā)生。這遠不是壓力信號能夠阻止的。在容易受到液壓控制薄弱的環(huán)節(jié)更要加大金屬材料的延展極限，減少內(nèi)部設(shè)備損害的影響。另外，通常在箱面的結(jié)合處，如何減少壓力是安全信號預(yù)防內(nèi)泄漏故障的一個主要措施。接合面不平整是造成機械液壓設(shè)備大泄漏的一個關(guān)鍵問題。質(zhì)量不合格，制造缺陷加大了使用磨損力度，因此使用不合質(zhì)量的機械液壓設(shè)備的故障分析來看，最常見的問題主要是材料組織密度大、壁孔斷裂易出現(xiàn)氣孔等。

通過保養(yǎng)設(shè)備的外在特征，如加大潤滑最大值、減少沙眼最小值、保持恒溫值，可有效提高設(shè)備的使用頻率值。根據(jù)峰值計算，絕大多數(shù)故障特征采用一些簡單保養(yǎng)方法，如果使用得當(dāng)，會取得較好的效果。事實上，平常采用此類方法進行故障診斷多是具有一個直觀分析能力的大型企業(yè)。對于企業(yè)效益參數(shù)值低，分布我國三、四線的工業(yè)體系有的還無法采用高精密儀器?？梢灾苯永玫耐谴笮推髽I(yè)淘汰的機械液壓設(shè)備。面對出現(xiàn)故障，在液壓泄漏問題中許多設(shè)備是運行低配件更換的手段，而且更新?lián)Q代周期緩慢，如二手液壓缸和液壓馬達的重復(fù)使用，在作業(yè)時依然發(fā)生固定的泄漏頻率增大。因此，液壓設(shè)備與企業(yè)效益掛鉤，推動使用安全性能高的精密儀器，減少機械液壓設(shè)備的泄漏，是減少故障的第一注意事項。

3 結(jié)語

本文通過系統(tǒng)的討論有關(guān)于機械液壓設(shè)備泄漏如何應(yīng)對的一些方法，在排除故障進行模型論述方面采取預(yù)防和后續(xù)處理開展兩方面的闡述。將工程機械內(nèi)如何正確使用液壓設(shè)備作出了簡單說明。在之后的分段章節(jié)中就系統(tǒng)的泄漏處理手段展開了理論基礎(chǔ)，全面地分析了機械設(shè)備內(nèi)部因壓力上升或下降的速率會受到信號處理的影響。因此，在故障診斷處理方法可根據(jù)小波變換理論對壓力信號和位移信號分別進行分析。排除故障導(dǎo)致漏量的各種因素，將所得數(shù)據(jù)歸一化處理。該處理結(jié)果有利于指導(dǎo)實際工程應(yīng)用：利用和處理編程的結(jié)合，構(gòu)建“工程機械液壓缸故障診斷系統(tǒng)”，實現(xiàn)工程機械液壓缸內(nèi)泄漏故障的有效性實施。

[1]黃志堅，袁周等．液壓設(shè)備故障診斷與監(jiān)測實用技術(shù)[M]． 機械工業(yè)出版，2005,10．

[2]谷立臣．機械信號處理及應(yīng)用[M] ．陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2000,7．