柱塞泵故障及預(yù)防措施

閆忠偉，楊鑫，李興

（中國石油撫順石化公司，遼寧 撫順 113000）

近年來，各類新技術(shù)新裝備不斷被應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。對于泵行業(yè)而言，其發(fā)展也呈現(xiàn)出越來越快、越來越好的趨勢，以柱塞泵為例，它的應(yīng)用范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大，種類越來越多，對于促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)揮了積極的作用。由于該種類泵工作工號不同，且處于長期工作狀態(tài)，如何在使用中快速診斷及發(fā)現(xiàn)故障，查明故障原因，并最大限度地進(jìn)行預(yù)防，對于企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行人員及維修保修人員來說，都是一個必須面對的課題，同時也是一門必修課。本文試結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，對柱塞泵的工作原理及應(yīng)用范圍進(jìn)行簡要介紹，對常見故障現(xiàn)象及產(chǎn)生原因進(jìn)行分析。

1 柱塞泵應(yīng)用范圍和基本的原理

柱塞泵是各類生產(chǎn)企業(yè)當(dāng)中常用的一種設(shè)備，廣泛應(yīng)用于石油、化工等各類生產(chǎn)企業(yè)當(dāng)中，主要用于各類介質(zhì)，如水、油、煤漿等的傳送和加壓環(huán)節(jié)。柱塞泵對于液壓系統(tǒng)來說，是一個非常重要和關(guān)鍵性的裝置。它的工作原理是：柱塞在缸體（密封工作容腔）內(nèi)，以往復(fù)的方式進(jìn)行周期性長期運(yùn)動，該運(yùn)動形式會直接引起它的容積產(chǎn)生周期變化。這種變化也就會使工作介質(zhì)被不斷地吸入或是排出，達(dá)到了使它的壓力遞增。對于柱塞泵來說，其優(yōu)點(diǎn)主要在于以下幾點(diǎn)：一是額定壓力高；二是結(jié)構(gòu)較為緊湊；三是工作效率高；四是方便進(jìn)行流量大小的調(diào)節(jié)。正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，它的應(yīng)用范圍十分廣泛。既可以應(yīng)用于高壓場合，也可以在需要大流量輸送介質(zhì)和需要進(jìn)行介質(zhì)流量調(diào)節(jié)的各種場合。柱塞泵是往復(fù)式運(yùn)轉(zhuǎn)泵中的一種，屬于體積泵中的一類。它的柱塞驅(qū)動主要是通過泵軸出現(xiàn)偏心轉(zhuǎn)動后來實(shí)現(xiàn)的。因其進(jìn)行的是往復(fù)式運(yùn)動，所以，它的吸入閥與排出閥，使用的都是單向閥。在柱塞呈現(xiàn)在外拉的工作狀態(tài)時，其工作腔內(nèi)部的壓力會降低，此時，出口閥為關(guān)閉狀態(tài)。在工作腔壓力比進(jìn)口閥壓力低的時候，進(jìn)口閥此時被打開，工作介質(zhì)（液體）呈進(jìn)入狀態(tài)。柱塞在內(nèi)推的時候，工作腔內(nèi)，其壓力會升高，此時進(jìn)口閥會進(jìn)行關(guān)閉，待其內(nèi)壓高于出口壓力的時候，出口閥打開后，推動液體排出。在傳動軸實(shí)現(xiàn)帶動缸體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時，斜盤此時會對柱塞產(chǎn)生拉出或推回動作，從而完成吸油過程或排油過程。

2 柱塞泵常見故障現(xiàn)象原因分析

2.1 液壓泵輸出流量達(dá)不到預(yù)定值或不能輸出油液

（1）吸入量達(dá)不到預(yù)定值。這也就是吸入量不足。其原因主要包括：吸油管路出現(xiàn)過大的阻力，或是補(bǔ)油量不足。造成這種現(xiàn)象通常是由于泵轉(zhuǎn)速過快，油箱內(nèi)油的液面低于下限值，進(jìn)油管出現(xiàn)泄漏，濾油器被異物（如棉紗、鐵屑）堵塞等。（2）泄漏介質(zhì)量過大。這種現(xiàn)象多是由于是泵的間隙值偏大，密封效果不好而造成。（3）傾斜盤傾角過于小。此時，會造成泵的排量變小，對此種現(xiàn)象，應(yīng)該對變量活塞進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，通過增加斜盤的傾斜角來實(shí)現(xiàn)增大排量。

2.2 中位時未實(shí)現(xiàn)排油量為零

變量式軸向柱塞泵的中位，指的是其斜盤傾角為零。這時候，泵應(yīng)零流量輸出。但在實(shí)際工作中，我們有時會發(fā)現(xiàn)存在著中位偏離了調(diào)整機(jī)構(gòu)的中點(diǎn)這一種現(xiàn)象，即：其在中點(diǎn)時，還有一定的流量輸出。分析其原因，主要包括以下幾點(diǎn)可能性。一是控制器發(fā)生位置上的偏離；二是控制器出現(xiàn)松動或產(chǎn)生損傷。對于第二種現(xiàn)象，要對其重新調(diào)零，或進(jìn)行緊固或是更換操作。除此以外，當(dāng)為了實(shí)現(xiàn)泵的角度的力度達(dá)不到所要的值，或是在傾斜角的耳軸，磨損達(dá)到一定的量的時候，同樣可能會產(chǎn)生這種有代表性的現(xiàn)象。

2.3 輸出流量出現(xiàn)波動

輸出流量出現(xiàn)波動，其影響的可能性因素是很多的。以變量泵為例，其可能性原因之一是由于對變量機(jī)構(gòu)未能實(shí)現(xiàn)很好的控制造成的，例如，在有異物進(jìn)入到變量機(jī)構(gòu)時即可能發(fā)生該現(xiàn)象。

2.4 柱塞泵軸承部分的故障

對于柱塞泵來說，其最主要部件是軸承。在軸承一旦出現(xiàn)游隙的情況下，就很難以保證液壓泵內(nèi)部中關(guān)鍵零部件三對磨擦副之間的間隙維持正常值。各磨擦副之間有一定的靜液壓。該靜液壓提供支承油膜厚度的支持。如出現(xiàn)游隙，會降低支承油膜的厚度，影響柱塞泵軸承壽命。液壓泵廠資料顯示，軸承其通常情況下平均壽命為10000小時，超過該值時要換新件。對拆下的軸承，若無專業(yè)檢測儀器，無法判定其游隙的。如以目測方式進(jìn)行，一般以滾柱表面有劃痕或發(fā)生變色，作為必須更換標(biāo)準(zhǔn)。在對軸承進(jìn)行更新時，應(yīng)考慮原型號、原廠家和原容量。若是必須更換為另一種品牌的軸承，則必須保證保持原軸承的精度等級，同時保證符合原來的載荷容量。柱塞泵其使用壽命影響因素是很多的，既包括平時維護(hù)保養(yǎng)質(zhì)量好壞相關(guān)，也與液壓油的數(shù)量是否達(dá)標(biāo)，質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)有關(guān)，同時，還和油液清潔程度是密切聯(lián)系在一起的。因此，要保持油液的清潔性，避免其混入異物，防止油液中一些顆粒產(chǎn)生對柱塞泵關(guān)鍵部件磨擦副造成磨損等，這一點(diǎn)，對于延長柱塞泵壽命，也是一個非常重要的有效途徑之一。

2.5 輸出壓力未能達(dá)到正常值

輸出壓力未能達(dá)到正常值，包括輸出壓力和輸出壓力過低兩種情況。對于泵輸出壓力來說，它的決定因素是負(fù)載。其與輸入轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系近似于成正比關(guān)系。（1）輸出壓力出現(xiàn)過低現(xiàn)象。當(dāng)泵處于“自吸”這一狀態(tài)時，如果出現(xiàn)進(jìn)油管路發(fā)生漏氣，或者是在系統(tǒng)中，它的液壓缸以及單向閥和換向閥發(fā)生較大量的泄漏時，會造成泄壓，使得壓力無法持續(xù)上升。對于這種故障現(xiàn)象，應(yīng)及時采取多種方式，查找出是何處出現(xiàn)泄漏，主要采取緊固方式消除泄漏，或是對密封件進(jìn)行及時更換，以達(dá)到提高壓力的目的。在溢流閥出現(xiàn)一定故障或是在調(diào)整壓力偏低時，無法保證系統(tǒng)的壓力達(dá)到所需值。此時，應(yīng)該對壓力進(jìn)行重新調(diào)整，或是對溢流閥進(jìn)行及時檢修。在遇到液壓泵缸體與配流盤之間，出現(xiàn)較大的偏差，致使泄漏現(xiàn)象大量產(chǎn)生時，需要考慮到或許會造成缸體的破裂，此時，應(yīng)及時對配合面采取研磨方式處理，或干脆以更換液壓泵方式加以徹底解決故障。（2）輸出壓力出現(xiàn)過高現(xiàn)象。當(dāng)回路負(fù)載呈現(xiàn)出持續(xù)上升狀態(tài)時，泵的壓力也會同步持續(xù)發(fā)生上升，這種情況是正常現(xiàn)象。但是，當(dāng)已經(jīng)確定負(fù)載是一定的情況下，而泵的壓力卻已經(jīng)超過了該負(fù)載所需要的壓力值時，應(yīng)該重點(diǎn)檢查泵之外的各個液壓類元件。主要是：①方向閥；②壓力閥；③傳動裝置；④回油管道。對于最大壓力出現(xiàn)過高現(xiàn)象，則應(yīng)判定是溢流閥原因并對其進(jìn)行調(diào)整。

2.6 同步出現(xiàn)振動和噪聲

這兩種現(xiàn)象，既對操作者造成危害，同時也造成環(huán)境污染。（1）機(jī)械振動和噪聲。對于振動和噪聲同步出現(xiàn)故障，主要可能原因包括：①泵軸和電機(jī)軸未達(dá)到同心；②泵軸和電機(jī)軸出現(xiàn)頂死；③旋轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)損傷（主要是其軸承和聯(lián)軸節(jié)）；④彈性墊發(fā)生了破損情況，還有裝配螺栓出現(xiàn)了松動。為防止產(chǎn)生該故障，要把定期進(jìn)行檢查和定期做好維護(hù)作為工作重點(diǎn)，對于那些轉(zhuǎn)速更高的泵，還有那些功率較大的泵，這些工作更加地重要，需要給予重視。在檢查時，要注意做好記錄，便于分析的消除故障。主要數(shù)據(jù)包括：各部件振幅、振動頻率和噪聲值等。如發(fā)現(xiàn)泵轉(zhuǎn)動頻率等于壓力閥固有頻率，會產(chǎn)生共振。對此現(xiàn)象，可通過調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速方法來解決。（2）管道內(nèi)出現(xiàn)液流噪聲。這種現(xiàn)象，多由于進(jìn)油管道太細(xì)產(chǎn)生。如果在進(jìn)油濾油器通流能力嚴(yán)重不足或是出現(xiàn)堵塞，也可能出現(xiàn)這種噪聲。此外，其成因還可能是：①進(jìn)油管吸入空氣；②油液位過高及過低；③高壓管道的液擊現(xiàn)象。要解決該現(xiàn)象，需要正確合理設(shè)計(jì)油箱，確保濾油器、油管和方向閥選擇正確。

2.7 液壓泵產(chǎn)生過熱現(xiàn)象

液壓泵產(chǎn)生過度發(fā)熱一般有以下3個原因。一是由于機(jī)械摩擦生熱。即由于運(yùn)動部件之間，產(chǎn)生相互摩擦所致。二是液體摩擦生熱。主要由于高壓油因泄漏發(fā)生淮壓能損失造成的。對此，應(yīng)正確選擇運(yùn)動部件間隙、油箱容積和冷卻器來解決；三是回油過濾器堵塞致使油背壓過高而升高油溫和使泵體產(chǎn)生過熱。

2.8 漏油現(xiàn)象

對柱塞泵的漏油，其主要原因包括下面幾項(xiàng)：一是主軸油封被損壞或是軸存在著一定缺陷或出現(xiàn)劃痕；二是由于內(nèi)部大量的泄漏過大，致使油封處壓力增高導(dǎo)致油封損傷或沖出；三是泄油管選擇不當(dāng)，其過細(xì)或過長造成了密封點(diǎn)發(fā)生漏油；此外，還可能的原因是，泵的外接油管發(fā)生松動及管接頭發(fā)生損傷，密封墊長期使用而老化或造成裂紋；變量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的螺栓因未上緊而產(chǎn)生松動，造成密封被破損；泵殼制造時有缺陷，如有砂眼或焊接環(huán)節(jié)不過關(guān)等。

總之，柱塞泵要實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定運(yùn)行，既需要在日常生產(chǎn)維護(hù)當(dāng)中，做好柱塞泵維護(hù)保養(yǎng)（如潤滑管理），也需要加強(qiáng)現(xiàn)場工藝操作管理，把好設(shè)備入口關(guān)，才能真正實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。