液壓系統(tǒng)中柱塞泵的常見(jiàn)故障分析及維修

趙海東，孫忠輝

（1.中國(guó)石油天然氣股份有限公司大慶煉化分公司機(jī)電儀廠，黑龍江大慶 163000；2.中國(guó)石油天然氣股份有限公司大慶煉化分公司聚丙烯廠，黑龍江大慶 163000）

0 引言

液壓系統(tǒng)中柱塞泵是動(dòng)力源，它和其他液壓泵相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，如具有較高的額定壓力、轉(zhuǎn)速和驅(qū)動(dòng)功率；工作效率高，使用壽命長(zhǎng)，變量方便，單位功率的重量較輕；主要部件的抗壓力和應(yīng)力較強(qiáng)，能充分發(fā)揮出材料的強(qiáng)度性能等優(yōu)點(diǎn)。但不足是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相關(guān)零部件數(shù)量較多，制造的工藝質(zhì)量要求較高，自吸性能較差，成本較高，需要較高的過(guò)濾精度，油液對(duì)污染相對(duì)敏感，在使用和維護(hù)的過(guò)程中要求較嚴(yán)。在使用過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生故障，其中主要原因是系統(tǒng)過(guò)熱、傳遞介質(zhì)的液壓油受到污染等所致。

1 柱塞泵常見(jiàn)故障的診斷

在一些高壓、大流量和需要進(jìn)行調(diào)節(jié)流量的場(chǎng)合都會(huì)使用柱塞泵，如液壓機(jī)、工程機(jī)械和煉化企業(yè)機(jī)組輔助系統(tǒng)等。柱塞泵是液壓系統(tǒng)中的動(dòng)力源，為保障在生產(chǎn)運(yùn)行中的順利和維修工作效率，就要做出正確的故障診斷和進(jìn)行及時(shí)監(jiān)測(cè)。液壓系統(tǒng)的污染是柱塞泵在工作中不可避免的，很容易引起柱塞泵發(fā)生故障，所以應(yīng)針對(duì)柱塞泵常見(jiàn)故障進(jìn)行分析和研究，找到相應(yīng)的故障診斷方法，繼而進(jìn)行維修。

2 柱塞泵常見(jiàn)故障的分析

柱塞泵經(jīng)常發(fā)生的故障有：輸出流量不足或完全不輸出；中位時(shí)排油量不歸零；輸出壓力存在異常，流量產(chǎn)生波動(dòng)；產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲較大；液壓油有時(shí)出現(xiàn)過(guò)熱或漏油現(xiàn)象等。

2.1 柱塞泵液壓系統(tǒng)的污染問(wèn)題

2.1.1 液壓系統(tǒng)進(jìn)水的原因。

（1）設(shè)備在使用、抽注液壓油、保存、運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生液壓系統(tǒng)進(jìn)水的情況，包括外部環(huán)境的變化、冷卻系統(tǒng)的滲透和雨雪潮濕等，這些都可能造成液壓油內(nèi)出現(xiàn)進(jìn)水現(xiàn)象。液壓油中水分會(huì)呈現(xiàn)3種狀態(tài)，①已經(jīng)溶解到液壓油中的水分，和液壓油均勻的混合在一起的單相物質(zhì)；②液壓油中水分呈現(xiàn)游離水狀態(tài)，液壓油中溶解的水和游離水保持一種平衡的現(xiàn)象，游離水的狀態(tài)不穩(wěn)定，水滴的大小形狀也各不相同，在不同力的作用下有的呈現(xiàn)為懸浮、互相締合或逐漸下沉的狀態(tài)；③游離水被乳化膜包圍時(shí)產(chǎn)生的乳化水，乳化水比游離水相對(duì)穩(wěn)定，液壓油內(nèi)進(jìn)入大量的游離水后，會(huì)破壞液壓系統(tǒng)的潤(rùn)滑油膜，對(duì)油品的潤(rùn)滑性能造成嚴(yán)重影響，加速金屬表面的銹蝕，經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)摩擦后就會(huì)產(chǎn)生金屬屑，金屬屑通過(guò)液壓系統(tǒng)進(jìn)行游走，很容易造成濾清器堵塞、閥芯卡死、密封破損等現(xiàn)象。因?yàn)橐簤河偷墓ぷ鳒囟容^高，水在其中很容易與液壓油發(fā)生氧化反應(yīng)，液壓油造成氧化變質(zhì)，造成液壓油的使用壽命下降。

（2）大氣中的水蒸氣進(jìn)入到液壓系統(tǒng)中。當(dāng)外界環(huán)境較溫暖時(shí)，空氣中的濕度較大，液壓油中的水分含量也逐漸增加。當(dāng)外界空氣變冷時(shí)，液壓油中的溶解水因?yàn)轱柡蜖顟B(tài)逸出到空氣中，而來(lái)不及逸出的就在液壓油中變成微小水滴。當(dāng)外界溫度在進(jìn)行變化的時(shí)候，水滴在液壓油中又變回溶解水，聚集在一起，有的在液壓油中呈現(xiàn)游離水狀態(tài)，有的則沉淀到底部，液壓油又繼續(xù)從空氣中吸收水蒸氣來(lái)達(dá)到自身的飽和狀態(tài)，這種反復(fù)的循環(huán)就會(huì)逐漸增加液壓油中的水含量。

2.1.2 雜質(zhì)污染

柱塞泵在正常工作過(guò)程中，因?yàn)橐簤合到y(tǒng)各個(gè)零部件之間的摩擦，會(huì)產(chǎn)生一定的金屬屑和雜質(zhì)，金屬屑和雜質(zhì)會(huì)隨著液壓油進(jìn)入到柱塞泵中，柱塞泵中的某些元件可能會(huì)因?yàn)榻饘傩己碗s質(zhì)造成破壞，尤其是比較精密的元件等。

2.2 柱塞泵過(guò)熱

主要有3個(gè)因素導(dǎo)致柱塞泵的過(guò)度發(fā)熱，①液體之間的摩擦生熱，液壓能造成的損失是因?yàn)楦邏河屯ㄟ^(guò)縫隙泄漏到低壓腔內(nèi)，進(jìn)行熱能的轉(zhuǎn)化；②機(jī)械摩擦生熱，運(yùn)動(dòng)部件之間因?yàn)槲矬w的表面處于較干和半干的時(shí)候，它們之間相互的摩擦就會(huì)產(chǎn)生熱量；③回油過(guò)慮器堵塞產(chǎn)生熱量，回油過(guò)濾器的堵塞會(huì)造成壓力過(guò)高，導(dǎo)致液壓油的溫度升高和柱塞泵的結(jié)構(gòu)過(guò)熱的情況出現(xiàn)。因此，為有效降低柱塞泵的過(guò)度發(fā)熱和液壓油溫度過(guò)高，就要合理的選擇和定位油箱容積、冷卻器和運(yùn)動(dòng)零件之間的空隙等。

2.3 柱塞泵密封不良

主要指的是內(nèi)部的密封環(huán)在柱塞泵液壓油由高壓向著低壓滲透的過(guò)程中產(chǎn)生的損壞，泄漏的原因是因?yàn)閮?nèi)部的元件出現(xiàn)磨損或銹蝕的情況等。

3 柱塞泵常見(jiàn)故障的診斷方法

3.1 4覺(jué)診斷方法

“聽(tīng)、摸、看、聞”4覺(jué)診斷法是比較常用的一種對(duì)柱塞泵進(jìn)行診斷的方法，要求維修人員要具有十分豐富的維修柱塞泵經(jīng)驗(yàn)，熟練掌握柱塞泵的相關(guān)知識(shí)。工作步驟是：①進(jìn)行柱塞泵外觀的檢查和運(yùn)轉(zhuǎn)聲音的判斷；②觸摸柱塞泵的表面殼體；③查看是否出現(xiàn)振動(dòng)異常，殼體的溫度是否升高；④查看液壓油是否有發(fā)臭和變質(zhì)的味道出現(xiàn)。四覺(jué)診斷法只能對(duì)一些比較簡(jiǎn)單的故障進(jìn)行診斷，是最初階段的診斷方法，通過(guò)對(duì)柱塞泵表面問(wèn)題檢查后，在進(jìn)行更加深入的診斷。

3.2 液壓試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)

柱塞泵的各種參數(shù)和數(shù)據(jù)在液壓試驗(yàn)臺(tái)上都可以進(jìn)行檢測(cè)，如空載時(shí)的輸出流量和轉(zhuǎn)速，在測(cè)量柱塞泵試驗(yàn)臺(tái)上的輸出流量和轉(zhuǎn)速等。人們用空載流量替換柱塞泵的理論流量，液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)上泵的有效容積通過(guò)計(jì)算即可以得出。將計(jì)算得到的有效容積和正常情況的有效容積進(jìn)行對(duì)比，兩者之間如果存在較大的差異，說(shuō)明需要對(duì)柱塞泵進(jìn)行維修和檢查。液壓試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)法與四覺(jué)診斷法相比較，具有更加直觀、科學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，柱塞泵的運(yùn)行情況通過(guò)數(shù)據(jù)就能直觀的表現(xiàn)出來(lái)。

4 維修處理方法探討

4.1 泵不輸油處理方法

（1）液壓泵泵軸不轉(zhuǎn)導(dǎo)致的不輸油。①檢測(cè)柱塞和缸體配合情況，及時(shí)更換液壓油，檢查柱塞球頭是否完好。如果出現(xiàn)異常應(yīng)送回廠家進(jìn)行維修或更換柱塞；②檢查電路及控制回路連接情況，如電機(jī)是否正常工作，能否正常吸油；③清理吸油腔，檢查泵軸上的連接鍵等。

（2）液壓泵泵軸反轉(zhuǎn)導(dǎo)致的不輸油。檢查泵的接線情況，主要是對(duì)液壓泵和電機(jī)之間的連接情況進(jìn)行仔細(xì)核對(duì)，避免出現(xiàn)人為的安裝錯(cuò)誤。

（3）泵不吸油導(dǎo)致的不能輸油。①調(diào)整油位，對(duì)吸油管、吸油濾油器和泵吸入腔等進(jìn)行及時(shí)的疏通處理；②保持管路良好的密封情況，對(duì)濾油器和油液進(jìn)行更換；③提高液壓泵的轉(zhuǎn)速，檢查柱塞泵的中心彈簧，如果損壞應(yīng)及時(shí)更換。

4.2 壓力異常處理方法

①加大吸油口的截面積，防止吸油口出現(xiàn)堵塞；②檢測(cè)液壓油溫度，若溫度過(guò)高要進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕禍靥幚?；③適當(dāng)調(diào)整變量機(jī)構(gòu)偏角，需拆開(kāi)檢查和維修零件間相互配合情況；③保持吸油管的密封性良好。

4.3 排油量不足處理方法

①疏通吸油管和濾油器的堵塞位置；②及時(shí)排出泵內(nèi)多余空氣，如果柱塞損壞要及時(shí)進(jìn)行更換或維修；③緊固柱塞泵的連接處結(jié)構(gòu)，防止松動(dòng)。

4.4 液壓泵異常發(fā)熱處理方法

①檢查柱塞和缸體間的空隙，看其是否符合標(biāo)準(zhǔn)；②適當(dāng)更換長(zhǎng)時(shí)間使用的軸承；③使卸油管滿足排油要求；④油道不能發(fā)生堵塞情況，保證液壓油溫度穩(wěn)定，應(yīng)與外界熱源進(jìn)行隔離。

5 液壓系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控

（1）對(duì)液壓系統(tǒng)溫度監(jiān)測(cè)。液壓系統(tǒng)的運(yùn)行是否順利主要受溫度的影響較大，液壓系統(tǒng)液壓油的工作溫度為（15～80）℃，最佳工作溫度（25～55）℃。液壓油的黏度會(huì)隨著溫度的升高而降低，密封件容易損壞。所以需要實(shí)時(shí)檢測(cè)柱塞泵殼體的溫度，一旦發(fā)現(xiàn)柱塞泵的殼體溫度過(guò)高，儀器可以及時(shí)進(jìn)行報(bào)警，迅速找到引起溫度過(guò)高的原因，做出相應(yīng)的故障診斷。

（2）對(duì)于元件的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。對(duì)柱塞泵的各種元件的數(shù)值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，尤其是設(shè)備轉(zhuǎn)速、液壓油受污染程度、電磁閥電流等。液壓油污染主要有水產(chǎn)生的污染和雜質(zhì)產(chǎn)生的污染，對(duì)這些問(wèn)題要進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，防止液壓系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題。

6 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)以上研究發(fā)現(xiàn)，想要排除故障就要做到正確的分析故障產(chǎn)生的原因，當(dāng)柱塞泵發(fā)生故障的時(shí)候，一定要找到相關(guān)的原因，然后進(jìn)行逐一排查，直至找到發(fā)生故障的真正原因?yàn)橹埂Ｔ谶M(jìn)行柱塞泵內(nèi)部各種元件的拆裝過(guò)程中，一定要熟練掌握安裝方法和拆卸技巧，在工作前要做好相應(yīng)的調(diào)試工作，仔細(xì)核對(duì)安裝和設(shè)置的參數(shù)，定期進(jìn)行維修和保養(yǎng)工作，以保障設(shè)備的使用率和使用壽命。