淺析機械設(shè)備液壓系統(tǒng)主動維護的必要性及對策

郭文俊

（廈順鋁箔有限公司，福建 廈門 361026）

隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，大量的機械設(shè)備被應用在一些重要的生產(chǎn)建設(shè)中，而機械設(shè)備中液壓系統(tǒng)的運行狀態(tài)直接影響著機械設(shè)備的正常運行。在實際應用中，機械設(shè)備的液壓系統(tǒng)如果出現(xiàn)故障，不僅維修時間較長，而且維修難度較大、維修費用較高，因此，必須加強對機械設(shè)備中液壓系統(tǒng)的主動維護，以保障其能夠正常穩(wěn)定運行，避免因液壓系統(tǒng)故障而延誤作業(yè)進度。

1 機械設(shè)備液壓系統(tǒng)的研究背景

隨著我國機械設(shè)備發(fā)展的日益完善，液壓系統(tǒng)在機械設(shè)備中的重要性逐漸凸顯出來。目前，機械設(shè)備實際運行中常見的液壓設(shè)備，其運行原理都是通過改變壓強而增加其作用力。根據(jù)運行方式的不同，日常工作中常見的液壓系統(tǒng)可以劃分為液壓傳動系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)。完整的液壓系統(tǒng)包括動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件 （附件）和液壓油5個部分。

時至今日，我國有關(guān)機械設(shè)備液壓系統(tǒng)的研究已經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展，越來越多的研究表明液壓系統(tǒng)的運行效果會在很大程度上影響機械設(shè)備的實際運行效果。與此同時，液壓系統(tǒng)研究進展使得原有機械設(shè)備液壓系統(tǒng)運行存在的各類型問題均得到了不同程度的解決。然而，受多方面因素的影響，我國機械設(shè)備液壓系統(tǒng)的使用和維護仍存在一定的不足，不僅在很大程度上縮短了機械設(shè)備液壓系統(tǒng)的使用壽命，而且為后續(xù)系統(tǒng)的安全運行埋下了隱患。在這一背景下，針對機械設(shè)備液壓系統(tǒng)進行主動維護，就成為了現(xiàn)階段我國機械工業(yè)發(fā)展中迫在眉睫需要解決的問題之一。

2 常見液壓系統(tǒng)故障類型及產(chǎn)生原因

2.1 液壓油的故障

液壓油是保障液壓系統(tǒng)正?；顒拥幕A(chǔ)，對整個液壓系統(tǒng)的影響程度較大[1]。相關(guān)統(tǒng)計顯示，現(xiàn)階段大部分液壓系統(tǒng)故障都是由液壓油引起的，主要原因是液壓油中含有大量的雜質(zhì)，如纖維、氧化物以及淤渣等，因此，在對機械設(shè)備液壓系統(tǒng)進行主動維護時，應重點檢查以下內(nèi)容。

1）觀察和檢測液壓油的黏度、稠度和顏色是否正常，是否存在雜質(zhì)，氣味是否異常。一旦存在異常，則說明液壓油的清潔度不合格，需立即更換，以保障在液壓系統(tǒng)中流動的液壓油不含有其他雜質(zhì)成分。

2）當液壓油從高壓側(cè)流向低壓側(cè)沒有作機械功時，機械設(shè)備液壓系統(tǒng)內(nèi)部的溫度會升高，液壓油溫度也會隨之升高，這將會導致昂貴的密封件產(chǎn)生變質(zhì)、油液發(fā)生氧化反應，最終導致液壓油失效，進而出現(xiàn)大量的沉積物，并可能引發(fā)腐蝕等不良反應，造成阻尼孔堵塞和加速閥磨損。同時溫度過高還會出現(xiàn)閥和泵卡死等故障，因此應檢查油箱內(nèi)液壓油的溫度。

3）檢查溢流閥。溢流閥發(fā)熱不僅會導致液壓系統(tǒng)發(fā)生故障，還會導致機械設(shè)備中大部分系統(tǒng)發(fā)生故障，因此，一旦通過減壓閥的流量過大導致溢流閥溫度過高，將會使液壓油溫度升高而出現(xiàn)嚴重的液壓系統(tǒng)故障。

2.2 泵和閥的故障

一般情況下，液壓系統(tǒng)中的液壓泵如果安裝正確，使用正常，可長期不進行檢查，可一旦出現(xiàn)問題，就必須立即查找故障原因并進行維修，以確保液壓泵的安裝位置準確合理。相關(guān)維護人員可以利用液壓圖對系統(tǒng)進行故障診斷和排查，操作程序和方式都比較簡便[2]。液壓閥最主要的作用就是對液壓系統(tǒng)中的油液流向和流量以及壓力進行精確控制，由于液壓閥制作精度極高，出現(xiàn)異常情況的可能性較小，所以只要安裝正確基本就能夠?qū)崿F(xiàn)正常穩(wěn)定工作，且發(fā)生液壓油泄露的概率也比較低。因此導致液壓泵和液壓閥故障的主要原因是液壓油中含有污染物、氧化物或淤渣等雜質(zhì)，造成液壓泵和液壓閥堵塞或損壞，最終致使機械設(shè)備的液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

2.3 蓄能器的故障

機械設(shè)備液壓系統(tǒng)中的蓄能器是用來儲存高壓油的一種裝置，通過對惰性氣體的壓縮來實現(xiàn)能量的儲存，一般采用的惰性氣體為氮氣，且充氣壓力要低于系統(tǒng)最高臨界值，一般氮氣充氣壓力要控制在系統(tǒng)最高壓力的1/3～1/2之間，以發(fā)揮最佳效果，避免因壓力差距過大而引發(fā)液壓系統(tǒng)故障。此外，充氣過程中不能混入氧氣或其他氣體，更不能用氧氣或其他氣體替代，充氣氣體必須是純凈的氮氣或其他單一的惰性氣體成分，以最大限度地避免機械設(shè)備液壓系統(tǒng)中的蓄能器出現(xiàn)故障，否則將會影響到高壓油的貯存情況，嚴重時會導致設(shè)備無法正常使用和操縱。

3 液壓系統(tǒng)主動維護觀念的核心

3.1 設(shè)備維護技術(shù)的發(fā)展

在傳統(tǒng)的設(shè)備維護觀念中，只有當設(shè)備的液壓系統(tǒng)出現(xiàn)具體故障時才會進行檢修并采取拆卸或更換零部件等措施，這種方式實質(zhì)上是一種事后維修方式，不是有計劃的維修措施。這種維修方式必須在停機狀態(tài)下進行，嚴重影響了正常的作業(yè)活動，加之機械設(shè)備的液壓系統(tǒng)維修周期較長，難免會導致工期延誤等問題，且維修費用和零件采購、安裝費用也很高[3]。隨著現(xiàn)代維護技術(shù)的發(fā)展，主動維護的觀念已逐漸普及，事先維護方式正在逐步取代事后維修方式。主動維護是以時間為基礎(chǔ)，按照固定的周、月、季、年等周期進行維護活動，根據(jù)設(shè)備的使用情況決定采用大、中、小修和檢查的維護體系。主動維護技術(shù)具有一定的預知性、計劃性和針對性，能夠根據(jù)機械設(shè)備的作業(yè)功能進行相應的重點檢修，以保障設(shè)備在不停機狀態(tài)下開展維修作業(yè)活動。

3.2 主動維護觀念

對機械設(shè)備的液壓系統(tǒng)進行主動維護就要樹立主動維護的觀念和意識，并采取科學合理的控制手段和防范措施，對造成機械設(shè)備損傷和故障的關(guān)鍵性因素進行控制，盡可能地減小故障發(fā)生概率，從而減少設(shè)備停機維修時間。首先，主動維護觀念主張設(shè)備使用者或者是相關(guān)管理人員要對機械設(shè)備有足夠的關(guān)注和了解，密切監(jiān)測機械設(shè)備的關(guān)鍵參數(shù)，有效減少故障的發(fā)生。其次，主動維護觀念認為故障只是機械設(shè)備顯示出的表面現(xiàn)象，由于機械設(shè)備各系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)比較密切，而且導致故障產(chǎn)生的原因都具有一定的隱蔽性，因此在進行主動維護時要綜合考慮導致設(shè)備故障的各種因素尤其是根本因素，然后采取相應的手段排除，保障機械設(shè)備正常穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)。再次，主動維護觀念認為現(xiàn)代化機械設(shè)備的可靠性較高，并且呈現(xiàn)有形磨損變慢、無形磨損加快的狀態(tài)。一些機械設(shè)備設(shè)計時主要零部件使用壽命就和設(shè)備整體使用壽命相接近，如果某一主要部件達到大修極限時，其他部件的性能也就達到了極限，設(shè)備基本就可以報廢了。而主動維護則可以通過及時更換易損零件減少維修，實現(xiàn)機械設(shè)備的可持續(xù)發(fā)展和運行。

4 液壓系統(tǒng)主動維護的效果及策略

機械設(shè)備液壓系統(tǒng)的維修成本很高，相比事后維修來說主動維護能夠減少維修項目，降低維修成本，保持設(shè)備良好的工作性能，在一定意義上實現(xiàn)了資源的有效配置和利用，有利于增加企業(yè)的經(jīng)營收益[4]。同時主動維護能夠及時排除設(shè)備故障隱患，延長設(shè)備使用壽命，減少設(shè)備投資，提高生產(chǎn)效率。液壓系統(tǒng)主動維護策略如下。

4.1 定期檢修

相關(guān)維護人員應依據(jù)機械設(shè)備的故障資料和失效趨勢進行判斷分析，按照不同情況選擇按工作小時檢修、按公里數(shù)檢修、按循環(huán)次數(shù)檢修等不同方式，預防機械設(shè)備液壓系統(tǒng)故障的發(fā)生。大多數(shù)情況下定期檢修的費用比較高，有可能出現(xiàn)維修不足或維修過度的問題。

4.2 檢測維修

這種方式主要依靠機械設(shè)備專家利用專業(yè)儀器對液壓系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行檢測分析，最大限度地在故障發(fā)生之前進行維修；檢測內(nèi)容主要包括液壓系統(tǒng)關(guān)鍵材料的磨損狀況和使用性能，如油液的磨粒含量、液壓系統(tǒng)的振動情況、噪聲和溫度是否異常等，根據(jù)設(shè)備所呈現(xiàn)的征兆對故障部位進行判斷，然后采取相應的措施和辦法消除故障隱患。

4.3 主動保養(yǎng)預防維護

主動保養(yǎng)預防維護方法是在機械設(shè)備發(fā)生故障之前采取的一系列維護措施，即通過檢測導致液壓系統(tǒng)功能失效的根源性參數(shù)達到預防故障的目的。此措施能夠盡可能地保障機器運行狀態(tài)良好，例如，對油液污染程度、溫度等參數(shù)的檢測，有助于及時采取維護措施確保根源性參數(shù)在合理范圍之內(nèi)，避免液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，從而達到有效延長機械設(shè)備使用壽命的目的。

機械設(shè)備液壓系統(tǒng)的失效根源主要有流體污染、流體泄露、流體化學性能變化以及流體物理性能變化等，具體如下。

1）流體污染。流體污染是液壓系統(tǒng)故障最主要的失效根源，相關(guān)統(tǒng)計顯示，超過70%的機械設(shè)備液壓系統(tǒng)故障都是由流體污染導致的，通常表現(xiàn)為污染磨損和污染卡緊及污染堵塞。此外，流體污染還會對液壓系統(tǒng)中的元件材料造成磨損，導致元件性能弱化。避免流體污染的重要措施就是將污染度控制在元件耐污染程度范圍內(nèi)。

2）流體泄露。作為液壓系統(tǒng)中最常見的故障，流體泄露主要發(fā)生在液壓元件的外部結(jié)合面或管接頭體積直線運動界面，如液壓泵的液壓缸和活塞密封間隙等位置。泄露會使液壓泵的容積效率大幅降低并出現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速損失等情況。流體泄露的原因如果是密封磨損或損壞，就要更換合理的密封結(jié)構(gòu)和密封材料，以保障液壓系統(tǒng)的密封程度。此外，還要最大限度地控制液壓系統(tǒng)的溫度、油液污染程度和系統(tǒng)振動，從而有效減少泄露故障。

3）流體化學性能變化。機械設(shè)備中的流體化學性能變化和流體的基礎(chǔ)成分有很大關(guān)系，在實際維護中，為了能夠提高流體的性能，通常會在流體中添加一些化學添加劑，如防銹添加劑、抗氧化添加劑等，這就使得流體在液壓系統(tǒng)中很容易受到不良環(huán)境或高壓環(huán)境的影響而出現(xiàn)化學性能變化，從而導致流體劣化，產(chǎn)生不可溶化合物，出現(xiàn)堵塞液壓系統(tǒng)故障。因此在主動維護中要選用合適的添加劑穩(wěn)定油液流體，保持化學性能穩(wěn)定性。

4）流體物理性能變化。流體物理性能主要指黏度、剪切強度和體積彈性模量以及吸氣性和含水量等，這些物理性能會隨著壓力和溫度、化學成分、污染物濃度等的變化而產(chǎn)生變化。此外，如果流體發(fā)生化學分解后，所引起的物理性能變化常規(guī)來說是不能夠恢復的，所以必須要將流體物理性能變化的范圍控制在元件所能承受的范圍之內(nèi)。相關(guān)維護人員要時刻關(guān)注物理性能的變化，采取相關(guān)措施保證其穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語

機械設(shè)備液壓系統(tǒng)的主動維護是十分必要的，通過主動維護能夠從根本上對設(shè)備故障進行有效控制，從而規(guī)避或減少機械設(shè)備液壓系統(tǒng)故障，具有很好的預防效果，同時與設(shè)備維修相比，費用更低，能有效減低成本。

在實際生產(chǎn)中，主動維護要重點針對液壓油、液壓泵、液壓閥和蓄能器等進行檢查和隱患排除。此外，傳統(tǒng)維修觀念向主動維護觀念的轉(zhuǎn)變也是充分保障機械設(shè)備液壓系統(tǒng)工作性能正常發(fā)揮的基礎(chǔ)條件。