淺析柱塞泵配油盤缺陷引起的故障及處理

王大偉

摘要：控制油系統(tǒng)設(shè)備中，柱塞泵是一種大流量、高性能的變量直軸式柱塞泵。在燃機(jī)、汽輪機(jī)控制系統(tǒng)中，它作為高壓供油裝置中的主要?jiǎng)恿υ?，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定、充足的液壓動(dòng)力油。在機(jī)組正常啟停和運(yùn)行期間，柱塞泵根據(jù)實(shí)際流量需要供給變流量且恒壓的穩(wěn)定油液，當(dāng)泵體各部件發(fā)生缺陷時(shí)會(huì)造成油壓不穩(wěn)等異常，本文淺析配油盤缺陷引起的故障及處理。

關(guān)鍵詞：傳動(dòng)軸;缸體;軸承;滑靴組件;密封;配流盤

0 引言

柱塞泵主要部件有傳動(dòng)軸、缸體、軸承、滑靴組件、各處密封件和配流盤，均為影響柱塞泵穩(wěn)定運(yùn)行的重要部件。其中配流盤的缺陷影響較為隱秘，故障狀態(tài)較為難辨，本文對(duì)此進(jìn)行分析，做處理建議。

1 柱塞泵結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述

泵中的缸體由驅(qū)動(dòng)軸通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，裝在缸體孔中的柱塞連著柱塞滑靴和滑靴壓板，滑靴頂在斜盤上。當(dāng)缸體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柱塞滑靴沿斜盤滑動(dòng)，使柱塞沿平行于缸體的旋轉(zhuǎn)軸線作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。配流盤上的油口布置成當(dāng)柱塞被拉出時(shí)掠過進(jìn)口，當(dāng)柱塞被推入時(shí)掠過出口。泵的排量取決于柱塞的尺寸、數(shù)量及行程。而柱塞行程則取決于斜盤傾角。改變斜盤傾角可加大或減小柱塞行程。斜盤傾角可用下述任何一種方法調(diào)整，如手動(dòng)控制、伺服控制、壓力補(bǔ)償控制及負(fù)載傳感加限壓器控制等。圖1所示典型柱塞泵結(jié)構(gòu)剖面圖。

1.2 壓力補(bǔ)償器控制工作原理

補(bǔ)償器包括一個(gè)殼體，內(nèi)含控制閥芯、加載彈簧、端盤和加載彈簧機(jī)構(gòu)。通過調(diào)整加載彈簧的預(yù)緊力，可以確定泵的設(shè)定壓力。

系統(tǒng)壓力（泵出口壓力）作用于控制閥芯的左端，只要系統(tǒng)壓力低于加載彈簧設(shè)定值，控制閥芯就被彈簧推向左端，從而使得伺服活塞連接于泵體泄油口，伺服彈簧則把泵保持于全排量。當(dāng)泵出口壓力升高到設(shè)定壓力時(shí)，控制閥芯克服彈簧力向右端移動(dòng)，使伺服活塞連接于泵的壓力進(jìn)口。該壓力克服伺服彈簧力使伺服活塞移動(dòng)并減小泵的斜盤傾角。隨著系統(tǒng)壓力升高斜盤傾角減小從而減小柱塞行程直到泵的輸出流量減小到剛好把系統(tǒng)壓力維持于設(shè)定值所需要的流量。

2 柱塞泵常見缺陷列舉

2.1 密封老化：密封部件老化為柱塞泵常見缺陷，是周期性檢修中常規(guī)項(xiàng)目，使用磷酸酯抗燃油的設(shè)備，通常實(shí)用氟橡膠作為密封件基材，能夠有效防止腐蝕。設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的高溫、壓力波動(dòng)沖擊、油流沖擊和振動(dòng)等因素，會(huì)造成密封老化或材料磨蝕，更換時(shí)應(yīng)確保安裝到位。

2.2 傳動(dòng)軸磨損：傳動(dòng)軸作為各部件連接件，軸上各處部件接觸處均為磨損主要發(fā)生位置，檢修時(shí)，應(yīng)注意傳動(dòng)軸的彎曲度、局部磨損量符合使用要求，運(yùn)行時(shí)若出現(xiàn)柱塞泵異聲大，振動(dòng)變大則應(yīng)考慮傳動(dòng)軸磨損可能，傳動(dòng)軸的測(cè)量和修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足出廠要求。

2.3 缸體存在雜質(zhì)和局部磨損：由于缸體始終運(yùn)行于液壓油環(huán)境中，各處材料的磨損碎屑，最終會(huì)對(duì)缸體造成局部磨損，部分剝落材料會(huì)積聚在泵體流動(dòng)死角內(nèi)，拆解泵體時(shí)如發(fā)現(xiàn)缸內(nèi)存在金屬碎屑等，需進(jìn)一步判斷磨損源頭，注意缸體打擊磨損處的修磨。

2.4 軸承磨損和松動(dòng)：與密封件檢查相同，軸承一般也是周期性檢修中常規(guī)項(xiàng)目，軸承內(nèi)圈、外圈盤動(dòng)，聽音等應(yīng)無異常狀態(tài)，每次檢修時(shí)應(yīng)進(jìn)行更換。

2.5滑靴組件磨損：滑靴組件作為柱塞泵主要活動(dòng)部件，如果油質(zhì)顆粒度指標(biāo)不佳，會(huì)造成滑靴表面拉毛，嚴(yán)重的會(huì)造成磨痕加深，材料缺失等情況，使用廠家推薦的檢查方式，可以判斷滑靴組件是否符合繼續(xù)使用要求，超標(biāo)部件需進(jìn)行更換。

2.6 配流盤磨損：配流盤作為柱塞泵中固定部件，常規(guī)檢查中一般采取目視檢查，檢查配流槽附近區(qū)域是否存在材料剝落、磨蝕印記，流道中是否存在材料剝落等異常，也可采用著色探傷等輔助手段檢查。

3 配流盤缺陷分析及缺陷處理

配流盤引起的缺陷辨識(shí)具有一定的不確定性。當(dāng)配流槽附近區(qū)域出現(xiàn)少量磨損，通常不會(huì)引起柱塞泵工作異常，但要注意一旦磨損的工作區(qū)域出現(xiàn)以下幾種情況時(shí)，可以認(rèn)定工作異常有配流盤缺陷引起。

3.1 配流槽邊緣缺陷及處理：進(jìn)口或者出口配流槽附近流道邊緣曲線不光滑不連續(xù)，此情況往往造成泵出口油壓在一定范圍內(nèi)快速晃動(dòng)，視曲線間斷情況而不同;處理方式為對(duì)邊緣進(jìn)行修研精磨，使其連貫且平滑過渡，修磨后需檢查修復(fù)處平整度，不可高出基礎(chǔ)。

3.2 配流槽附近缺陷及處理：出口配流槽附近是否存在連續(xù)或斷續(xù)狀的材料損失，這種情況會(huì)造成出口油壓局部形成通路，造成出口油壓周期性波動(dòng)，且異聲增大，同樣也是周期性波動(dòng);處理方式一般為材料缺失根部打止裂孔，缺失材料處掏空清理，再進(jìn)行焊接后打磨平整。焊接可以采用激光冷焊等方式進(jìn)行。

3.3 進(jìn)出口配流槽缺陷及處理：該情況出現(xiàn)更加極端的情況下，進(jìn)口、出口配流槽之間的中間區(qū)域存在摩擦印記或磨損印記，造成進(jìn)口、出口配流槽間形成通路造成泄壓，泵出口壓力無法加載且流量減少，即泵出口高壓側(cè)油液在配流盤上串通到進(jìn)口低壓側(cè)一段，該種情況出現(xiàn)時(shí)，需要對(duì)配流盤就行配對(duì)研磨，直到磨到進(jìn)口、出口配流槽間通路消失。如下圖2，配流盤典型缺陷圖。

4 結(jié)論

配流盤是柱塞泵穩(wěn)定運(yùn)行的重要部件，該部件出現(xiàn)缺陷檢查時(shí)較易忽略，其影響較為隱秘，故障狀態(tài)較為難辨，需對(duì)配流盤發(fā)生的表象進(jìn)行分析，針對(duì)性得做處理和檢修操作。根據(jù)其缺陷型式，選擇最為可靠的檢修方案實(shí)施，有效延續(xù)配流盤和柱塞泵的使用壽命。