調(diào)速系統(tǒng)液壓故障原因及防范措施分析

趙 儉

（甘肅鋼鐵職業(yè)技術學院，嘉峪關 735100）

1 調(diào)速器液壓系統(tǒng)概述

調(diào)速器液壓系統(tǒng)主要由液壓卡盤、主軸箱液壓平衡、液壓靜壓導軌、液壓驅動機械手、液壓撥叉變速液壓缸、回轉工作臺的夾緊和松開液壓缸、主軸上夾刀和松刀液壓缸、設備潤滑冷卻組成，如圖1所示。

在相關控制設備調(diào)速器的具體運行中常常會出現(xiàn)一些故障，且故障出現(xiàn)率相對于其他系統(tǒng)和部位更高，極大地影響了設備的正常有序運行。因此，需要重視設備液壓系統(tǒng)故障，把握相關系統(tǒng)對應的故障類型，以便找出有效的對策，促進設備調(diào)速器高效、有序、安全運行，提升設備生產(chǎn)效率，降低維修成本。調(diào)速器液壓系統(tǒng)故障有一定的隱蔽性，要確保故障能夠及時發(fā)現(xiàn)，采取有效的故障檢測和診斷技術十分必要。這樣才能第一時間發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常，及時發(fā)出異常信號，并對故障類型和位置進行診斷，為相關人員開展設備液壓系統(tǒng)故障檢修工作提供可靠依據(jù)，提升設備檢修效率[1]。

2 調(diào)速器液壓系統(tǒng)故障類型及原因分析

2.1 故障類型

2.1.1 擺動

在機組空載、單機或者并列運行的情況下，導葉接力器會出現(xiàn)周期或非周期低頻往復位移現(xiàn)象[2]。這種位移產(chǎn)生的擺動幅度一般較大，頻率多在20 Hz范圍內(nèi)。接力器出現(xiàn)擺動，可能會出現(xiàn)機組轉速擺動現(xiàn)象，造成調(diào)節(jié)不穩(wěn)定，磨損加速，出現(xiàn)持續(xù)性不斷加劇現(xiàn)象。這種現(xiàn)象可能會自主消失，與調(diào)節(jié)穩(wěn)定性因素有一定關聯(lián)。

2.1.2 振動

在機組開機前充油或者運動，導葉接力器保持固定，主配壓閥強烈振幅周期或非周期快速往復位移，會造成杠桿、油管出現(xiàn)抖動且產(chǎn)生一定的噪聲。這種振動幅度一般不大，頻率也在20 Hz以內(nèi)[3]。但是，這種振動可能導致機組不能正常開機并網(wǎng)，甚至造成儀表管路破裂，也會導致工作部件出現(xiàn)松動，加劇磨損，造成漏油，給設備帶來一定的安全隱患。

2.1.3 跳動

機組運行中，自動平衡狀態(tài)下，主配壓閥、引導閥、電液轉換器等出現(xiàn)等幅周期或非周期性的往復位移現(xiàn)象，即跳動故障。這種情況嚴重時會導致導葉接力器出現(xiàn)相應幅度的擺動，動幅頻率一般在十幾赫茲。這種跳動在比較微弱的情況下可以有效消除轉速死區(qū)，提升系統(tǒng)靈敏度，但是會加劇元件的磨損。如果跳動幅度過大，會超越元件搭疊量，可能引發(fā)接力器擺動或者油管路系統(tǒng)出現(xiàn)劇烈振動。這種故障問題一般與系統(tǒng)的永磁發(fā)電機或齒盤安裝出現(xiàn)偏心情況 有關。

2.1.4 抽動

機組開機、空載或運行中，自動平衡狀態(tài)下，導葉接力器等幅或者非等幅周期性往復位移加劇，會出現(xiàn)一定的響聲，動幅較大，速度快，頻率高。這種情況容易影響轉速的正常調(diào)節(jié)，導致相關負荷可能出現(xiàn)快速變化，甚至會影響機組或電網(wǎng)的安全穩(wěn)定[4]。這種故障一般是電氣故障或液壓卡阻導致的。

2.1.5 液壓系統(tǒng)油溫過高

液壓系統(tǒng)的溫度過高降低油液的黏性。如果油溫高出正常的參數(shù)限制，還會導致相應液壓件在高溫情況下出現(xiàn)明顯的發(fā)熱現(xiàn)象，如爬行等。

2.1.6 液壓系統(tǒng)泄漏

液壓系統(tǒng)中可能出現(xiàn)泄漏問題的根源是內(nèi)泄漏，也可能是外泄漏，一旦液壓系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏情況，將不能有效調(diào)高系統(tǒng)壓力值，也會導致系統(tǒng)執(zhí)行機構出現(xiàn)不穩(wěn)定情況，還會造成液壓系統(tǒng)溫度過高導致系統(tǒng)溢油狀況，會對系統(tǒng)環(huán)境產(chǎn)生污染，同時造成壓力閥振動產(chǎn)生噪聲污染。情況嚴重時，它還可能導致相應的控制元器件直接失效，嚴重影響液壓系統(tǒng)的功能 實現(xiàn)[5]。

2.1.7 出現(xiàn)爬缸和氣穴現(xiàn)象

在液壓系統(tǒng)液壓缸出現(xiàn)爬行情況下，低速階段多以跳躍形式運行，部分時間也會出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)的工作狀況。一旦液壓系統(tǒng)出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象，會帶來液壓系統(tǒng)壓力波動問題，此時油液產(chǎn)生泡沫會導致噪聲不斷增大，也會造成系統(tǒng)壓力異?；蛘哂绊懴到y(tǒng)的運行速度。

2.2 原因

通過綜合分析調(diào)速器液壓系統(tǒng)故障，得出調(diào)速器系統(tǒng)故障的原因主要包含以下幾個方面：（1）設計計算、軟件程序或結構不合理等，這些環(huán)節(jié)只要出現(xiàn)錯誤，就很容易導致上述故障出現(xiàn)；（2）相關制造工藝不合格，裝配工藝不達標，材質(zhì)不合理或設計不規(guī)范等，也會導致系統(tǒng)出現(xiàn)多種上述故障問題；（3）液壓系統(tǒng)造型不科學，調(diào)速功能或者調(diào)節(jié)參數(shù)選擇和整定不達標等；（4）運行和維護不到位。

例如，在水力調(diào)速器液壓系統(tǒng)中，水力因素也會導致故障的發(fā)生。上下游水位、調(diào)壓井及引水系統(tǒng)如果出現(xiàn)振動、脈動或者涌浪現(xiàn)象，都可能導致液壓系統(tǒng)存在多種問題。其次，機械因素也會導致故障問題。相關水輪機、發(fā)電機或者永磁發(fā)電機出現(xiàn)振動或不同心現(xiàn)象，可能會導致調(diào)速器的異常跳動情況，引發(fā)共振不穩(wěn)定問題[6]。此外，電氣因素也會增加故障的發(fā)生率。電壓互感器受到干擾、勵磁系統(tǒng)震蕩、電壓不穩(wěn)定、發(fā)電機轉子間隙不均勻等影響，會加劇頻率波動，引發(fā)相關故障問題?？梢姡{(diào)速器液壓系統(tǒng)的故障問題可能是多方面原因導致的，所以需要把握系統(tǒng)的主要故障因素，做好原因分析，有效避免故障的發(fā)生，保護好調(diào)速器液壓系統(tǒng)。

3 調(diào)速器液壓系統(tǒng)故障防范措施

3.1 做好故障檢修，及時發(fā)現(xiàn)問題

針對調(diào)速器液壓系統(tǒng)故障問題，一般多采用初步診斷方法進行處理，從而以最低的成本解決一些常見故障問題。例如，通過用手摸感知液壓系統(tǒng)的油溫過高[7]。在液壓系統(tǒng)中，需針對油溫過高的現(xiàn)象進行分析。在調(diào)速器液壓系統(tǒng)中，油液作為工作介質(zhì)，負責傳遞系統(tǒng)動力和動作信號。在這一過程中，因為油液會順著管道流動，也會在相應閥的通流中存在壓力損失。所以，傳遞過程中會不斷出現(xiàn)摩擦和機械損失，導致油液泄漏損耗，影響油液的傳輸總量。在這一過程中損失的能量會轉變?yōu)闊崮埽瑢е孪到y(tǒng)油溫上升明顯。針對這一故障，應該通過應用簡單回路來確保系統(tǒng)設計中不存在多余零件，促進液壓系統(tǒng)結構優(yōu)化設計，并在設備管理中避免管道彎曲，盡可能縮短管道長度，避免油液傳遞中產(chǎn)生較大的摩擦阻力。此外，需要定期清理管道內(nèi)壁，保證內(nèi)部管壁的光滑性，通過不斷提升加工精度和質(zhì)量，優(yōu)化系統(tǒng)油箱的散熱條件。此外，可以使用一些冷卻處理的辦法，避免油溫過高帶來其他問題[8]。

3.2 重視檢修工作，完善檢修制度

目前，在設備控制系統(tǒng)中開展故障檢修、監(jiān)測，相關企業(yè)應用的診斷和維修技術都比較單一。實際上，調(diào)速器液壓系統(tǒng)故障檢修和維修技術不斷發(fā)展，促使相關故障檢修系統(tǒng)不斷升級，自動化、智能化診斷水平不斷提升。一些部件和設備模塊自帶故障檢修提示功能，系統(tǒng)會在相應模塊出現(xiàn)故障或異常情況下及時發(fā)出警示，提示檢修人員關注，精準及時開展異常和故障排查工作。但是，目前很多數(shù)控設備企業(yè)對電氣控制系統(tǒng)的應用還多采用階段性檢修機制，即間隔一段時間排查一次故障和異常，很難確保能夠及時解決一些突發(fā)故障問題，即自動化監(jiān)測水平較低。針對調(diào)速器液壓系統(tǒng)故障問題，相關企業(yè)要確立故障檢修和維修的規(guī)范化執(zhí)行機制，全面排查整治數(shù)控設備安全事故隱患，落實風險防控措施，推動調(diào)速器液壓系統(tǒng)安全雙重預防體系建設和本質(zhì)安全水平提升，確保電氣控制系統(tǒng)安全形勢持續(xù)穩(wěn)定。在規(guī)范化檢修過程中，要做到調(diào)速器液壓系統(tǒng)“應檢盡檢”，要求調(diào)速器液壓系統(tǒng)作業(yè)人員持證上崗，把握重點調(diào)速器液壓系統(tǒng)管理、使用和監(jiān)管情況[9]。

相關企業(yè)要進一步加大檢查力度，在企業(yè)內(nèi)開展調(diào)速器液壓系統(tǒng)全覆蓋檢查，確保檢查到每個企業(yè)、每個崗位、每臺設備，對非法違法行為和安全隱患“零容忍”“頂格”處罰。采取突擊檢查、隨機檢查等形式，開展重點檢查，做到重點調(diào)速器液壓系統(tǒng)領域全覆蓋，確保故障檢修和維修的及時性。要明確導致調(diào)速器液壓系統(tǒng)故障的主要原因，開展科學分析排查方法，針對相應的故障問題做好維修排查工作，并按照自主觀察和深入分析的原則層層深入，做到對設備故障問題的深入排查。只有掌握科學的分析排查方法，才能保證相關機械電氣設備的有效管理。就調(diào)速液壓系統(tǒng)相關設備的維修和管理來看，掌握有效的故障檢測技術十分必要，是提升故障問題原因查找效率的關鍵。目前，在液壓系統(tǒng)故障檢測中常用的檢測技術包含直觀法、短接法以及強迫閉合法等。在檢修和診斷中，要應用智能化故障檢修系統(tǒng)，確保故障診斷和監(jiān)測工作有序開展。

3.3 掌握有效方法，精準檢修

在開展調(diào)速器液壓系統(tǒng)故障防范措施應用時，要把握液壓系統(tǒng)故障最常見的故障類型和故障原因，針對具體故障選擇合理的故障防范和預防措施，將相關故障發(fā)生率降到最低。例如，在調(diào)速器液壓系統(tǒng)中，軸承故障比較常見。針對這一故障開展綜合診斷技術應用，能夠有效預防和處理故障。一方面，針對軸承的滾珠部位要做好潤滑措施，即使用高質(zhì)量的潤滑劑，并定期添加新的潤滑劑，保證軸承有效滑動，減小摩擦力造成的軸承損傷和劃痕。另一方面，做好密封工作。針對關鍵部位要根據(jù)密封標準要求做好密封工作，及時更換損壞的密封件，做好軸承的氧化保護措施，以防潤滑劑泄漏影響系統(tǒng)的整體運行效果。在故障診斷中，要重視對軸承聲音的檢測，借助相關聲音監(jiān)測設備及時發(fā)現(xiàn)異常噪聲。一般軸承在正常情況下的運行中產(chǎn)生的聲音比較平穩(wěn)，聲音不大且有規(guī)律，一旦相關部位出現(xiàn)問題，可能會出現(xiàn)一些異常聲音，影響軸承的正常使用，造成系統(tǒng)故障。因此，做好聲音監(jiān)測，有助于及時發(fā)現(xiàn)異常。不斷優(yōu)化液壓系統(tǒng)故障防范措施，提升防范措施的應對精準性，切實提升液壓系統(tǒng)故障處理效率，可避免進一步擴大故障。

4 結語

調(diào)速系統(tǒng)液壓故障較多，相關故障導致的問題會影響液壓系統(tǒng)乃至整個設備的控制效果，所以需要把握液壓系統(tǒng)故障的主要類型，分析導致液壓系統(tǒng)故障的主要原因，采取有效措施進行液壓系統(tǒng)故障預防和處理，為解決調(diào)速系統(tǒng)液壓故障問題提供 參考。