幾例與流體工作介質有關的設備故障維修

李國進

處理設備故障，大家習慣于從設備部件本身機械原理、結構、材料、剛度、強度、精度、磨損、變形情況或從外部環境(如溫濕度、振動、負載情況)去分析查找問題，容易忽略與其機械部件緊密配合工作的流體介質的質量狀況。從分析流體工作介質的pH值、黏度、流量、壓力、牌號、工作溫度等入手，也可查出一些故障的根本原因。

一、空氣循環熱處理電爐工作中零件料框自己緩慢下降

美國產8m空氣循環熱處理電爐約使用了兩年，工作中時常出現零件料框自己緩慢下降現象，同時出現料框高度錯誤報警并停機的故障。檢修時發現，控制油路的一個單向閥的閥芯錐體密封面出現粗糙的環狀帶，故更換或修復單向閥。但修復或更換單向閥閥芯后最多能維持3～5個月，之后又出現相同故障，于是又修復或更換，如此反復，很長時間以來無法找到故障根本原因。

由于環境溫度較高，要求液壓油阻燃、液壓油閃點高，因此采用特殊的磷酸脂液壓油。使用時間較長后油液酸性化，pH值過低，腐蝕單向閥密封錐面，單向閥不能完全密封產生泄漏，從而使料框升降油缸在料框重力作用下緩慢下落。

定期取樣化驗油液pH值，當pH＜7時，必須盡快更換同型號液壓油，從此該設備再沒有出現上述故障現象。

二、瑞典ABB公司77000t橡皮囊液壓成型機換熱器漏油

啟動設備工作，在油液通過熱交換器管路循環攪拌升溫過程中，回路中板式熱交換器的換熱片間漏出大量蓖麻液壓油。剛開始懷疑是換熱片間的密封圈壞了，打算拆卸分解熱交換器后檢查更換密封圈。但在用熱水清洗換熱片上殘存的油時，發現蓖麻油在10℃以下的氣溫下非常黏，流動性極差，而在20℃的溫水中卻很快溶化，流動性很好，于是懷疑是由于環境溫度過低引起蓖麻油黏度過大、流動性變差，導致換熱器漏油。

時值深冬，泵房內空氣加熱器損壞，10多天都未開動使用設備。泵房內環境溫度過低，液壓蓖麻油黏度過高，流動性變差，致使板式換熱器中殘存的蓖麻油堵塞液壓油換熱通路，泵工作時換熱循環回路油壓過高，超過了換熱器密封件能承受的壓力，從而導致蓖麻油從板式換熱器的換熱片之間泄漏出來。

拆卸分解熱交換器，用70℃左右的清水浸泡清洗掉附著在換熱片上殘存的蓖麻油。組裝好熱交換器，恢復好熱交換回路。修復泵房電加熱器，并將泵房環境溫度加熱至20℃左右并保持12h以上。再正常啟動設備，設備正常工作，再未出現換熱器漏油現象。

三、冷凍庫壓縮機電機定子繞組頻繁燒毀

曾經在5～6年內，-80℃膠液冷凍庫壓縮機電機定子繞組，每隔3～6個月就擊穿一次，先后分別懷疑過繞組漆包線質量問題、電網尖峰電壓沖擊擊穿、壓縮機液擊等，但一直找不到壓縮電機繞組燒毀的真正原因。

南方空氣潮濕（尤其在夏季），維修工人往壓縮機內加裝氟里昂時，未將氟里昂介質進行除濕干燥處理，未將壓縮機、蒸發器、連接管路中的水汽用氮氣去除干凈。在高溫下，部分氟里昂與混雜其中的水汽結合發生化學反應，生成腐蝕性極強的氫氟酸（HF），腐蝕溶解浸泡在其中的壓縮機電機定子線圈漆包線，導致線圈絕緣破壞，線圈匝間耐壓逐漸降低，最終產生壓縮機電機線圈匝間短路而燒毀電機。

每次向壓縮機里加注氟里昂制冷介質之前，一定要將壓縮機、蒸發器、連接管路中的水汽用氮氣去除干凈，并將氟里昂制冷劑本身進行干燥處理，并定期檢查壓縮機上制冷劑視窗顏色的變化。經這樣處理修復的壓縮機電機繞組，再沒有出現擊穿燒毀現象。

四、靜力試驗液壓泵站多臺泵與電機聯結花鍵頻繁損壞

飛機全機靜力試驗液壓泵站上，有同型號的5臺意大利ATOS定量葉片泵。投入使用半年后，多臺泵相繼出現噪聲振動過大、輸出壓力不穩、高壓上不去等故障。檢修時發現電機與泵之間的花鍵軸齒均已嚴重損壞。更換花鍵軸后，僅運行了幾個月，相同故障又重復出現。又懷疑泵與電機之間的聯結結構有問題，打算重新設計聯結結構。但此時有人提出，泵站中的液壓油可能有問題。新泵站油箱按習慣加入的是YH-10航空液壓油，而新泵站進口意大利油泵要求液壓油為32號或46號抗摩液壓油，實際在用的液壓油黏度遠低于泵要求的黏度。因此，葉片泵葉片與缸體之間無法形成具有足夠潤滑和阻尼作用的油膜，油液中產生大量氣泡，葉片沖擊過大，輸出油壓不穩，泵的輸入轉軸沖擊振動過大，使泵與電機聯結的內外花鍵之間來回撞擊，花鍵齒損壞。

將原YH-10航空液壓油，更換成具有較高黏度和具有耐磨性的HM-32液壓油，至今該設備運行正常。

五、數控機床三個坐標分別出現伺服電機負載率過大

KV1400D三坐標數控機床，加工零件尺寸超差。首先檢查各伺服電機負載率變化情況，發現Y軸負載率靜態時40%～60%，動態時達70%以上。正常情況下，該類貼塑滑軌機床的負載率一般靜態應＜20%。進一步查找Y軸負載過重原因，檢查電氣伺服驅動參數和伺服模塊，經反復試驗、對換對比，故障依然，可以排除電氣系統問題。檢查Y軸絲杠軸承、導軌等機械系統狀況，沒有發現問題。在查找Y軸負載過重原因的過程中，時而又出現X軸負載明顯增加，之后不久又出現Z軸負載率增加。整個排故分析斷斷續續進行了大約一年時間，結果始終未找到原因。最后發現導軌潤滑油加錯，所加油液抗磨抗剪性能差，無防爬性能，滑動導軌運動副之間油膜抗極壓強度低，導軌副之間摩擦阻力增大，導致伺服電機負載率過大。

將集中式潤滑泵中的油，更換為L-HG 68液壓導軌油后，讓潤滑泵連續供油，并使各導軌來回運動多次，使新油充分到達導軌各處。之后檢查各軸伺服電機負載率情況，負載率均在20%以下，一般在10%～18%之間。此后機床加工零件合格，運轉正常。

六、數控五面龍門銑床出現X軸負載電流過大且劇烈波動

TS4312德國產數控五面龍門銑床，機床安裝交付時各項精度非常高，零件加工精度也高。但使用半年多后，機床時常出現X軸負載電流過大報警，檢查X軸伺服電機電流變化情況，發現電流波動劇烈，且伴有X軸工作臺爬行現象。檢查X軸靜壓導軌精度，發現直線度等均嚴重超差。機床X軸導軌驅動均為三面靜壓結構，對直線度等幾何精度要求較高，對床身導軌變形非常敏感。

檢查發現機床地基沉降，床身變形，X軸導軌變形，直線度超差。X軸閉式三面靜壓導軌運動副之間、蝸桿蝸母副之間間隙過大、且不均勻，靜壓油液在靜壓腔中的泄漏過大，導致工作臺、蝸桿蝸母副之間不能懸浮，工作臺與床身導軌之間產生接觸摩擦，X軸運動阻力過大。因此，X軸伺服電機負載電流過大且波動劇烈。

由于該機床機械結構非常復雜，維修操作空間狹窄，無法完全恢復機床床身導軌的直線度等幾何精度，只能通過加大靜壓油供給流量（更換更大流量的油泵），同時提高油液黏度的辦法(更換高黏度液壓油)來補償由于機械變形、磨損導致的靜壓腔泄漏量過大引起的靜壓壓力不足、不穩問題。經這樣處理后，該設備一直工作至今。

七、數控銑床主軸電機嚴重發熱故障

XK715三坐標數控機床在大修改造時，修磨主軸錐孔，更換主軸軸承。裝機試運行，主軸運行聲音正常，但主軸溫升較快，尤其在高速時發熱嚴重。

查找出的原因是，新員工缺乏主軸維修經驗，主軸軸承中加注的潤滑脂過滿。主軸高速旋轉時，大量潤滑脂被甩出，潤滑脂無去路，使軸承內外圈之間的潤滑液形成一個高壓油區，使潤滑液摩擦增加，致使主軸軸承發熱、溫升加快。

重新清洗主軸軸承，控制潤滑脂加注量，加注量為滿量的1/2～2/3，同時讓潤滑脂填實軸承滾珠(柱)、滾道。重新運行主軸，主軸在低速、高速下運行聲音正常、溫升正常。

八、數控瓦楞磨床X軸滾珠絲桿螺母副運行噪聲過大

機床自安裝交付使用半年后，逐漸出現X軸滾珠絲桿螺母副運行噪聲過大現象，“嘩嘩嘩…”的響聲，隨著時間的推移，響聲越來越大。

分解、拆卸X軸滾珠絲桿螺母副，發現每個滾珠表面都十分粗糙，有許多呈黑褐色的凹坑。剛開始分析估計是滾珠的質量問題，另外懷疑是由于滾珠絲杠的預緊力調得過大，致使滾珠承受的接觸應力過大而產生的機械剝蝕現象。更換了新滾珠后，沒有多久又出現相同故障。之后又更換了一套新的德國原裝滾珠絲杠螺母副，使用時間稍長了一些，但隨著使用時間的延長，噪聲還是越來越大。該機床工作原理有點類似于平面磨床，對工作臺運動的X軸沒有定位精度要求，因此，X軸絲杠副的噪聲不存在對機床加工精度的影響。

進一步分析原因認為，機床強力磨削產生大量夾雜有金屬粉末的磨料沙泥，加上兩臺各11kW的冷卻液泵產生高壓大流量冷卻液沖刷磨削區，使帶金屬粉末的大量磨料沙泥進入X軸導軌絲杠防護罩中，X軸頻繁來回運動，加上防護罩的防水層磨損，大量冷卻液進入到X軸導軌與絲杠的循環潤滑油液中。X軸導軌絲杠潤滑油，由于摻入冷卻液而很快乳化、變酸(pH＜7)。由于生產任務不飽滿，機床時常閑置一周以上，殘存在絲杠螺母滾珠與滾道之間的酸化潤滑油，在滾珠與滾道之間形成原電池，使滾珠滾道產生電化學腐蝕，表面腐蝕出許多呈黑褐色的凹坑，使X軸滾珠絲杠螺母副在運動過程中產生異常噪聲。

由于該故障為機床設計原因造成，很難從根本上解決問題，只能采取一些簡單可行的辦法來減緩故障的發生。具體措施是在導軌防護罩上增加一層軟PVC塑料，以減少磨料沙泥對防護罩的破壞，在機床固定防護罩上增加一套抽風除濕裝置，以減小磨削加工區域產生的水霧。經常檢查X軸潤滑油狀況，發現有乳化變質趨勢，立即予以更換。保持每天開機并運動各坐標軸，以防止殘存的酸化潤滑油由于長期靜止而產生原電池，從而避免電化學腐蝕現象的發生。

這里應注意，鋼鐵材料的零部件如果是氧化腐蝕，其表面應呈紅褐色(紅色)。如果是電化學腐蝕，其表面應呈黑褐色（黑色）。所以，從被腐蝕表面顏色的不同，可以分析出是發生了什么樣的腐蝕，從而采取相應對策。