淺析兩種最常見液壓故障機理

摘 要：在有色冶金企業里，液壓系統由于其特點和優勢而被廣泛的使用，但發生故障時也不易找出原因。文章結合筆者的工作實踐，闡述了兩種最常見液壓故障機理的分析及解決方法。

關鍵詞：有色冶金；液壓故障；溫升；污染

隨著科技的飛速進步，液壓技術也有長足發展，液壓系統在有色冶金、礦山、化工、醫療等諸多領域廣泛使用開來。由于液壓系統是封閉的帶壓系統，內部管路、元件、密封等運行狀況都是看不到的，因而液壓系統的故障帶有隱蔽性、多樣性、不確定性和復雜性等特點，不易診斷及處理。

1 有色冶金設備液壓系統常見故障表征現象

1.1 泄漏。分為內泄和外泄，可能是油溫過高致使密封件失效；相對運動或接觸表面磨損嚴重；密封表面在維修時夾帶異物；系統壓力超過元件額定值；管路接口被震松。

1.2 壓力故障。壓力故障可以說是在液壓故障中出現最多的形式，表現為壓力達不到額定值、壓力調節失靈、壓力沖擊甚至無壓力等。從驅動元件來看，有電機故障（如單相、燒毀、反轉等）和泵的故障（如葉片或葉輪磨損、氣蝕、聯軸器損壞等）；從控制元件看，一般有溢流閥、節流閥、換向閥的失效故障；從執行元件看，有油缸的內泄或活塞松動故障；從介質上分析，可能油的粘度太大或太低、溫升太高、油位過低；從管路上來講，有連接處漏油或進氣、過濾器堵塞等。

1.3 動作故障。通常指執行元件速度過慢或爬行或不能動作，主要原因還是壓力故障，其次是氣體進入引起的脈沖，再次是外界負荷或潤滑引起的摩擦阻力變化引起。

1.4 噪音和振動。最常見是由于油溫過高、油液自身發泡引起泵的氣穴發出噪音；油面過低或元件堵塞或阻力太大引發振動和噪音；液壓脈動引發管路和聯接件的共振產生噪音。

通過上述液壓故障表征現象的原因分析，我們可以看到，溫升是造成冶金機械設備壓系統故障的重要原因之一。現在，我們進一步研究液壓油溫升與液壓故障的內在聯系。

2 液壓油溫升與液壓故障的聯系

在有色冶金企業里，液壓油一般采用礦物型抗磨液壓油。而選擇該類液壓油至少要考慮粘度和粘溫特性、低溫性、氧化安定性、防銹性和防腐性、抗磨性、破乳化性和水解安定性、抗泡沫性和空氣釋放性、剪切性等主要指標，其他還有容量比、特定重量、表面張力、易燃性、吸濕特性、蒸汽壓力、凝固點、熱穩定性、凈化特性、分散劑特性等。受溫升影響，液壓油物理和化學性質發生較大變化， 諸如氧化安定性下降、抗磨性變差、粘度降低、防銹性和防腐性減弱、抗泡沫性減弱，而這些變化導致一些液壓故障的產生。

在實際的故障處理過程中，我們發現另一個高頻故障原因，那就是液壓油的污染。在有色冶金企業中，液壓系統工作環境一般比較惡劣，高溫、高負荷、高粉塵、高濕度變化，油液容易受到污染。根據維修記錄統計，液壓系統故障75%以上是因為液壓油液的污染造成的。實際中，經常出現的故障有控制閥閥芯不能完全到位，引發系統失效；其次是泵和閥發生異常和快速磨損而突發失效；還有堵塞過濾網，吸油量過少，壓力失穩等等。因此，我們必須對液壓系統的污染實施全過程監測、控制，盡量消除油污染影響，保證液壓系統的工作可靠性和液壓元件的使用年限。

3 液壓油液污染物的來源及其危害的產生機理

3.1 液壓油液污染物是指在油中含有對系統有危害作用的物質，存在固、液、氣三種形式。污染物來源渠道有以下幾個方面：

3.1.1 外界侵入。例如粉塵、空氣、水汽等通過透氣孔、注油孔、裸露的活塞桿侵入油液。

3.1.2 過程殘留。諸如油泵制造過程中的夾渣；油缸焊接和車削時產生的焊渣和切屑；熱彎油管而在管內產生的銹皮；維修洗滌后殘留的棉紗等。

3.1.3 自身生成。譬如液壓油自身氧化變質析出物、磨損產生的金屬和橡膠顆粒物、電化反應生成的銹屑等。

3.2 油污危害的產生機理

一般常見的油污危害有以下幾種表現形式：

3.2.1 磨損。固體污染物主要以顆粒形式存在，顆粒帶來的危害最主要的是磨損，通過磨削、擠壓、碾滾、沖刷等作用下，破壞動力元件的效能和控制元件的精度。磨損，是造成內泄的元兇之一。

3.2.2 阻塞。在液壓系統中，一部分污染物被阻隔在過濾器外，日積月累逐漸阻塞了濾網，使泵產生氣蝕或造成多種并發故障。另外一部分，是油管路中油液自身生成的污染物，這類污染物專愛阻塞閥芯運動副，造成閥芯滯卡或卡死或動作不到位，出現油壓顫動或內泄。

3.2.3 腐蝕。在一定溫度和壓力下，水與油中的硫和氯作用產生硫酸和鹽酸，腐蝕金屬元件表面，尤其是對閥芯、彈簧等精密元件的腐蝕。

3.2.4 銹蝕。油液中混入一定量的水分后，會使液壓油乳化呈白濁狀態。乳化油潤滑性能很差，使整個系統內部生銹。

3.2.5 氣蝕。氣體常常以混人和溶解兩種形式浸入液體內。混人液體中的氣體、大多以0.25～0.5mm直徑的氣泡懸浮于其中，呈游離狀態。當壓力或溫度引起變化，氣泡釋放，體積急劇縮小或潰滅，局部形成真空，周圍的液體質點就會高速填補而產生液壓沖擊，形成氣蝕。

4 實用的解決辦法

4.1 隔熱

有色冶金企業熱源繁多，但熱源傳播方式只有三種：對流、輻射和傳導。一般來說，液壓站設置在一間單獨的房間里，隔熱效果顯著。如果受場地限制，也可設立一面隔熱墻或隔熱板來進行隔熱。

4.2 降溫

降溫，可分為兩個方面：一是針對環境溫度，二是直接針對液壓油。環境溫度的降低，可根據現場具體情況，采用可移動式軸流風機、壁扇、排氣扇、空調等等。液壓油的降溫一般通過水冷卻器或風冷卻器冷卻的， 在有色冶金爐窯的環境中，多數采用水冷卻器降溫。

4.3 防塵

在有色冶金企業，除了溫度高，煙塵、粉塵也較大。防塵是一項重要舉措。設立單獨的房間，不僅隔熱也可以防塵，更重要是提供了一個良好的現場維修環境，減少污染。還要采用適當的防護隔離裝置，避免粉塵和其他污染物從透氣孔、注油孔及裸露的活塞桿進入液壓系統中，比如安裝在活塞桿上的可伸縮式的橡膠防護罩。

4.4 過濾

堅持潤滑油“三過濾”原則，即：入庫過濾、發放過濾、注油過濾，防止已污染的油液進入系統。選擇合適的過濾器以及定期清洗或更換過濾器，是降低固體污染物對油液污染的一種非常必要和關鍵的手段。

4.5 除水

在高濕條件下，水容易浸入油液。典型例子就是熱軋機的動壓潤滑系統，這類情形可以采用油水分離器進行除水。一般情況下，可以采取油箱底閥排水。

4.6 定期維護

主要是指定期更換密封件， 防止造成更大的污染；定期換油并清洗油箱， 同時沖洗系統管道元件。

5 結束語

通過對油液溫升和污染的剖析，闡述了它們危害的形成機理，提出了一些實用可行的解決方法，有助于我們在實際工作中的故障診斷和維修保養。

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作者簡介：喻建文（1973.9-），男，湖南省寧鄉縣（籍貫），現職稱：機械工程師，學歷：本科。