柱塞泵液壓泵常見故障的診斷與監測

張大千　謝朝忠　呂從雙　周揚

摘 要：文章主要基于柱塞液壓泵常見故障的診斷展開論述，著重論述了故障產生的因素，以及液壓泵故障診斷的方法。通過文章的論述，希望對相關工作提供參考。

關鍵詞：柱塞液壓泵；常見故障；診斷；監測

柱塞泵作為液壓系統中的動力源，具有極其重要的作用。和其它種類液壓泵相比其具有下列優點：額定壓力高，轉速高，泵的驅動功率大；效率高，容積效率為95%左右，總效率為90%左右；壽命長； 變量方便，形式多；單位功率的重量輕；柱塞泵主要零件均受壓應力，材料強度性能可得以充分利用。柱塞泵雖有上述諸多優點，但是也具有相應的缺點：結構較復雜，零件數較多；自吸性差；制造工藝要求較高，成本較貴；油液對污染較敏感，要求較高的過濾精度，對使用和維護要求較高。柱塞泵在使用過程中會發生各種各樣的故障，而這些故障發生的原因，主要是由于系統過熱、傳遞介質（通常是液壓油）的污染及變質等因素。

1 柱塞泵常見故障的診斷

柱塞泵廣泛應用于高壓、大流量和流量需要調節的場合，諸如液壓機、工程機械和船舶中。作為液壓系統中的動力源，在運行工作中，正確的故障診斷與有效的監測，是確保其正常運行及能快速維修的基礎。基于其工作環境的原因，主要是由于液壓系統的污染，造成柱塞泵的故障。以下就常見故障展開分析，進而闡述柱塞泵故障診斷的方法。

2 柱塞泵常見故障的分析

柱塞泵的常見故障通常為以下幾方面：輸出流量不足或不輸出；中位時排油量不為零；輸出流量波動；輸出壓力異常；振動和噪聲；液壓泵過熱；漏油。如果工作環境惡劣（在高溫和極寒的惡劣天氣狀況），也會降低液壓泵的容積效率。

2.1 柱塞泵由于液壓系統污染引起的故障

柱塞泵污染問題通常包括以下兩個方面。

2.1.1 液壓系統進水

包含下列兩個原因：（1）設備在使用、抽注液壓油、保存、運輸過程中水分浸入。冷卻系統的滲漏，外部氣候的變化，雨雪和潮水等都可能使水分浸入液壓油內。水分在液壓油中會呈現下列三種不同的狀態。a.溶解水溶解于液壓油中的水分與液壓油一起為均勻的單相物質。b.游離水在液壓油中呈現第二相。游離水與油品中的溶解水呈平衡狀態。水滴呈不同粒度大小，狀態很不穩定，在各種力的作用下，表現為懸浮、互相締合或逐漸沉降以及沉淀水等狀態。c.乳化水當游離水珠被乳化膜包圍時，就形成了乳化水，乳化水會相對穩定地存在。大量的游離水的進入，在液壓系統內破壞了潤滑油膜的形成，極大的降低了油品潤滑性能，使金屬表面銹蝕和運動摩擦表面產生金屬屑，而這些金屬屑又會隨著液壓油走遍整個系統。在這一過程中可能會造成閥芯卡死、濾器堵塞、密封被劃傷或劃破等現象。另外，液壓油里的水會在較高的工作溫度下與油產生氧化反應，使油氧化變質，降低了油品的使用壽命。（2）大氣中的水蒸汽。當氣候溫暖的時候，空氣的絕對濕度很大，油液中的水含量也相應地增大。當氣候變冷時，油液中的溶解水便過飽和，這些水來不及全部逸出進入空氣，便在液壓油中生成微小水滴。當溫度再次上升時，這些微小水滴的一部分便重新變成溶解狀態，而另一部分便會聚結在一起，或成為沉淀水，仍呈游離水的狀態，因此液壓油還會從空氣中吸收水分以達到飽和狀態。這種狀態重復多次，會使液壓油大量地浸水。

2.1.2 雜質污染

柱塞液壓泵在工作時，液壓系統各元件摩擦產生的金屬沫和各種雜質（破損的密封等）隨著液壓油進入柱塞泵中，這些異物將會導致柱塞泵元件的損壞，尤其是諸多精密元件（如斜盤與滑靴的接觸面、柱塞等）。

2.2 柱塞泵過熱

導致柱塞泵過度發的原因有三個：一是液體摩擦致熱。即高壓油通過縫隙泄漏到低壓腔，損失大量的液壓能，從而轉化為熱能；二是機械摩擦生熱。即當運動物體表面處于干或半干摩擦狀態時，運動部件之間相互摩擦產生熱量；三是回油過濾器堵塞致熱，因為堵塞會導致回油背壓過高，從而引起油溫過高和泵體過熱現象發生。

所以正確選擇和定位油箱容積、冷卻器和運動部件之間的間隙，便可防止發生泵的過度發熱和油溫過高現象。

2.3 柱塞泵密封不良，主要是指泵內液壓油從高壓向低壓滲透或內部密封損壞，內部元件有磨損或銹蝕都是造成泄漏的原因。

3 柱塞泵常見故障的診斷方法

柱塞泵在使用中會出現各種各樣的故障，對于常見故障能及時排查進而及時解決，是保證柱塞液壓泵正常工作的基礎。

3.1 四覺診斷方法

柱塞泵故障診斷最為常見的方法即四覺判斷法。這個方法要求維修人員具有豐富的維修經驗，良好的專業知識積累。查看設備的外觀是否良好，聽設備運轉的聲音是否正常，觸摸設備的表面檢查是否有振動或者溫度是否正常，嗅是對液壓油是否有發臭或變質的味道。通過四覺診斷方法對一些簡單的故障進行診斷，該診斷方法一般只是作為初步的故障診斷階段，通過這些表象表現出來的問題，設定更加全面的診斷方案。

3.2 液壓試驗臺檢測

隨著科技的進步，液壓系統隨處可見，柱塞液壓泵的應用也越來越廣泛。對其進行檢測的液壓試驗臺也變得越來越精確。在液壓試驗臺上檢測可以得到柱塞液壓泵的各項運行數據，空載時的輸出空載流量和轉速，再測出在試驗壓力下的泵的輸出流量和轉速。并以空載流量代替泵的理論流量，通過專業的計算可以計算出泵在試驗壓力下的容積效率。根據計算得出的容積效率數值和正常的數值進行比較（一般正常的柱塞液壓泵容積效率在90%以上），如果偏差較大，就說明該柱塞泵需進行拆解修理。液壓試驗臺的檢測相對于四覺診斷法，更加直觀和科學，通過數據直接就能知道柱塞泵的運行狀況。

4 液壓系統的狀態監控

柱塞泵是在液壓系統中工作，因此不能單獨對柱塞泵進行監控，也需要對和柱塞液壓泵相關的元素進行監控。主要是液壓油的壓力、流量和溫度等，最重要的是液壓油的溫度。如果溫度過高，將對液壓系統中的各種元件造成嚴重破壞。

4.1 對液壓系統溫度的監測

溫度是影響液壓系統正常運行的主要因素，液壓系統工作允許油溫為15～80℃，最佳溫度為25～55℃。由于溫度過高將會造成油液粘度降低，密封件損壞等。因此需要對系統和柱塞泵殼體的溫度進行實時監測并體現在監視器上。一旦液壓系統出現溫度過高這一現象，儀器可以得到有效的監測數據并報警，同時對于故障位置做出定位，然后做出故障診斷。

4.2 對于元件的狀態監測

主要是對于元件各數值的測量，比如設備轉速、電磁閥電流值、液壓油污染程度等進行全面的監測。液壓油污染程度分為以下兩個方面：（1）液壓油中水的比例。（2）液壓油中的雜質。通過這些監測能盡量避免系統性問題的出現。

5 結束語

在柱塞液壓泵的日常使用中，溫度過高、油液污染通常是其故障的主要原因。隨著現代科學技術的發展，對于柱塞泵做檢測的液壓試驗臺也越來越完善。同時在使用中也要構建一個完整的監測體系，做到早發現問題，早解決問題，從而確定和保障液壓泵的正常使用。

參考文獻

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