柱塞泵液壓泵常見故障的診斷與監(jiān)測(cè)

張大千　謝朝忠　呂從雙　周揚(yáng)

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(chǎn)生的因素，以及液壓泵故障診斷的方法。通過(guò)文章的論述，希望對(duì)相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：柱塞液壓泵；常見故障；診斷；監(jiān)測(cè)

柱塞泵作為液壓系統(tǒng)中的動(dòng)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(yōu)點(diǎn)：額定壓力高，轉(zhuǎn)速高，泵的驅(qū)動(dòng)功率大；效率高，容積效率為95%左右，總效率為90%左右；壽命長(zhǎng)； 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(yīng)力，材料強(qiáng)度性能可得以充分利用。柱塞泵雖有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，但是也具有相應(yīng)的缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，零件數(shù)較多；自吸性差；制造工藝要求較高，成本較貴；油液對(duì)污染較敏感，要求較高的過(guò)濾精度，對(duì)使用和維護(hù)要求較高。柱塞泵在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生各種各樣的故障，而這些故障發(fā)生的原因，主要是由于系統(tǒng)過(guò)熱、傳遞介質(zhì)（通常是液壓油）的污染及變質(zhì)等因素。

1 柱塞泵常見故障的診斷

柱塞泵廣泛應(yīng)用于高壓、大流量和流量需要調(diào)節(jié)的場(chǎng)合，諸如液壓機(jī)、工程機(jī)械和船舶中。作為液壓系統(tǒng)中的動(dòng)力源，在運(yùn)行工作中，正確的故障診斷與有效的監(jiān)測(cè)，是確保其正常運(yùn)行及能快速維修的基礎(chǔ)。基于其工作環(huán)境的原因，主要是由于液壓系統(tǒng)的污染，造成柱塞泵的故障。以下就常見故障展開分析，進(jìn)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(shí)排油量不為零；輸出流量波動(dòng)；輸出壓力異常；振動(dòng)和噪聲；液壓泵過(guò)熱；漏油。如果工作環(huán)境惡劣（在高溫和極寒的惡劣天氣狀況），也會(huì)降低液壓泵的容積效率。

2.1 柱塞泵由于液壓系統(tǒng)污染引起的故障

柱塞泵污染問(wèn)題通常包括以下兩個(gè)方面。

2.1.1 液壓系統(tǒng)進(jìn)水

包含下列兩個(gè)原因：（1）設(shè)備在使用、抽注液壓油、保存、運(yùn)輸過(guò)程中水分浸入。冷卻系統(tǒng)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(nèi)。水分在液壓油中會(huì)呈現(xiàn)下列三種不同的狀態(tài)。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(zhì)。b.游離水在液壓油中呈現(xiàn)第二相。游離水與油品中的溶解水呈平衡狀態(tài)。水滴呈不同粒度大小，狀態(tài)很不穩(wěn)定，在各種力的作用下，表現(xiàn)為懸浮、互相締合或逐漸沉降以及沉淀水等狀態(tài)。c.乳化水當(dāng)游離水珠被乳化膜包圍時(shí)，就形成了乳化水，乳化水會(huì)相對(duì)穩(wěn)定地存在。大量的游離水的進(jìn)入，在液壓系統(tǒng)內(nèi)破壞了潤(rùn)滑油膜的形成，極大的降低了油品潤(rùn)滑性能，使金屬表面銹蝕和運(yùn)動(dòng)摩擦表面產(chǎn)生金屬屑，而這些金屬屑又會(huì)隨著液壓油走遍整個(gè)系統(tǒng)。在這一過(guò)程中可能會(huì)造成閥芯卡死、濾器堵塞、密封被劃傷或劃破等現(xiàn)象。另外，液壓油里的水會(huì)在較高的工作溫度下與油產(chǎn)生氧化反應(yīng)，使油氧化變質(zhì)，降低了油品的使用壽命。（2）大氣中的水蒸汽。當(dāng)氣候溫暖的時(shí)候，空氣的絕對(duì)濕度很大，油液中的水含量也相應(yīng)地增大。當(dāng)氣候變冷時(shí)，油液中的溶解水便過(guò)飽和，這些水來(lái)不及全部逸出進(jìn)入空氣，便在液壓油中生成微小水滴。當(dāng)溫度再次上升時(shí)，這些微小水滴的一部分便重新變成溶解狀態(tài)，而另一部分便會(huì)聚結(jié)在一起，或成為沉淀水，仍呈游離水的狀態(tài)，因此液壓油還會(huì)從空氣中吸收水分以達(dá)到飽和狀態(tài)。這種狀態(tài)重復(fù)多次，會(huì)使液壓油大量地浸水。

2.1.2 雜質(zhì)污染

柱塞液壓泵在工作時(shí)，液壓系統(tǒng)各元件摩擦產(chǎn)生的金屬沫和各種雜質(zhì)（破損的密封等）隨著液壓油進(jìn)入柱塞泵中，這些異物將會(huì)導(dǎo)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(guò)熱

導(dǎo)致柱塞泵過(guò)度發(fā)的原因有三個(gè)：一是液體摩擦致熱。即高壓油通過(guò)縫隙泄漏到低壓腔，損失大量的液壓能，從而轉(zhuǎn)化為熱能；二是機(jī)械摩擦生熱。即當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體表面處于干或半干摩擦狀態(tài)時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件之間相互摩擦產(chǎn)生熱量；三是回油過(guò)濾器堵塞致熱，因?yàn)槎氯麜?huì)導(dǎo)致回油背壓過(guò)高，從而引起油溫過(guò)高和泵體過(guò)熱現(xiàn)象發(fā)生。

所以正確選擇和定位油箱容積、冷卻器和運(yùn)動(dòng)部件之間的間隙，便可防止發(fā)生泵的過(guò)度發(fā)熱和油溫過(guò)高現(xiàn)象。

2.3 柱塞泵密封不良，主要是指泵內(nèi)液壓油從高壓向低壓滲透或內(nèi)部密封損壞，內(nèi)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(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障，對(duì)于常見故障能及時(shí)排查進(jìn)而及時(shí)解決，是保證柱塞液壓泵正常工作的基礎(chǔ)。

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(gè)方法要求維修人員具有豐富的維修經(jīng)驗(yàn)，良好的專業(yè)知識(shí)積累。查看設(shè)備的外觀是否良好，聽設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音是否正常，觸摸設(shè)備的表面檢查是否有振動(dòng)或者溫度是否正常，嗅是對(duì)液壓油是否有發(fā)臭或變質(zhì)的味道。通過(guò)四覺診斷方法對(duì)一些簡(jiǎn)單的故障進(jìn)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(guò)這些表象表現(xiàn)出來(lái)的問(wèn)題，設(shè)定更加全面的診斷方案。

3.2 液壓試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)

隨著科技的進(jìn)步，液壓系統(tǒng)隨處可見，柱塞液壓泵的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)的液壓試驗(yàn)臺(tái)也變得越來(lái)越精確。在液壓試驗(yàn)臺(tái)上檢測(cè)可以得到柱塞液壓泵的各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，空載時(shí)的輸出空載流量和轉(zhuǎn)速，再測(cè)出在試驗(yàn)壓力下的泵的輸出流量和轉(zhuǎn)速。并以空載流量代替泵的理論流量，通過(guò)專業(yè)的計(jì)算可以計(jì)算出泵在試驗(yàn)壓力下的容積效率。根據(jù)計(jì)算得出的容積效率數(shù)值和正常的數(shù)值進(jìn)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(shuō)明該柱塞泵需進(jìn)行拆解修理。液壓試驗(yàn)臺(tái)的檢測(cè)相對(duì)于四覺診斷法，更加直觀和科學(xué)，通過(guò)數(shù)據(jù)直接就能知道柱塞泵的運(yùn)行狀況。

4 液壓系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控

柱塞泵是在液壓系統(tǒng)中工作，因此不能單獨(dú)對(duì)柱塞泵進(jìn)行監(jiān)控，也需要對(duì)和柱塞液壓泵相關(guān)的元素進(jìn)行監(jiān)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(guò)高，將對(duì)液壓系統(tǒng)中的各種元件造成嚴(yán)重破壞。

4.1 對(duì)液壓系統(tǒng)溫度的監(jiān)測(cè)

溫度是影響液壓系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要因素，液壓系統(tǒng)工作允許油溫為15～80℃，最佳溫度為25～55℃。由于溫度過(guò)高將會(huì)造成油液粘度降低，密封件損壞等。因此需要對(duì)系統(tǒng)和柱塞泵殼體的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并體現(xiàn)在監(jiān)視器上。一旦液壓系統(tǒng)出現(xiàn)溫度過(guò)高這一現(xiàn)象，儀器可以得到有效的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并報(bào)警，同時(shí)對(duì)于故障位置做出定位，然后做出故障診斷。

4.2 對(duì)于元件的狀態(tài)監(jiān)測(cè)

主要是對(duì)于元件各數(shù)值的測(cè)量，比如設(shè)備轉(zhuǎn)速、電磁閥電流值、液壓油污染程度等進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)。液壓油污染程度分為以下兩個(gè)方面：（1）液壓油中水的比例。（2）液壓油中的雜質(zhì)。通過(guò)這些監(jiān)測(cè)能盡量避免系統(tǒng)性問(wèn)題的出現(xiàn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

在柱塞液壓泵的日常使用中，溫度過(guò)高、油液污染通常是其故障的主要原因。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于柱塞泵做檢測(cè)的液壓試驗(yàn)臺(tái)也越來(lái)越完善。同時(shí)在使用中也要構(gòu)建一個(gè)完整的監(jiān)測(cè)體系，做到早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，早解決問(wèn)題，從而確定和保障液壓泵的正常使用。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇爾皇.液壓流體力學(xué)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1979.

[2]鄒先瑞.液壓油中的水及其分離[J].山西機(jī)械液，2001.