卸船機起升低速制動器液壓系統故障診斷與排除

孫治國 葛長清

摘要：針對卸船機起升低速制動器出現的蝶簧使用壽命縮短故障，根據液壓系統故障排除的一般流程，首先對低速制動器液壓系統工作原理進行分析，然后通過儀表測量參數的方法，歸納分析找出壓力繼電器這個故障源并進行排除，最后剖析其故障原因。

Abstract： In view of the short service life of butterfly spring in hoist low-speed brake of ship unloader， according to the general procedure of troubleshooting of hydraulic system， firstly the working principle of the low-speed brake hydraulic system is analyzed， then by means of measuring parameters of instrument， inductive analysis is made to find out the source of the pressure relay fault and eliminate it. Finally， the cause of the failure is anatomized.

關鍵詞：卸船機;低速制動器;液壓系統;壓力繼電器;故障排除

Key words： ship unloader;low speed brake;hydraulic system;pressure relay;troubleshooting

中圖分類號：U653.928.+1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）34-0146-02

0? 引言

起升低速制動器是橋式抓斗卸船機起升裝置中的一項重要的安全保護裝置。起升低速制動器一般是盤式制動器，安裝在起升低速軸上，它的制動力較大，工作中碟簧施力制動，液壓力驅動打開制動器。起升機構正常工作時，低速制動器是常開的，只有當起升下降超速或手動按急停按鈕時，低速軸盤式制動器才發揮制動作用，實現應急制動，故低速制動器也稱為應急制動器。低速制動器在港口大型設備中應用比較廣泛，如橋式卸船機、岸橋等主起升機構和臂架俯仰機構的低速軸的應急制動。低速制動器工作性能的好壞直接影響著港口的安全生產，低速制動器出現故障后，要求能夠第一時間判斷故障原因并能正確排除，這對技術人員的故障排除能力提出了更高的要求。下面介紹一例卸船機起升低速制動器液壓系統故障排除與改進案例。

1? 故障現象

北方某港口一臺卸船機的起升低速制動器油缸出現碟簧破碎故障，更換新的制動油缸后，使用一段時間后，又出現碟簧破碎故障，油缸使用壽命明顯縮短。

2? 制動器液壓系統工作原理分析

根據液壓系統圖查找液壓故障是液壓系統故障診斷與排除的一項基本方法。在熟悉設備性能和相關技術資料的基礎上，認真研究和分析液壓系統原理圖，掌握液壓系統工作原理，進一步弄清系統中各液壓元件的作用以及在系統中的相互聯系，然后通過向現場操作工等相關人員調查詢問以及現場檢查檢測相關參數等途徑，收集故障發生的相關信息，進行歸納分析，初步列出產生故障的原因，再進行調整試驗、拆卸檢查、處理等步驟進行故障排除。

2.1 低速制動器工作原理

低速制動器通常是液壓盤式制動器，產生制動力的主要元件是單作用液壓缸，結構上，產生制動力的特制蝶簧安裝在液壓缸的無桿腔里，液壓缸的有桿腔通壓力油可以打開制動器。當液壓站中的壓力油通過電磁閥得電換向的控制進入到制動油缸的有桿腔，壓力油推動活塞壓縮無桿腔的碟簧，同時活塞桿縮回帶動制動器的兩個制動臂向外擴張，制動器打開;當電磁鐵失電，換向閥復位時，制動油缸有桿腔中的液壓油在碟形彈簧力推動活塞的作用下流回到油箱，同時碟形彈簧力通過活塞桿作用在制動臂上，使制動臂向內夾緊，建立起相應的制動力矩，制動器制動。

2.2 液壓系統工作原理分析

低速制動器動作控制的液壓系統主要由定量泵、壓力繼電器、蓄能器、二位四通電磁換向閥、節流閥、單作用液壓缸等液壓元件組成，圖1是一組起升機構制動器的液壓系統工作原理圖。

當卸船機開機進入正常運轉時，油泵電動機M即自動啟動，電磁鐵S1和S2得電，換向閥7A、7B上位工作，油泵輸出的油經過單向閥4開始向蓄能器6和制動器單作用液壓缸10A、10B的無桿腔供油，隨著液壓系統壓力升高，制動器被打開。若系統壓力大于11.5MPa，壓力繼電器高位發出電信號，通過PLC控制電動機停止運轉，液壓系統在蓄能器6的作用下處于保壓狀態，以平衡蝶形彈簧力的制動力，使起升低速制動器處于常開狀態;液壓系統不可避免的存在內泄露，這會導致系統壓力下降，當系統壓力下降至9.5MPa時，壓力繼電器低壓觸點就會閉合，發出的電信號通過PLC控制油泵電動機啟動，油泵又開始往系統供油補充系統壓力，如此循環工作。當出現起升下降超速信號或者手動急停時，電磁鐵S1和S2失電，換向閥7A、7B復位，即下位工作，制動器單作用液壓缸10A、10B無桿腔的液壓油通過換向閥7A、7B流回油箱，液壓缸10A、10B的活塞桿在蝶簧力的作用下快速伸出，使低速制動器制動。

手動泵11的作用是斷電維修時打開制動器用。維修需要打開制動器時，泵2不工作，節流閥9B關閉，截止閥8B打開，使用手動泵向制動器油缸10A、10B無桿腔供油，低速制動器就會打開。本系統還設置有故障保護措施，當電機M啟動超過設定時間后，若壓力繼電器高位還未發出電信號控制電機停機，即認為出現故障，電機就立刻停止工作。

3? 故障排除過程

通過液壓系統圖對制動器液壓系統工作原理的分析，單作用油缸碟簧破碎的原因可能是疲勞破壞或者是系統壓力過高導致的。因更換新的液壓缸后蝶簧還出現壽命明顯縮短的故障，可先排除疲勞破壞的原因。

到現場詢問操作人員，了解到平常工作中制動器液壓站的油箱高溫報警器偶爾也會發出高溫故障信號讓系統停機。運用儀表測量的方法檢測壓力繼電器油口系統工作壓力，發現系統壓力超過11.5MPa時，電動機油泵依然在工作，系統壓力達到14MPa后，油泵電機才停機。通過壓力檢測出的結果再結合液壓系統工作原理進行分析，可以判斷壓力繼電器5出現故障，壓力高位發生了飄移，即壓力繼電器的高位發信號時的壓力值超出了設備要求的設定值。

查閱設備技術資料，該壓力繼電器型號是HED30A，結構是彈簧管式，內部有兩個微動開關，一個微動開關感應到低壓，其連鎖控制的電路就接通;另一個微動開關感應到高壓，其連鎖控制的電路就斷開。根據壓力檢測的結果知道壓力繼電器高位發生漂移，檢查其高位微動開關調整元件發現未定位鎖緊，原因可能是卸船機工作振動等造成的。重新調整高位壓力微動開關到11.5MPa，并鎖緊定位，恢復工作運行，跟蹤觀察一段時間后油缸蝶簧使用壽命恢復正常，故障排除。

該故障發生的原因分析：由于壓力繼電器高位發生漂移，制動器液壓系統壓力一直高于系統設定值，制動器油缸在打開的狀態下，其無桿腔的碟簧一直承受過大的液壓力作用，致使油缸蝶簧使用壽命縮短，同時液壓站一直在過高壓力下持續運轉，導致系統功率損失增大，液壓油溫度過高，所以系統也會經常發出高溫報警。

4? 總結

液壓系統故障的一個主要特點是因果關系的復雜性，在故障診斷的過程中，故障設備液壓系統工作原理及各液壓元件的結構原理的分析是基礎，這就要求設備管理技術人員必須熟悉并掌握該設備液壓系統的工作原理，工作中注意總結積累液壓故障排除的案例及經驗，這樣在設備液壓系統出現故障時，能夠根據經驗直觀檢查，運用儀表測量、替換檢查等技術手段，及時準確的找出故障的原因并排除，減少設備維修工時，提高設備的生產效率。

參考文獻：

[1]王守英，魏兵虎，齊長轉.液壓盤式制動器的控制改進[J].湖北工業大學學報，2010（8）：131-132.

[2]吳偉明.岸橋起升低速制動器改造技術[J].港口科技，2014（10）：22-24.

[3]王進，凌志遠，徐明.皮帶自控液壓壓力繼電器誤動作原因研究[J].能源技術與管理，2015（6）：154-156.