煤油氣相干燥罐液壓系統(tǒng)故障分析

彭一男

(保定天威保變電氣股份有限公司,河北 保定 071000)

0 引言

一般的液壓系統(tǒng)由液壓泵、換向閥、節(jié)流閥和電氣控制等組成。液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，從外觀不易看清故障點，且故障多樣復(fù)雜。日常維修時，要看懂液壓原理圖，分析其工作過程，運用基本的液壓故障診斷方法進行維修。本文以某煤油氣相干燥罐過橋液壓系統(tǒng)為例，闡述了液壓系統(tǒng)常見故障分析方法。

1 液壓系統(tǒng)故障特點

某煤油氣相干燥罐液壓系統(tǒng)主要由液壓泵、換向閥、節(jié)流閥和電氣控制等部分組成，故障通常表現(xiàn)為接觸不良、傳動無力等。一旦出現(xiàn)故障就會導(dǎo)致設(shè)備運行不正常甚至停止運轉(zhuǎn)，液壓系統(tǒng)故障有以下特點[1]：

(1) 故障比較隱蔽，不易發(fā)現(xiàn)，點檢時不易發(fā)現(xiàn)。液壓系統(tǒng)的故障大多位于系統(tǒng)的內(nèi)部，平時點檢時，只看外表都沒有任何問題，這就對檢修人員的專業(yè)素質(zhì)提出很高要求。

(2) 故障多樣、復(fù)雜。液壓系統(tǒng)一般布局緊湊，有的甚至為模塊化結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的零件相互連接，往往一個零件出現(xiàn)故障會同時影響其他零件。液壓系統(tǒng)出現(xiàn)相似故障表象,但原因會有多個，對維修人員技能要求高，需要快速判定故障范圍，避免盲目拆檢造成工作量加大。

(3) 故障處理簡單。判定液壓系統(tǒng)故障后，處理會相對容易，只需更換損壞件即可完成修理。對于液壓系統(tǒng)維修，分析判斷非常重要，這需要掌握專業(yè)知識的同時還應(yīng)具備豐富的現(xiàn)場維修經(jīng)驗。

2 液壓系統(tǒng)故障主要分析診斷方法

對于一般的液壓系統(tǒng)故障，首先詢問設(shè)備操作者,最近是否更換過液壓油及牌號, 過濾網(wǎng)是否定期清洗，以及故障出現(xiàn)前是否對系統(tǒng)壓力、流量等進行過調(diào)整。

其次對照液壓系統(tǒng)圖排查系統(tǒng)壓力、油位是否滿足設(shè)備使用要求；用手摸電機、油箱和閥體等溫度是否過高及油缸和管路有無振動等；聽液壓泵有無異響，液壓閥有無異常振動等[2]。

接著，在系統(tǒng)壓力不足時，首先排除油位、溢流閥、液壓泵是否異常，其次判斷油缸是否內(nèi)漏。

3 液壓系統(tǒng)故障的預(yù)防

3.1 防止液壓油溫度過高

各控制閥、泵、油缸運行溫度應(yīng)該保持在一定范圍內(nèi)，一般液壓油溫度在30 ℃～80 ℃左右，溫度過高或過低都會影響整個液壓系統(tǒng)的運行。液壓系統(tǒng)設(shè)計時，為了防止油溫過高，在考慮環(huán)境溫度、工作頻次等因素的同時，一般選用回油風冷器、獨立循環(huán)散熱器、水冷散熱裝置來降低油溫。油溫過高，液壓油黏度下降，將導(dǎo)致泵及閥件潤滑不良、內(nèi)漏增大、橡膠件老化等，控制油溫可以延長液壓系統(tǒng)的使用壽命。

3.2 保證液壓油的油質(zhì)及油位

液壓油是液壓系統(tǒng)中重要的工作媒介，要求耐壓、減磨、抗氧化。在戶外工作且溫差較大的地方，應(yīng)注意更換不同黏度的液壓油。平時應(yīng)保證液壓油油質(zhì)、油位，同時添加液壓油時應(yīng)保證不同品牌、型號的液壓油不混用。更換液壓油時應(yīng)清理油箱，檢查過濾網(wǎng)。設(shè)備運行時，還應(yīng)時刻保證液壓油的清潔，定期更換呼吸器[3]。液壓系統(tǒng)內(nèi)部的零件尤其是閥組精度極高，任何細小的雜質(zhì)都會影響其正常運行，造成閥芯磨損、卡阻等。

3.3 防止空氣混入液壓油中

液壓系統(tǒng)中的液壓油是不可以壓縮的，系統(tǒng)進入空氣會形成空穴現(xiàn)象。系統(tǒng)壓力高時，因為氣體是可以壓縮的，所以液壓系統(tǒng)中的氣泡在壓力的作用下會急速壓縮，使得整個系統(tǒng)出現(xiàn)巨大的噪聲和局部發(fā)熱等，導(dǎo)致部分零部件受損或者溫度升高，嚴重時會造成整個系統(tǒng)的癱瘓。

在平時檢修設(shè)備時應(yīng)注意查看油泵連接處的密封，不能有滲漏油現(xiàn)象。同時應(yīng)注意檢查吸油濾芯，避免吸油阻力過大形成空穴。最后應(yīng)檢查回油管的位置，回油管一定要深入液壓油油面以下，防止空氣進入。平時要觀察設(shè)備運行時油液的高度，不是觀察設(shè)備靜止狀態(tài)油液的高度，這點在檢查液壓升降車時尤為重要。

4 常見液壓設(shè)備故障診斷實例

4.1 簡介

某煤油氣相干燥罐是處理變壓器的重要設(shè)備，罐門過橋是連接罐體和外部軌道的橋梁，通過過橋的起升、降落來實現(xiàn)導(dǎo)軌的連接，過橋降落到罐體時，軌道和罐體連接，平車順利進出；過橋起升后，罐體和軌道脫開，給罐門平移留出位置。所以過橋的正常起升、降落是整個干燥罐能否正常運行的第一步。研究分析過橋故障，對整個干燥罐有著重要意義。

該液壓系統(tǒng)通過按鈕的簡單操作來實現(xiàn)過橋的升降，并能停止在任何一個位置。

過橋的液壓原理圖如圖1所示，由齒輪泵1(型號CBT-E310)提供系統(tǒng)壓力，系統(tǒng)額定壓力為16 MPa，工作壓力為12 MPa。由溢流閥2調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，由換向閥3換向，由液壓單向閥4提供自鎖，使過橋能停在任何位置。由節(jié)流閥5調(diào)節(jié)流量，用來調(diào)節(jié)過橋起升、降落的速度，使其起升和降落速度平緩，減小沖擊。

1-齒輪泵;2-溢流閥;3-換向閥;4-單向閥;5-節(jié)流閥;6-液壓缸

過橋?qū)嵨锶鐖D2所示，軌道兩端各設(shè)置2個銷軸實現(xiàn)過橋的旋轉(zhuǎn)，2個起升油缸在兩側(cè)軌道下部，受力情況如圖3所示，其起升力臂為100 mm，起升力臂過小，如銷軸及孔磨損會導(dǎo)致設(shè)計力臂變化、旋轉(zhuǎn)阻力增大，進而引起過橋起升困難。系統(tǒng)設(shè)計壓力達到5 MPa時過橋就能正常運行。

圖2 過橋?qū)嵨?/p>

圖3 過橋受力分析

此過橋液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障主要表現(xiàn)在兩方面：①過橋降落速度過快，每次降落，過橋直接掉落在罐體上，沒有任何緩沖，其沖擊力對過橋整體結(jié)構(gòu)影響較大，導(dǎo)致過橋機械結(jié)構(gòu)部分焊點開焊，若在補焊時，補焊的焊點沒有按照原始位置補焊，會導(dǎo)致整個過橋受力發(fā)生變化，進而造成過橋起升困難；②過橋每次起升，油缸向上移動，但油缸的力不能將過橋抬起，必須人為輔助抬升(過橋起升10 cm)后才能正常起升。

4.2 故障分析

首先通過觀察判定油箱的油質(zhì)、油位。打開油箱呼吸孔，用自用的內(nèi)窺鏡觀察油液，油液比較清亮，目測滿足設(shè)備使用要求。再聽液壓泵運轉(zhuǎn)聲音基本正常，電機三相平衡，查看管道連接也沒有滲漏。故其主要問題還是運行沖擊過大以及起升不正常。所以，基本排除了油質(zhì)、滲漏、電機等方面的原因。

4.2.1 過橋下降過快

在調(diào)試節(jié)流閥沒有效果后，初步懷疑是節(jié)流閥損壞，不能調(diào)節(jié)流量，從而導(dǎo)致過橋下降速度太快。在更換同型號的節(jié)流閥后，速度還是稍快，不是很理想。下一步是排除油缸內(nèi)漏。拆卸檢查油缸內(nèi)漏工作量較大，通過斷開油缸進出口軟管的方法判斷油缸是否內(nèi)漏。具體步驟為：將油缸降到最低，油液回油箱，拆卸油缸下端軟管，手動控制換向閥，油缸上腔給油，觀察油缸下口沒有液壓油流出，判斷油缸活塞密封正常，無內(nèi)漏[4]。

排除節(jié)流閥故障。節(jié)流閥的節(jié)流形式一般有進口節(jié)流、出口節(jié)流和旁通節(jié)流。對于一般負載，進口節(jié)流和出口節(jié)流的負載特性曲線是一致的，但對于負值負載，就必須使用出口節(jié)流。過橋下降時，油缸除了要克服活塞下降的負載，還要克服整個過橋的重力，屬于負值負載，應(yīng)采用出口節(jié)流，這樣才能使過橋下降速度更柔和，不至于產(chǎn)生過大沖擊。在更換節(jié)流閥時，應(yīng)注意安裝方向，但實際操作的過程中，對于安裝方向的判定都局限在通過銘牌位置來判斷安裝方向。此次更換的節(jié)流閥更換了廠家,在安裝時,還是按照銘牌的方向判定安裝方向，沒有注意閥芯內(nèi)部特征,導(dǎo)致新節(jié)流閥的安裝方向與設(shè)計方向相反，形成了進口節(jié)流。通過翻轉(zhuǎn)節(jié)流閥重新安裝，過橋下降的速度變得平穩(wěn)。

通過此次故障處理，得出有些品牌疊裝式液壓閥有上下兩種安裝方式，不同安裝方式得到不同的液壓動作，尤其是更換閥門品牌時，不能單純靠銘牌位置判定閥門方向，而要看實際的安裝方向，這點在實際操作時應(yīng)尤為注意。

通過對油缸密封的檢查以及對節(jié)流閥的分析，解決了液壓過橋下降過快的問題。

4.2.2 過橋起升困難

過橋起升困難最主要的原因是過橋轉(zhuǎn)軸磨損，轉(zhuǎn)軸受力不均勻，阻力大，起升力矩小造成的。

根據(jù)理論計算，此過橋約有5 MPa的壓力就能正常起升，系統(tǒng)壓力雖然能調(diào)節(jié)到9 MPa(略小于設(shè)計工作壓力12 MPa)，但由于起升力矩小，過橋稍微不正或者4個轉(zhuǎn)軸直線度誤差大，都會導(dǎo)致起升阻力大，過橋無法抬起。

首先調(diào)整轉(zhuǎn)軸，給4個轉(zhuǎn)軸噴潤滑劑，降低其摩擦因數(shù)，試車效果不明顯。為了使4個轉(zhuǎn)軸受力均勻，不發(fā)生卡澀，將4個轉(zhuǎn)軸拆卸，并將轉(zhuǎn)軸直徑減小2 mm，試車時過橋微微抬起，但還是需要人力輔助。

對于系統(tǒng)壓力不能達到設(shè)計要求12 MPa，首先檢查了溢流閥，發(fā)現(xiàn)溢流閥閥芯卡澀，密封不嚴。更換后，仍不能達到12 MPa。接著拆檢液壓泵與電機，發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸節(jié)緩沖墊已經(jīng)破損(見圖4)。緩沖墊雖然損壞，但這并不是系統(tǒng)壓力不能建立的原因，分析原因確定為齒輪泵異常造成系統(tǒng)壓力低。更換齒輪泵后，將工作壓力調(diào)至12 MPa，過橋能正常起升。

圖4 損壞的聯(lián)軸節(jié)緩沖墊

5 小結(jié)

針對煤油氣相干燥罐過橋的故障，通過觀察法，首先應(yīng)排除油質(zhì)、油位和各控制閥門是否有問題，再分析缸體是否有內(nèi)漏，以減少不必要的工作量。在閥門和缸體都沒有問題時，應(yīng)當考慮閥的結(jié)構(gòu)是否適用以及系統(tǒng)壓力是否滿足設(shè)備老化磨損的工況。在實際操作中一定要保證液壓傳動系統(tǒng)的正常運行，加強對液壓傳動系統(tǒng)的關(guān)注，將液壓傳動系統(tǒng)的檢修、排查和保養(yǎng)等工作落實到每日的基礎(chǔ)行程當中。這樣即使出現(xiàn)了問題也可以進行最快速的處理，給出最正確的解決方法，不至于漫無目的、無從下手，導(dǎo)致錯過最佳的維修時期，從根本上保證設(shè)備的正常運行，從而獲得經(jīng)濟效益的最大化。