舉高消防車液壓系統預防維修策略

摘要：近幾年我國高層建筑數量多、發展快，為應對高層滅火救援行動，消防隊伍大力加強舉高消防車的配備力度，使舉高消防車從數量到質量都有了質的提升，因此針對舉高消防車及其系統安全穩定運行的研究十分必要。基于此，從舉高消防車最主要的液壓系統出發，闡述構建舉高消防車液壓系統預防維修模型、運用清潔液壓油、阻止空氣進入的具體方式，說明預防維修的基本策略，以期為消防救援隊伍指戰員使用舉高消防車作戰訓練的安全提供支持。

關鍵詞：舉高消防車;液壓系統;預防維修

中圖分類號：U469.6 收稿日期：2022-07-22

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.09.017

1 前言

作為特種消防車輛，舉高消防車主要應用于高空滅火、救援作業，常見的有舉高射噴消防車、登高平臺消防車、云梯消防車，其主要結構總成有臂架、梯架、支腿、轉臺、工斗、滑車、液壓系統、電控系統、水力系統等。隨著科技的不斷進步和滅火救援工作的實戰需要，近年來國內還陸續研發了舉高破拆消防車、舉高多劑聯用消防車，創新性地推出了大跨度舉高噴射消防車、雙臂架舉高噴射消防車等新車型，最大工作高度云梯消防車、舉高噴射消防車也分別達到60 m、80 m以上，且已研發了最大工作高度達到100 m的登高平臺消防車，在工作高度方面已經達到國際先進水平。但在實際使用過程中，因液壓系統故障導致安全性能降低，影響車輛執勤備戰的情況時有發生，這就要求針對液壓系統的預防維修展開分析，突顯出此研究主題的必要性。

2 舉高消防車液壓系統概述

舉高消防車是指消防車主題特征配有舉高臂架或梯架的消防車。液壓系統是控制整個消防車正常運行的重要結構，在系統正常工作的狀態下，保證車輛完成作業。此系統中的高壓液壓泵是動力來源，發動機中的動力在取力器取出后，作用于工作部位。舉高消防車液壓系統構成的示意如圖1所示，可以看出，工作狀態下電液伺服閥保持作業，此時液壓系統正常穩定運行，油箱提供液壓油，該油經過平衡閥和液壓缸后形成回流，最終保證一腔回油一腔進油的工作模式[1]。

但實際使用中該液壓系統容易出現故障，導致舉高消防車的液壓系統無法保證工作的安全性，部分零件受損，但由于元件所處的位置較為隱蔽，在檢查故障點和定位故障原因的環節難度較大，需要根據各個部位間的實際聯系，找出故障的具體原因。由此可見，舉高消防車液壓系統的預防維修的難度較大，失效分布具備分散性的特點，這為其研究設置了障礙。結合目前研究成果來看，采取構建靜態故障樹的辦法，對液壓系統的可靠性加以分析。

3 舉高消防車液壓系統預防維修

3.1 構建舉高消防車液壓系統預防維修模型

預防維修模型的構建可為舉高消防車的檢修工作提供支持，通過構建設備可用度、平均維修成本、工作時間約束和可靠度約束共同作用的函數模型，可達成自動識別、降低成本、提高維修率和縮短維護時間的目標[2]。下面介紹函數模型的構建過程。

a.設計可靠度約束函數。本文應用的預防維修方式為不完全維修設計公式：

[αi=u×cpicgv×i1+w ] （1）

式中，[cpi]、[w]、[v]、[cg]、[u]、[αi]分別為第i次預防維修費用、維修學習效益參數、時間調節參數、舉高消防車購買單價、成本調節參數和第i次預防維修時的役齡回退因子。由于[cpi]屬于動態變量，用公式[cpi]=a+bti求得。其中，ti、b、a分別為預防間隔時間、可變費用時間參數和固定費用。

b.設計工作時間約束函數。舉高消防車的工作時間總量為確定值，因此工作時間由故障后維修時間、預防維修時間和有效作業時間組成。設計的函數為：

[tt=i=1Nti=T] （2）

c.設計平均維修成本函數。此成本包括故障停工損失、預防維修費用和間隔期故障最小維修費用，分別用[C1、C2、C3]表示。對應的函數公式是：

[C1]=[i=1NLi-1Li-1+tiCtλtdt] （3）

[C2]=[i=1NCpi] （4）

[C3]=[i=1NLi-1Li-1+tiCmλtdt] （5）

式中，[Ct]、[Cm]分別代表一次故障的停工成本和一次維修的最小費用。由此可得出成本如下：

min C（N，t1，t2，[…]，tN）=

[Ct+Cmi=1NLi-1Li-1+tiλtdt+i=1NCpi/T] （6）

d.設計可用度函數。當系統處于穩定運行狀態下，其可用度函數為：

max A（N，t1，t2，[…]，tN）=[i=1Nti-trLi-1Li-1+tiλtdt-tp/ti]（7）

在以上四個公式設計完畢后，將其整合成預防維修多目標方程，即可應用于實際運維中。

[min C（N，t1，t2，…tN）= Ct+Cmi=1Nti-trLi-1Li-1+tiλtdt+i=1NCpi/TT （8）max A（N，t1，t2，…tN）=i=1Nti-trLi-1Li-1+tiλtdt-tp/ti]

[Rit≥R0;i=1，2，…，Ntt=i=1Nti=T] （9）

3.2 運用清潔液壓油

通過調研發現，液壓油是影響舉高消防車液壓系統工作狀態的重要因素之一，其污染變質或者使用不當都會對系統產生一定程度的影響，尤其是在系統中包含閥、泵等元件，其具備著外表面摩擦力大、結構粗糙的特點，如在元件上附著油污將直接影響液壓油的運行，無法保證縫隙式控制閥口、阻尼孔等精密結構的正常使用[3]。雜質過大會直接將小孔、縫隙等堵住，出現動作失效或者密封不嚴的問題，無法與其他元件形成流通的結構，無益于系統循環，帶來冷卻不良、溫度升高和安全閥開啟的不良情況，對于舉高消防車發揮實際效用起到抑制的作用。由此可見，為保證舉高消防車液壓系統穩定發揮實效，需要使用清潔的液壓油，并對進入系統中的液壓油雜質含量精準測定。

液壓油由供應商提供，在將其提供的液壓油倒入前需要就使用說明書詳細閱讀，明確正確使用的操作流程，必要時應當維護人員與供應商共同對此加以分析，保證操作上契合正確使用的要求。對于必須使用代用油的情況，要細致分析其性能，對比其與原牌號油之間的差異，選擇性能更為相近的代用油，并且在同一液壓系統中只能使用一種牌號和廠家的液壓油，不得混用。其他精密元件在使用前，需要使用清潔劑加以清洗，檢查管路、元件的潔凈程度，應當保證液壓缸、泵、閥等核心元件完全清潔，如此才能在作用于液壓系統環節發揮相應作用。

加設空氣過濾器，將其設置在封閉油箱口處，選擇精度高的儀器，提高過濾空氣的效能。控制進入油箱的油量，設定標準油位，檢查每次進入的具體量，控制在標準范圍內。實際使用液壓油的過程中易受到光照、氧氣和溫度的影響，油體本身的性狀發生改變，部分物質被氧化，油泥附著于油箱中。因而要針對這一問題設置定期檢查的機制，通過觀察液壓油的顏色，判斷其是否已經變質。若發現液壓油有異味并呈現黑褐色，說明已經被氧化，需要及時倒出更換新油。除了定期檢查是否變質外，還應當就含雜質情況、含水量開展定期檢查活動，從而確保液壓油的清潔程度。

3.3 阻止空氣進入

若在液壓系統中存在空氣，將帶來氣蝕和氣穴的問題，這將造成油液不連續的情況，在油體中出現大量氣泡，無法保證正常使用。通過對實際運行中空氣作用的調查發現，除了氣泡影響外，嚴重時會制約油缸的運行，發生抖動和伸出緩慢的故障，而氣泡本身無法始終以原本的形狀在油液中運動，當壓力增強，進入到高壓管路后，將會發生爆裂，這將帶來氣蝕問題，油液的溫度驟增，造成局部過熱的問題，并且一般伴有噪聲，縮短了液壓系統的使用壽命，難以維持密封件的正常工作狀態。

因此，為保證舉高消防車正常運行，要設計阻止空氣進入的結構，通過檢查存油量，確定是否存在通氣孔堵塞或液壓油箱缺油的情況，防止液壓系統吸入空氣。液壓油加注的過程要避免灌入空氣，采取升降液壓機的辦法，多次操作中將可能灌入的空氣排出，并保證油液充滿整個系統。經過調查，在液壓泵進入口處容易出現密封性不佳和過于粗糙的問題，因而要將一部分油作為潤滑劑，在泵體中住滿油液后，將柱塞泵安裝完全，檢查密封性，而后將液壓油加入到系統中，從而降低空氣彈簧問題發生的幾率。

針對密封圈的密封性展開檢查，確定其是否處于密封良好的狀態，利用定期維護系統橡膠油封的辦法，提升嚴密性。液壓系統正常工作的溫度范圍是35～60°C，此溫度范圍內油液變質的可能性大幅降低，說明在使用舉高消防車的過程中，要避免出現過載時間超出限度的情況，在外界溫度較高的環境中要采取階段性作業的方式，減少連續運轉的次數，以此降低系統的運行溫度[4]。

3.4 定期維修養護

舉高消防車的維修養護應當具備周期性的特征，通過定期維護及時發現液壓系統的故障，從而給出對應的處理意見。實際使用中常見的故障包括回轉、伸縮和變幅動作不夠準確柔和，操作消防車的頻率過快，這將會導致執行機關壓力增加，帶來閥芯卡死、高壓軟管破損和管接頭松動的問題，對于使用壽命的延長起到抑制作用。因此在操作舉高消防車的環節，要緩慢移動，維持平穩的回轉、伸縮和變幅作業狀態，避免出現故障。消防人員和其他維護人員要關注液壓系統的運行聲音，如若聽到氣蝕噪聲，要檢查液壓泵和溢流閥，確定是否出現故障。在溢流閥出現異響、元件動作遲緩的情況下，要求消防人員立即停止作業，檢修人員采用停機檢查的辦法，找出異響發出原因[5]。

定期養護應當制定具體的規則，維護人員和消防人員基于此在日常作業中時刻保持預防為先、維護在后的意識，降低故障發生的可能性。定期檢查的要點如下：a.接頭、管路和液壓油箱：針對接頭要檢查其漏油和銹蝕程度，擰緊接頭，清除銹蝕，必要時更換接頭。針對管路要分別檢查硬管和軟管，判斷固定管夾是否已經松動，同樣要關注漏油和銹蝕問題。軟管是液壓系統中較為重要的部分，需要及時更換已老化磨損的運動軟管，并采用停機更換的辦法，將已風化開裂外層橡膠予以更換，保持軟管原本性狀。b.油缸：檢查重點放在活塞桿上，確定是否存在劃痕，并判斷運行聲音是否正常，出現異響要停機檢修。c.主閥：主要檢查手動功能是否正常，一般在工作200 h后需要對舉高消防車的手動功能進行檢查，根據應急操作標牌上的細則，細致檢修。d.閥：逐一檢查安裝螺栓，查看是否松動，重點關注支腿液壓鎖和板式變幅平衡閥，檢查其緊固性。e.系統壓力：檢查過程中要使用壓力表，將其接入系統電力結構中，選定測壓點，連接上下兩點，啟動舉高消防車，將下車切換按鈕按下，觀察壓力表數值，讀取數字。而后觀察上車壓力，將支腿支起后依照舉高消防車說明書中的具體內容判斷此運行狀態下的壓力是否達標，適度調整壓力，滿足實際運行要求。f.泵：針對汽油機泵和油泵設置定期檢查方案，重點檢查磕碰和銹蝕現象，確定傳動軸連接的狀態，查看法蘭的連接情況，避免出現漏油和松動的問題，提升泵結構的性能。g.緊急降落系統：同樣在工作200 h后，需要就舉高消防車的緊急降落系統予以檢修，確定手動功能是否可在主閥中發揮出實際作用。h.濾芯和液壓油：更換不滿足要求的濾芯和液壓油，使用清洗劑或者柴油將濾油器外表面清洗完全，將回收裝置放置于濾油器下方，將油液收集。旋開濾油器，拉出濾芯，清洗后重新放入，或更換濾芯再次放入，并旋緊過濾器端蓋。

4 結語

舉高消防車是目前社會救援工作中的重要設備，其對于保障人身和財產安全起到了積極的作用，為保證作用正常顯現，應當構建可用度、平均維修成本、工作時間約束和可靠度約束共同作用的預防維修函數模型，保證在及時預防和精準搶修的基礎上，降低維修預防的成本，滿足經濟效益的要求，并通過定期檢修、處理液壓油和空氣的方式，提升液壓系統性能。

參考文獻：

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[4]張義，張浩，張軍.舉高消防車回轉支承固定螺栓斷裂失效分析[J].建筑機械，2020（9）：53-55.

[5]馮夢，袁露，闞夢涵，等.我國消防車現狀及發展趨勢淺談[J].汽車與安全，2020（8）：104-108.

作者簡介：

梁國棟，男，1975年生，高級工程師，研究方向為消防裝備工作。