礦山機械液壓系統故障診斷分析

李紅林++李先龍++朱紹旭++孫偉

摘 要：由于煤礦生產環境較為惡劣，礦山機械容易因煤塵、瓦斯、礦壓等因素遭到破壞。作為礦山機械的重要組成部分，液壓系統由于密封需求，故障多見于系統內部，隱蔽性強，因此不利于故障診斷與處理。結合棗莊大興礦業有限責任公司的生產條件與筆者的實踐經驗，本文分析了礦山機械液壓系統常見故障類型與原因，在此基礎上介紹了三種診斷方法，對診斷液壓故障具有一定借鑒意義。

關鍵詞：礦山機械 液壓系統 故障診斷

中圖分類號：TD40 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（b）-0078-01

液壓系統故障表現形式多種多樣，是多種因素共同作用的結果，它不像其他機械故障那么直觀明顯，往往具有很強的隱蔽性，因此增加了診斷難度。我司根據礦山的具體情況，采用正確的診斷與維修技術，從而保證了液壓系統的穩定性。以下將對液壓系統常見故障類型及原因進行分析。

1 液壓系統故障類型及原因分析

（1）液壓系統壓力不足。液壓系統壓力不足主要由幾方面導致：①液壓泵供油不充分或泵內堵塞嚴重；②液壓泵損壞或泵轉向反向；③液壓密封系統出現泄漏；④油箱油位過低或液壓油粘度過高，造成液壓泵抽取油液困難；⑤溢流閥調定值低或失效，造成系統補油不足。

（2）系統發熱嚴重。由于泵性能差、液壓油粘度大、系統壓力值設定過高、潤滑不到位、冷卻器效果不佳等因素造成的液壓系統溫度過高，容易導致零部件發熱變形，進而改變零部件工作狀態下的配合空隙和接觸方式，增加了系統運行的工作阻力，最終導致液壓閥嗆死。同時由于溫度升高所導致的潤滑油膜變薄，容易導致泵、馬達等精密部件過度接觸磨損，容易縮短其使用壽命。

（3）液壓系統運行不穩定。表現為供壓時而快時而慢，甚至出現跳動等現象。主要原因為：①軸承、齒輪等部件潤滑不良或內有異物，導致摩擦阻力系數大；②液壓泵抽取油液時伴隨著空氣吸入，導致供壓不正常；③壓力脈沖較大，溢流閥調定值不正常。

（4）存在氣穴與氣蝕。因為油溫過高、油粘度過大及油液自身發泡、泵自吸性能低、吸油阻力大、油箱液面低、密封失效或接頭松動、件結構及加工質量造成的氣穴與氣蝕。

（5）噪音較大。其原因有幾下方面：①由于螺絲與聯軸節松動，機械系統振動產生噪音；②由于抽取油液過程中伴隨空氣吸入導致氣穴出現，空氣振動而產生噪音；③吸油管阻力過大產生噪音；④電機與液壓泵不同心而摩擦產生噪音。

（6）控制系統出現故障。表現形式有如下幾種：①在控制系統中輸入信號后，液壓裝置不執行操作，可能為伺服放大器和電液伺服閥出現問題而導致；②在控制系統中輸入信號后，執行元件只在某一方向執行操作，可能為傳感器與伺服器間的反饋信號發生故障；③液壓裝置執行操行時出現振蕩或嚴重滯后于輸入信號，可能為傳感信號和伺服放大信號不穩定、執行元件與運動機構存在間隙、油路中夾帶空氣、運動部件摩擦過大等綜合因素所致。

2 故障診斷技術與應用

2.1 儀器診斷技術

所謂儀器診斷技術，是指通過儀器與計算機分析液壓系統所反饋的壓力、溫度、噪音、流量、振動、元部件傳感速度等數據和信號來判斷是否出現故障。一般來說，液壓故障診斷儀器按使用類型可分通用型、專用型及綜合型，隨著技術的發展，診斷儀器正朝著智能化、精準化、便攜化、多功能、高效率方向發展。目前所知的儀器診斷技術有鐵譜記錄法、震動診斷法、聲學診斷法、熱力學診斷法等。我司應用較多的為震動診斷法，該方法在軸承檢測中具有較強的適應性，信號分析與處理簡單直觀，因此診斷效果較好，在液壓故障診斷中得到了廣泛應用。我們知道，不同元件都有各自的故障特征頻率，因此，可根據振動信號的頻率分析判斷是否有元件發生故障和確定元件損壞的部位。

2.2 主觀診斷技術

所謂主觀診斷技術，是指維修人員通過多年實踐經驗或利用前人的工作總結，并借助簡易儀器診斷手段，來判斷分析故障類型、故障發生源及故障成因。此種技術的優點是簡便易行，適應性強，但可靠程度不高，屬于較簡單的定性分析。目前主觀診斷技術具有如下幾個分支。

（1）直覺經驗法。維修人員通過觀察、側聽、觸摸、聞氣味等方式，憑借感觀和經驗來分析判斷故障原因。觀察的內容包括液壓系統是否存在漏液情況、液壓系統是否運行穩定、壓力是否正常、執行元件是否運行有力等。聽的內容包括泵和馬達運行時是否存在噪音、軟管及彎管等管道是否存在空氣振動聲等。觸的內容包括液壓系統的溫度變化、系統部件的振動大小等。聞的內容包括泵、馬達內部是否有異味、油液是否變質等。通過這些方式可初步了解液壓系統的運行狀況，為設備維護與故障處理奠定基礎。

（2）參數測量法。當系統發生故障時，系統回路中的某些運行參數，與正常情況相比，會發生一定的偏差，通過比較分析這些參數的偏差值可以確定故障發生源，這種方法適用于在線潛在故障預測。

（3）堵截法。初步判斷液壓故障后，在液壓回路中選擇堵截點，觀察堵截部位的壓力、流量等參數變化，從而判斷故障產生原因和發生源。這種方法的優點是快速準確，但涉及的堵截工具較多，工序也較為復雜，因此使用時較為麻煩。

（4）邏輯分析法。指根據元件、系統、設備三者邏輯關系和故障現象，通過研究液壓原理圖和元件結構進行邏輯分析，找出故障發生部位。

2.3 智能診斷技術

智能診斷技術指通過計算機技術、信息處理技術、專家經驗與診斷知識的交叉運用，模擬人腦機能對信息進行采集、處理、分析，從而判斷故障產生原因。目前智能診斷技術包括專家系統診斷法、神經網絡系統診斷法模糊診斷法、灰色系統診斷法等，前者在故障診斷中最為為常見。基于人工智能的專家診斷系統，是計算機模仿在某一領域內有經驗的專家解決問題的方法，將故障現象輸入計算機，計算機根據輸入現象及知識庫中知識推算出故障原因，并提出維修或預防措施。

3 結語

液壓系統是礦山機械的重要組成部分，直接決定了機械設備的可靠穩定性，對于保障礦山安全作業也具有重要意義。我公司根據礦山機械管理辦法，采取了一系列措施來加強管理液壓系統，從而保證了系統穩定性，在今后的實踐中還應該積極探索和應用先進診斷技術，以加強故障診斷的準確性、便利性和智能性。

參考文獻

[1] 周亞龍，李濱.煤礦機械液壓系統故障處理[J].山東工業技術，2013（5）.

[2] 徐興旺.有關礦山機械設備的液壓故障分析與處理[J].科技創新導報，2012（10）.endprint