客運索道液壓張緊系統典型失效分析

龐廣生

(泰山索道運營中心 泰安 271000)

客運索道液壓張緊系統典型失效分析

龐廣生

(泰山索道運營中心 泰安 271000)

客運索道張緊系統在索道安全運行中至關重要。文章以桃花源索道液壓張緊系統的兩種典型失效為案例，分別從電氣控制、液壓控制角度簡述了系統工作原理，以工作原理為指導，分析探討失效原因，給出解決方法，并指出系統設計中存在的失誤和維護保養工作出現的問題，給出建議。最后歸結出液壓系統失效分析及維保的一般性思路。

液壓張緊 壓力開關 波登管 液控單向閥

客運索道的運載鋼絲繩被稱為索道的生命線，而鋼絲繩是通過張緊系統來保證相對穩定、足夠的張緊力，以便掛載車廂，運輸游客，所以張緊系統是客運索道設備不可缺少、至關重要的一部分。張緊系統能否正常、可靠地工作，直接關系到整條索道的安全運行。如果一條索道張緊系統出現問題，鋼絲繩張緊力不穩定，超出一定范圍，就無法正常運行了。張緊力過小，則鋼絲繩在線路上撓度過大，車廂可能會碰撞山坡，刮拉樹木，造成事故，甚至會出現人身傷害；張緊力過大，則有可能超出設備的承受能力，造成液壓元器件及相關部件損壞[1]。

1 客運索道液壓張緊系統的典型失效

現代較大型客運索道一般采用液壓張緊系統。下面以泰山桃花源索道為例，對液壓張緊系統出現的兩種典型失效進行分析探討。

1.1 失效一

●1.1.1 現象

液壓電機連續打壓，液壓控制盤一直顯示壓力-5%，但液壓站壓力表讀數正常，張緊小車不動。

●1.1.2 分析和處理

通過分析電機的控制原理（見圖1、圖2），電機打壓需要滿足以下條件：

1) 4K 1吸合，測試球閥手柄在非測試位置，如在則需按下液壓站小液壓盤上的測試按鈕。

圖1 電機控制回路簡圖

圖2 電機主回路

2) 4K 2吸合，油溫正常。

3) 6K 2吸合，張緊力在自動調節范圍內，即液壓張緊壓力波動在±10%，液壓張緊力可以靠系統本身自行調節。初始運行時可通過控制室內液壓盤上的復位按鈕給繼電器6K 2供電，而后自鎖在帶電狀態。如果索道長時間停運，內部泄露可能使系統壓力低于標準值的10%，則復位按鈕的上級電源斷開無法送電，或者索道運行中因故障引起壓力波動超過±10%系統將無法自動調節，這時可通過液壓站小液壓盤上的激活按鈕給6K 2供電。當小車限位開關被觸發時則無法激活。

4) 6K 3吸合，6K 3延時繼電器設定為8s，防止因壓力波動而頻繁啟動液壓電機，它受一壓力調整繼電器的控制，當壓力開關-5%或+5%觸點閉合時壓力調整繼電器得電，6K 3吸合， 當壓力回復正常，則開關觸點復位，壓力調整繼電器和6K 3依次斷電，8s后6K 3延時觸點斷開，電機停止運行。

5) 8K 1吸合，即小車限位開關未觸發。

6) 3F1電機熱保護未動作。

控制回路滿足以上條件，則接觸器3K 1線圈得電吸合，液壓電機運轉[2]。

清楚了系統原理，不難看出在系統壓力低于-5%時，壓力開關-5%觸點閉合，電機打壓，但壓力正常后仍然顯示-5%而且打壓不止，說明觸點沒有回位。索道運行中出現此類現象時，用橡膠錘適度敲擊壓力開關外殼，則觸點回位，系統正常。更換新壓力開關半年后，又出現了此類故障。拆掉蓋子檢查（開關見圖3），清潔無異物，觸點光亮無氧化，輕撥觸點未見異常。由此可見，壓力開關的可靠性有問題，這種情況下需人為干預，索道運行時要確保值班人員在場，防止液壓電機長時間運轉引發其他故障。當索道暫時停運而值班人員需要離開一段時間時，需關閉液壓控制盤。

圖3 壓力開關圖片

因為以前未對此做深入觀察和研究，簡單地以為是觸點“粘住”了。壓力開關的動作原理是，壓力低于-5%時，壓力敏感元件（見圖3）曲度增大，碰觸微動開關，微動開關觸點閉合從而電機打壓，檢查微動開關定位螺栓未見松動，于是懷疑敏感元件經過多次動作后，行程數據有了一定的誤差，在壓力達到正常值時無法斷開觸點。曾經連續幾日，開關不回位的現象頻繁出現，但觀察壓力在180bar左右，屬正常值。關閉液壓盤，打開壓力開關盒蓋，用手對敏感元件反向適度用力2～3次，再開液壓盤觀察液壓電機啟停壓力，一切正常。如發現系統壓力在低于-5%壓力開關不動作時，可以通過調整螺絲調節觸點開關的位置，以校準動作壓力值。經過近一年觀察，運行正常，說明處理方法得當。后來+5%壓力開關也出現了相似故障，同樣的方法，取得了滿意的效果。

上文所述壓力開關，是通過液體壓力變化引起敏感元件行程改變從而控制開關動作，是波登管原理的一種應用。波登管，又稱彈簧管，管的一端固定，一端活動，其截面形狀為橢圓形或扁平形。非圓形截面的管子在其內壓力的作用下逐漸脹成圓形，此時活動端產生與壓力大小成一定關系的位移，活動端帶動指針即可指示壓力的大小或者觸動控制開關。波登管為保證可焊性采用了銅基或鐵基合金，有一定的塑性，不是一種特別優良的彈性材料，工作一段時間后容易出現行程偏移和動作誤差，引發相關故障。當然受產品出廠年代液壓測量元器件技術水平所限，也屬無奈之舉，現在較精確的壓力控制多采用電子式壓力開關[3]。

1.2 失效二

●1.2.1 現象

液壓電機頻繁打壓，液壓盤顯示壓力-5%，壓力表讀數低于173.5bar（設計標準壓力為182.7bar），打壓至正常值電機停止后壓力快速下降又啟動打壓，而線路載荷并無明顯變化。

●1.2.2 分析和處理

液壓電機能正常啟動和停止，說明控制電路沒有問題，懷疑油路有較大泄漏，引起頻繁打壓。

在外圍連接管道未發現斷裂、滲漏的情況下，觀察活塞桿和缸體連接處亦未見明顯滲漏（原存在微量滲漏），于是懷疑某液壓閥出現故障。

桃花源索道液壓張緊系統主要組成部分及液壓原理（見圖4）。

1) 鼠籠式電動機（2）（11kW）帶動齒輪泵（5）工作。

2) 溢流閥（9.1）用于維持系統壓力的相對恒定，可以通過溢流閥（9.1）上的調整螺絲和壓力表來調整系統壓力。

3) 壓力開關（14）（±5%）激活后啟動電機打壓或泄壓，壓力正常后在經過時間繼電器設定的延遲時間后停止。

圖4 張緊液壓原理圖

4) 液控單向閥（9.3）在油泵不工作時起防止壓力下降的作用。當方向控制閥（9.2）的電磁鐵動作時，才能打開液控單向閥（9.3）使液壓油可以雙向流動。

5) 溢流閥（9.4）的壓力設定值是設計壓力的120%。

6) 當系統壓力低于設計壓力的90%或高于設計壓力的110%時，壓力開關（14）（±10%）動作并使索道工作停車。

7) 手動泵（6）用于系統手動打壓。

8) 泄壓閥（9.5）用于手動系統泄壓。

9) 測試球閥（15）關閉時，液壓油缸與油泵單元（即電氣控制部分）被隔開，此時才可以對壓力開關（14）（±5%/±10%）和溢流閥（9.4）進行檢查、測試、調整。

10) 單向節流閥（17）用于控制液壓油缸的泄壓速度[4]。

因為在檢修、維護工作中，泄壓閥9.5動作次數較多，首先拆下泄壓閥9.5，仔細觀察，密封圈良好，未見其他異常。安裝后，故障依舊。

根據液壓系統中單向閥故障率較多這一普遍現象，拆下液控單向閥9.3，發現閥芯上有一漆皮污物，換上新閥，測試一切正常。舊閥在清潔后封存做應急備件使用。液控單向閥9.3用于防止油泵不工作時壓力的下降，因為有污染物致其密封性下降，泄露增加，系統快速失壓，導致液壓電機頻繁啟動。

小米粒大的一塊漆皮，卻引起整個液壓張緊系統故障，進而導致整條客運索道無法正常運行，損失顯而易見。對于液壓系統，如何控制污染物的危害、防止污染物進入系統呢。根據實際工作經驗積累，列出以下幾點：

1）液壓油應儲存在密閉、清潔的庫房，不可直立于露天環境，桶蓋要擰緊，以保持油桶密封，防止水份及雜物入侵造成污染，桶身要清潔，標識清晰；

2）液壓系統總成和元件總成安裝完成后，應進行空循環沖洗，沖洗完畢后應立即密封好；

3）更換、加注液壓油時，所有工具、容器及加油口出油口必須先行清潔；

4）液壓系統維護、元器件更換時，拆下和卸開的零部件、管口應采取防護措施，活塞桿及其他元器件密封損壞后，應立即更換；

5）及時檢查、清潔或更換系統過濾器；

6）備品備件應涂抹相同型號液壓油密封保存。

2 結束語

通過對以上客運索道液壓張緊系統兩種典型失效的分析探討，對于液壓系統，大家一要掌握其電控原理和液控原理，明白各電氣、液壓元器件的功能作用；二要精心維護保養，防止污染物進入系統；三要積累和總結工作經驗。做到這些，液壓系統就會少出故障，出現故障時能夠迅速定位分析，盡快修復系統，減少因設備故障造成的社會損失和經濟損失。

[1] 吳鴻啟，劉京本．客運架空索道安全技術[M]．北京：人民交通出版社，1996.

[2] 鄧星鐘．機電傳動控制[M]．武漢：華中理工大學出版社，1998.

[3] 崔永征，李建平，等．波登管式數顯壓力表[J]．機械工程師，1986，30(04)：26-29.

[4] 陶馳東．采掘機械[M]．北京：煤炭工業出版社，1985.

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聯系人：莊曉 010-59068615

胡丹 010-59068612

Analysis of Typical Failure of Hydraulic Tensioning System for Passenger Ropeway

Pang Guangsheng
(Taishan Ropeway Operations Center Taian 271000)

The passenger ropeway tensioning system is of vital importance in the safe operation of the ropeway. By review ing two typical failure cases of the Taohuayuan ropeway hydraulic tensioning system, the working principle is described from the perspective of the electric control and hydraulic control. Guided by the principle, this article analyzes failure causes, puts forward the solution, points out and gives advice for existing failure in system design and problems in maintenance. Finally, the general train of thought for hydraulic system maintenance and failure analysis is summarized.

Hydraulic tensioning Pressure sw itch Bourdon tube Fluid control one-way valve

X 941

B

1673-257X(2017)06-0074-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.06.019

龐廣生(1971～)，男，本科，工程師，從事客運索道機電設備設計安裝、改造及維護工作。

龐廣生，E-mail: pppppp716@163.com。

2016-07-16）