液壓泵站異常噪聲故障分析

許正周 邵艷波

摘要：為保證液壓泵站安全、可靠、連續運行和延長使用壽命，經常需要定時和實時采集泵站噪聲，并把采集的數據存入泵站運行記錄中，用于泵站狀態監控或故障時分析。研究表明，液壓泵站的噪聲頻譜是由多次諧波組成的，具有較寬的帶寬，而且不同噪聲源噪聲的頻率分布具有很大差異，所以，在對液壓泵站進行噪聲控制時，首先要識別主要噪聲源，然后才能進行有效控制。當前，泵站噪聲采集系統一般采用在工控機上安裝工業數據采集卡，并使用專用的聲級計拾音。

關鍵詞：液壓泵站；噪聲故障；綜合分析

液壓泵站是液壓系統的重要組成部分，液壓站設計和制造是否合理，直接關系到液壓站能否正常可靠地工作。文章從液壓站的結構人手，分析了由于液壓站設計或制造過程中的疏忽造成液壓泵異常噪聲產生的原因，提出了改進措施。

1液壓泵站及其噪聲控制系統

液壓泵站是液壓系統的動力源，它提供滿足系統壓力和流量需要的壓力能，是液壓系統的重要組成部分，通常由泵組、油箱組件、溫控組件、蓄能器組件和污染控制裝置等5個獨立的單元組成。

液壓泵站噪聲包括空氣噪聲、結構噪聲以及流體噪聲。其中，最主要的噪聲源是液壓泵及其驅動設備。此外，幾乎所有的液壓閥也都是噪聲源；液壓管路及附件在能量傳輸過程的同時也傳遞了噪聲，并且由于擾動而在諧振頻率上擴大了噪聲，也可以認為是噪聲源。

當前，液壓泵站噪聲控制的基本途徑有對噪聲源的控制、對噪聲傳播的控制以及對接收體的控制。其中，重點是對其主噪聲源——液壓泵的控制，此外，液壓泵站在設計、制造、改裝、使用以及保養時都要對工作介質進行污染控制，才能最終實現液壓泵站的低噪聲運行。

2液壓泵站噪聲產生原因

2.1機械振動引起噪聲

泵站工作時，電機和液壓泵高速旋轉，當轉動部分不平衡或聯軸器加工不當以及安裝不當發生偏心時，就會使轉動部分產生周期性的不平衡離心力而引起強烈振動。由于這種振動是直接作用在泵站主體上的，就會引起各個部分的機械振動。由于泵站的吸油管和供油管都是金屬導管，液壓泵的振動必然會傳播出去，而且泵站殼體壁薄剛度不足，有3個較大的艙門且固定不牢靠，這樣就使其成為機械振動噪聲源的主要輻射部位。另外，給電機散熱的風扇旋轉時和軸承滾動體滾動時也會增加泵站的機械噪聲。

2.2液壓泵壓力脈動引起噪聲

液壓回路的管道和閥類會將液壓泵的脈動油壓反射，在回路中產生波動引起液壓泵的共振，以至重新使回路受到激振，發出噪聲。尤其是液壓泵因油液污染等原因而出現柱塞和隨動活塞瞬時卡滯時，會加劇供油量脈動使噪聲更大。而且，當排油腔排出高壓油后，柱塞腔內尚有剩余高壓油，這部分高壓油與低壓腔接通時會突然將能量釋放出來而產生噪聲。另外，當低壓油腔與高壓油腔瞬時接通時引起的壓力沖擊、顛覆力矩的變化以及處于高壓區柱塞數目的變化使內部應力變化等也是產生噪聲的原因。

2.3液壓設備之間存在磨損

在重力的作用下，空氣通過泵體內部的漏泄途徑通過泵的吸人管漏入油箱，直到液位低于泵體吸人口最低位，使泵的油缸和吸人管路充滿空氣，若此時啟動液壓泵，液壓泵將該部分空氣與液壓油一起排入系統，在高壓時空氣溶入液壓油，在低壓時又會從液壓油中析出，從而產生異常的噪聲，只有將溶入空氣的液壓油全部通過回油流回油箱，液壓油中的空氣在油箱中全部析出后系統噪聲才能消除。

3控制措施

3.1技術控制

1）將泄油管加長，使之出口位于油箱液面之下。以避免油泵殼體與大氣相通，造成空氣侵入。2）在液壓泵的吸入管路上增設阻力較小的單向閥，避免液壓泵在停用期間泵體液壓油回流。根據維修方案，首先在泄油管與油箱連接的接頭下方焊接接頭，下方加裝500mm、通徑為12mm的銅管，銅管出口位于液面以下300mm深度；同時拆卸液壓泵的吸人管，在吸入管與吸人濾器之間加裝一與吸入管同種通徑（DN32）的黃銅彈簧立式止回閥。該閥啟閥壓力很小，另外由于該閥采用用了NBR橡膠墊片，所以該閥的密封性能很好。

3.2做好數據采集工作

數據采集系統真實記錄特定的物理信號，是信號分析與處理的一個重要環節。在許多工業控制與生產狀態監控中，都需要對各種物理量進行數據采集與分析。一般基于計算機的數據采集系統包括傳感器、信號調理器、數據采集卡和控制軟件等。其中數據采集卡是核心部件，需要根據被測量的精度、信號頻率范圍等具體要求進行選擇。目前PC和工控機的獨立聲卡或板載聲卡都包括有晶振、AD/DA轉換芯片、數字信號處理芯片及其它輔助電路。根據采樣定理，聲卡處理信號的上限頻率可高達44kHz左右，故聲卡是一塊性價比非常高的音頻數據采集轉換卡。在有限條件下，完全可以利用計算機聲卡實現噪聲數據的采集。

3.3提高液壓泵的性能

由于液壓泵是泵站的主要噪聲源，因此，提高液壓泵的性能將是降噪的有效方法。（1）可以采用噪聲較小的新型柱塞泵來代替軸向柱塞泵。因為該新型柱塞泵的噪聲只有72dB，比工作壓力相同的軸向柱塞泵的噪聲低得多。（2）改進軸向柱塞泵設計。從目前來看，已經有許多通過改進軸向柱塞泵的內部設計來降低噪聲的方法。在配油盤上設置預壓縮區和減壓區，避免了高、低壓油相通時產生的壓力沖擊，使其噪聲明顯下降；增加液壓泵斜盤和變量部分的結構剛度以減小斜盤振動激發的噪聲；將斜盤的耳軸支承改為滑動軸承，在柱塞泵的各缸體上分別設置減壓閥，使缸體內外壓力相等，可以有效降低噪聲。

綜上所述，通過對液壓泵站噪聲控制的研究可知，泵站產生噪聲的機理十分復雜，原因很多。所以降低泵站的噪聲也就有多種方法，但用什么方法，應根據具體情況而定；而且各種方法都有一定的局限性，有時需要幾種方法共同使用才能達到滿意的降噪效果。