機(jī)械液壓系統(tǒng)中的故障類型與診斷對(duì)策探析

蔡澤能

摘要：液壓系統(tǒng)是工程實(shí)踐推廣中維護(hù)系統(tǒng)安全，確保機(jī)械高效有序運(yùn)轉(zhuǎn)的重要環(huán)節(jié)，但其在實(shí)踐運(yùn)營(yíng)中極易出現(xiàn)各種機(jī)械故障，該故障本質(zhì)上是軟性故障，很容易通過(guò)肉眼觀察確定。由于液壓系統(tǒng)故障不僅會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)械作業(yè)效率與工程建筑質(zhì)量，并且會(huì)造成機(jī)械生產(chǎn)中斷、設(shè)備報(bào)廢等財(cái)產(chǎn)損失，甚至威脅到工人的人身財(cái)產(chǎn)安全，所以對(duì)機(jī)械液壓系統(tǒng)故障進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析與診斷，為故障排除提供數(shù)據(jù)、技術(shù)支持，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義與社會(huì)價(jià)值。

Abstract： Hydraulic system is an important part of maintaining system safety in engineering practice and ensuring efficient and orderly operation of machinery. However， it is prone to various mechanical failures in practice. The fault is essentially a soft fault， which can be observed and confirmed by naked eye. The hydraulic system failure will not only seriously affect the mechanical operation efficiency and engineering construction quality， but also cause mechanical production interruption， equipment scrapping and other property losses， and even threaten the safety of workers' personal and property， so a comprehensive systematic analysis and diagnosing of the mechanical hydraulic system failure has very important practical and social value to provide data and technical support for troubleshooting.

關(guān)鍵詞：機(jī)械;液壓系統(tǒng);故障診斷;排除

Key words： mechanical;hydraulic system;fault diagnosis;elimination

中圖分類號(hào)：V233.91? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2018）35-0158-02

0? 引言

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加快與工程建筑領(lǐng)域的快速發(fā)展，工程項(xiàng)目建設(shè)呈現(xiàn)日益繁榮趨勢(shì)，而大量工程機(jī)械的推廣應(yīng)用，有效地提高了工程項(xiàng)目作業(yè)效率與工程質(zhì)量。機(jī)械液壓系統(tǒng)作為確保工程機(jī)械高效有序運(yùn)轉(zhuǎn)的重要環(huán)節(jié)，其性能的良好與否直接影響到工程項(xiàng)目的可靠性與安全系數(shù)，所以加強(qiáng)機(jī)械作業(yè)中液壓系統(tǒng)操作科學(xué)合理性、對(duì)機(jī)械人員定期進(jìn)行專項(xiàng)培訓(xùn)等，降低液壓系統(tǒng)故障發(fā)生概率，充分關(guān)注液壓系統(tǒng)故障實(shí)踐診斷與排除，對(duì)促進(jìn)工程項(xiàng)目穩(wěn)定順利開(kāi)展，預(yù)防管控工程安全事故，具有非常重要的作用。

1? 機(jī)械液壓系統(tǒng)故障產(chǎn)生原因及故障特征

機(jī)械液壓系統(tǒng)作為工程機(jī)械作業(yè)安全保障的核心環(huán)節(jié)，承擔(dān)著工程設(shè)備動(dòng)臂等關(guān)鍵部位的運(yùn)行管控以及機(jī)械設(shè)備專向的重要任務(wù)。隨著工程項(xiàng)目規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及工程引入現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備種類、數(shù)量的不斷增加，液壓系統(tǒng)的需求量與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也與日俱增，但在實(shí)踐操作中，液壓系統(tǒng)負(fù)責(zé)人員專業(yè)水平參差不齊，由于操作人員理論知識(shí)與實(shí)踐操作能力有限，在機(jī)械正常使用中經(jīng)常出現(xiàn)因操作失誤或使用誤區(qū)等情況，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障[1]。如操作人員對(duì)于密封冷卻用液壓油、潤(rùn)滑用液壓油等并沒(méi)有清晰的認(rèn)識(shí)，對(duì)于相關(guān)油類的使用說(shuō)明并不明確，在使用中出現(xiàn)亂用、摻用等行為，使得液壓油出現(xiàn)變質(zhì)，造成液壓系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的腐蝕，嚴(yán)重影響機(jī)械設(shè)備的使用壽命。另外，工程施工通常是在環(huán)境較為惡劣的區(qū)域，機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)備孔隙中不可避免的會(huì)進(jìn)入大量的灰塵顆粒，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部機(jī)件產(chǎn)生損耗，為系統(tǒng)故障的發(fā)生埋下隱患。圖1為液壓系統(tǒng)示意圖。

受工程施工區(qū)域等因素影響，機(jī)械液壓系統(tǒng)工作環(huán)境通常較為惡劣，加上系統(tǒng)經(jīng)常處于連軸轉(zhuǎn)狀況，工作時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致系統(tǒng)故障情況頻發(fā);而液壓系統(tǒng)本身屬于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、管控難度系數(shù)較高的系統(tǒng)，需要同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)液壓、機(jī)械與電氣等多項(xiàng)關(guān)聯(lián)裝置，所以在實(shí)踐使用中經(jīng)常出現(xiàn)多種機(jī)件故障同時(shí)發(fā)生的情況;由于液壓機(jī)件與工作介質(zhì)均是在封閉油路環(huán)境中運(yùn)轉(zhuǎn)，該種故障特征極大地增加了故障診斷與排除的困難系數(shù)。

2? 機(jī)械液壓系統(tǒng)故障診斷原則

2.1 避免盲目性拆卸? 受專業(yè)技術(shù)能力、操作經(jīng)驗(yàn)等因素影響，部分技術(shù)人員在發(fā)現(xiàn)機(jī)械液壓系出現(xiàn)故障以后，在尚未明確清故障發(fā)生具體原因的情況下，就盲目性的將液壓系統(tǒng)機(jī)件進(jìn)行拆卸。這種情況下，技術(shù)人員并沒(méi)有規(guī)劃設(shè)計(jì)出針對(duì)性的故障解決方案，無(wú)法及時(shí)有效的進(jìn)行故障診斷排除，加上系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)件精密度非常高，極易在盲目拆卸中導(dǎo)致連帶部位出現(xiàn)故障，影響整個(gè)工程機(jī)械系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使得工程無(wú)法按期高質(zhì)量竣工。如在對(duì)液壓系統(tǒng)安全閥進(jìn)行拆卸時(shí)，要根據(jù)設(shè)備額定指標(biāo)要求進(jìn)行操作[2]。

2.2 嚴(yán)格落實(shí)操作規(guī)范? 為了避免對(duì)故障診斷工程的質(zhì)量與工期等造成負(fù)面影響，液壓系統(tǒng)在實(shí)踐操作中要嚴(yán)格執(zhí)行工程實(shí)踐操作規(guī)范條例，確保工程機(jī)械各項(xiàng)操作均符合操作要求。同時(shí)，在液壓系統(tǒng)故障診斷與檢修時(shí)，要依照相關(guān)規(guī)范原則進(jìn)行，避免出現(xiàn)診斷不明確、不規(guī)范情況。

2.3 確保操作環(huán)境整潔? 由于液壓系統(tǒng)機(jī)件多為精密性元件，灰塵顆粒會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)件的正常功能，所以在對(duì)出現(xiàn)故障的液壓系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)件拆卸過(guò)程中，要重視操作環(huán)境的清潔控制工作，務(wù)必要保證檢修環(huán)境的無(wú)塵化、潔凈化，將故障機(jī)件再損傷率降至最低，確保故障診斷、排除的高效性。

3? 機(jī)械業(yè)系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析

現(xiàn)階段我國(guó)工程使用機(jī)械設(shè)備所需的液壓系統(tǒng)中，常見(jiàn)的液壓系統(tǒng)故障可以歸納為以下幾種：

3.1 液壓系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)問(wèn)題? 油泵供油不足、油箱液位過(guò)低、油質(zhì)太差、泵轉(zhuǎn)向錯(cuò)誤、密封件出現(xiàn)泄露情況、油路堵塞、油溫過(guò)高、溢流閥設(shè)置不到位等問(wèn)題，導(dǎo)致機(jī)械液壓系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2 液壓系統(tǒng)元件問(wèn)題? 當(dāng)發(fā)生油泵供油不足、油質(zhì)太差、泵轉(zhuǎn)向錯(cuò)誤、油路堵塞等問(wèn)題時(shí)，會(huì)增大系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷，元器件磨損率提高，摩擦越來(lái)越嚴(yán)重，就會(huì)導(dǎo)致泵、馬達(dá)、閥門(mén)、儀表等元器件發(fā)生損壞，使整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題。

3.3 液壓系統(tǒng)原理問(wèn)題? 在生產(chǎn)泵時(shí)，泵的加工原理和運(yùn)行原理不合理，以及裝配發(fā)生誤差，會(huì)導(dǎo)致故障發(fā)生的概率。將這種泵應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，產(chǎn)生控制閥芯異常、供油不足等問(wèn)題。

3.4 液壓系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)效率問(wèn)題? 一旦出現(xiàn)摩擦阻力變化、潤(rùn)滑油效果較差、壓力脈沖過(guò)低或過(guò)高、空氣進(jìn)入系統(tǒng)、閥門(mén)出現(xiàn)異常、泄露現(xiàn)象嚴(yán)重等問(wèn)題，會(huì)使系統(tǒng)無(wú)法高效運(yùn)轉(zhuǎn)，出現(xiàn)諸多系統(tǒng)故障問(wèn)題。

4? 診斷技術(shù)分析

4.1 依靠?jī)x器診斷? 在液壓系統(tǒng)中使用儀器來(lái)顯示系統(tǒng)的壓力、流量、泄露度、溫度、噪聲等數(shù)據(jù)信息，最終通過(guò)信息分析判定結(jié)果。常用儀器一般分為專用儀器、通用儀器、綜合儀器等多個(gè)類別，而診斷方式通用分類有聲學(xué)診斷方式、震動(dòng)診斷方式、鐵鋪記錄方式等，以聲學(xué)診斷方式為例，通過(guò)對(duì)聲波的波形圖分析，依據(jù)聲波頻率的波動(dòng)幅度，診斷液壓系統(tǒng)的故障情況，實(shí)現(xiàn)了在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與事故預(yù)防[3]。

4.2 依據(jù)經(jīng)驗(yàn)診斷? 液壓機(jī)械高級(jí)技師人員通過(guò)常規(guī)診斷儀器的檢查，并結(jié)合自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障具體類型以及故障位置的準(zhǔn)確判斷。相對(duì)于利用現(xiàn)代化科技技術(shù)進(jìn)行液壓系統(tǒng)故障診斷進(jìn)而得出診斷結(jié)果的方式，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行故障有效診斷是更為方便快捷的診斷方式，但該種診斷結(jié)果依據(jù)性較低，只能適用一般故障類問(wèn)題。通常情況下經(jīng)驗(yàn)診斷技術(shù)從以下四個(gè)方面展開(kāi)：

第一，數(shù)據(jù)測(cè)量。通過(guò)對(duì)液壓系統(tǒng)中某個(gè)特定點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，并將所得測(cè)量數(shù)據(jù)與機(jī)件正常運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋源藖?lái)判斷液壓系統(tǒng)是否發(fā)生故障，通常適用于定向測(cè)量、抽樣檢測(cè)、預(yù)防監(jiān)測(cè)等方面。

第二，經(jīng)驗(yàn)判斷。液壓機(jī)械高級(jí)技師人員可以采用望、聞、問(wèn)、聽(tīng)、摸等手段，并結(jié)合個(gè)人長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，來(lái)準(zhǔn)確判斷液壓系統(tǒng)發(fā)生故障具體類型以及故障位置。一般解釋為：一，望，即通過(guò)觀察液壓系統(tǒng)內(nèi)部元件的異常情況，如元件是否出現(xiàn)磨損、油質(zhì)質(zhì)量與液位高度是否符合標(biāo)準(zhǔn)、液壓油是否出現(xiàn)泄露情況等;二，聞，經(jīng)驗(yàn)豐富的高級(jí)技師人員能夠通過(guò)聞液壓油等的氣味，準(zhǔn)確判斷特定液壓系統(tǒng)故障，如通過(guò)氣味判斷液壓系統(tǒng)油路所用油是否出現(xiàn)品質(zhì)下降進(jìn)而影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)、軸承與油泵是否存在燒焦的味道等;三，問(wèn)，在實(shí)踐操作中可以通過(guò)與操作人員之間的技術(shù)作業(yè)問(wèn)答互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)故障的進(jìn)一步診斷，如機(jī)械設(shè)備實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、元件具體磨損程度、機(jī)械設(shè)備維修保養(yǎng)問(wèn)題等;四，聽(tīng)，絕大部分液壓系統(tǒng)機(jī)件故障均會(huì)伴隨異常聲響，所以細(xì)心傾聽(tīng)系統(tǒng)機(jī)件作業(yè)聲音，可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的及時(shí)診斷，如傾聽(tīng)液壓系統(tǒng)管路是否有振動(dòng)現(xiàn)象、馬達(dá)和油泵是否有異響、溢流閥是否有異常等;五，摸，通常情況下，機(jī)械設(shè)備在出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)伴隨高溫情況，可以通過(guò)觸摸設(shè)備表層溫度判斷設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，如元件是否過(guò)熱、油溫是否過(guò)熱、振動(dòng)頻率是否過(guò)快等。

第三，數(shù)據(jù)分析。這種方法是依托系統(tǒng)數(shù)據(jù)、元器件數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)等，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行綜合分析，并與實(shí)際運(yùn)行液壓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)測(cè)量進(jìn)行橫向比對(duì)研究，從而明確診斷液壓系統(tǒng)發(fā)生故障類型以及具體位置。

第四，故障邏輯圖。將故障列在故障圖頂端，將每個(gè)元器件可能發(fā)生的故障依次列在其下層，形成對(duì)應(yīng)故障邏輯圖，在故障邏輯圖上進(jìn)行比對(duì)分析，最終確定液壓系統(tǒng)發(fā)生故障情況與具體位置。但這種方法存在一定的局限性，通常適用于大型液壓系統(tǒng)與較為繁雜的液壓系統(tǒng)的故障診斷[4]。

4.3 人工智能診斷方式? 將專家經(jīng)驗(yàn)以及具體診斷方法輸入到人工智能設(shè)備中，再將液壓系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到過(guò)人工智能設(shè)備，進(jìn)而模擬液壓系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，分析液壓系統(tǒng)發(fā)生的故障以及具體位置。這種技術(shù)智能化程度高、故障判斷準(zhǔn)確性高、分析速度快，所以發(fā)展前景較為廣闊，能更好的應(yīng)用到液壓系統(tǒng)故障診斷領(lǐng)域。

5? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，受工程施工環(huán)境、液壓系統(tǒng)內(nèi)部機(jī)件故障診斷難度等因素影響，液壓系統(tǒng)故障診斷與實(shí)際排除較為困難，所以在實(shí)踐操作中，相關(guān)技術(shù)人員必須要增強(qiáng)自身業(yè)務(wù)操作能力，深化液壓系統(tǒng)故障診斷研究，貫徹執(zhí)行液壓系統(tǒng)規(guī)范要求，根據(jù)液壓系統(tǒng)故障診斷原則與實(shí)際情況，不斷提高故障診斷排除綜合技能，確保工程系統(tǒng)正常有序運(yùn)轉(zhuǎn)。

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