機械液壓設備泄漏原因分析與處理方法探究

魏洪濤

（萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼有限公司板帶廠，山東 萊蕪 271104）

1 機械液壓設備的概念

工程液壓機械所涉及的范圍包括道路施工工程、建筑建設與養護、起重機械裝卸作業和各種交通運輸工程所需的各項復雜性施工，以及國防科技、航天運輸、能源采集和生產等方面。現代化液壓機械工程作業，經過半個世紀的發展，已拓展為18個大類為核心、4000種以上規格型號綜合化的機械液壓工程系統，不僅能夠充分滿足國內市場，在海外市場也具有相當大的競爭力。

2 造成機械液壓設備泄漏的問題

2.1 設備監控制度落后及處理辦法

國外進行液壓機械故障診斷的先進國家多選擇用電子信息技術作為監控手段，用人工智能技術、現代仿真理論和網絡維修為界點，構建起在線維護平臺、智能管家診斷手段，打破監控人機分離困難的問題。工業化發達國家認為，信息化和智能化可在20世紀90年代以后在工程液壓機械的信息化和智能化方向進行付諸實際使用。如開發的裝載智能機都安裝有人工智能監控系統，用以監控機械內的液壓缸的液面高度、機械液壓油溫和壓力等在內的多項參數。不僅具有故障診斷能力，還可向總機發出報警信息的系統在國外大型無人流水作業時取得優異的故障診斷和作業狀態監控成績。

我國診斷技術多采用傳統人工監控，為此國產的許多大中型機械生產商在吸取國外核心技術的基礎上采用研發了我國特色的液壓設備，如三一、山河智能、山推、一拖、徐工、柳工、中聯、廈工、福田等集團都相繼研究開發了自己的液壓電子監控系統。例如，清華大學土木工程學院的研究院開發了基于三一集團的遠程電子監控故障診斷平系統。面對易燃、易爆的工作運轉情況，及時開展故障會診，將有害物質及時遏制，并對此作出故障的反思總結。液壓缸的重量、體積影響了其慣性力度、功率效率、工作狀態模式，依據此類液壓電子設備可實現大范圍內的無縫快速調控，以及經濟價比高的優點。自2005年以來被廣泛應用于設備監控全自動動力控制系統，創下了工程液壓機械高效率低損失的業績。

2.2 設備外在環境影響大及處理辦法

由于液壓系統本身具有封閉性，在電焊作業的過程中直觀差性比過大的參數易導致其故障多發，金屬容器和運輸管道的隱蔽性低等原因，使得機械液壓系統故障診斷頻率高發。據數據統計，由于人為的操作因素導致在工程作業中56%以上的故障都是由液壓泄漏造成的。因此，如何保證工程機械液壓系統的安全運行，已經達成業界的一個公共安全共識。傳統工業在進行作業時總是忽視設備的管道管理，從而導致設備發生故障時，高速流體對壁管的沖擊過大，摩擦力度不斷加大，在沖刷力度無法人為控制的結果下發生泄漏，造成更大的經濟損失。據統計，工程機械故障發生率中，液壓系統管孔泄漏約占30%～45%，遠高于發動機故障，甚至導致傳動系統故障。而在現實環境中，我國工業多在東北地區，造成設備故障的絕大多數原因中有80%以上的問題來自于壁管凍裂。導致實際維修時間占作業時長10%以上。由此可見，在嚴寒的季節對機械液壓系統進行保障，不僅僅是監測一項工作。更為重要的是，保證液壓缸的價值、液壓系統的正常工作，一個恒溫的作業環境尤為重要。

2.3 維修保障工作的不到位及處理辦法

在工程機械的維修工作中，液壓配件的裝卸不當造成的故障占有很大比例。在液壓缸的故障中由此引發的泄漏問題易發生，由于液壓缸密封件的封閉效果取決于液壓系統的液面壓力，因此作業裝置維修不當容易發生重大故障。在整個液壓系統故障中占比50%或者60%上下。由于零部件長期使用，在容積內部傳動元件過程中，摩擦磨損會導致密封體積擴大進而導致內壓升高，液壓缸內的熱傳遞能量的不斷增強，是導致機械液壓泄漏的必要原因之一。因此為了使液壓缸減少損耗，延長使用壽命，必須長期維修、更換各種密封使用條件高的元件。如缸筒與活塞，活塞與活塞桿，缸筒與端蓋，活塞桿與端蓋之間的結合處發生油漆殘缺，壁管出現毛刺，或者使用了密封件發現有碰傷都要及時更換。但由于機械老化程度快，在裝配時容易發生工人貼合不嚴密，造成元件突發失效，液壓缸內泄漏或外泄漏的情況發生。嚴重時導致環境污染嚴重的問題。對此，在更換全自動、半自動的工程機械配件時，當其嚴格符合液壓系統的規范要求，尤其是當液壓系統動力源損壞時，采用安裝工具要盡量減少液壓閥等銜接部位的管頭數量。對于比較明顯的外泄漏部位可通過使用油脂潤滑減少摩擦損傷。對于內部不易發現的內泄漏，保障工作可以采納改善液壓缸的密封件材料，加大回油管上的流量沖擊力度的安全性，通過檢測液體流速效率來判斷是否存在內泄漏的問題。

2.4 元件材料使用不當及處理辦法

材料腐蝕是液壓系統的常見問題，但是高精度的機械液壓缸格昂貴，在工程系統的串接下，安全運輸無形中增大了系統的壓力，進而易發生損失。可是安裝高精密的元件有利于減少震動引起的泄漏。根據液壓壓力信號的反饋，沖擊力度流量過大的機械使用加工較簡單的原材料比價格昂貴的配件使用壽命更加短暫。然而，根據流體傳動理論可知，液壓缸泄漏會影響液壓缸動態壓力上升速度。因此，設計時適用膨脹效果好、密封效果高，精密系數大的機械液壓設備可能會在液壓缸內泄漏發生故障時將損失降低到最低值。而實際上，我國部分企業采用價格相對便宜的設備，導致泄漏不斷發生。這遠不是壓力信號能夠阻止的。在容易受到液壓控制薄弱的環節更要加大金屬材料的延展極限，減少內部設備損害的影響。另外，通常在箱面的結合處，如何減少壓力是安全信號預防內泄漏故障的一個主要措施。接合面不平整是造成機械液壓設備大泄漏的一個關鍵問題。質量不合格，制造缺陷加大了使用磨損力度，因此使用不合質量的機械液壓設備的故障分析來看，最常見的問題主要是材料組織密度大、壁孔斷裂易出現氣孔等。

通過保養設備的外在特征，如加大潤滑最大值、減少沙眼最小值、保持恒溫值，可有效提高設備的使用頻率值。根據峰值計算，絕大多數故障特征采用一些簡單保養方法，如果使用得當，會取得較好的效果。事實上，平常采用此類方法進行故障診斷多是具有一個直觀分析能力的大型企業。對于企業效益參數值低，分布我國三、四線的工業體系有的還無法采用高精密儀器。可以直接利用的往往是大型企業淘汰的機械液壓設備。面對出現故障，在液壓泄漏問題中許多設備是運行低配件更換的手段，而且更新換代周期緩慢，如二手液壓缸和液壓馬達的重復使用，在作業時依然發生固定的泄漏頻率增大。因此，液壓設備與企業效益掛鉤，推動使用安全性能高的精密儀器，減少機械液壓設備的泄漏，是減少故障的第一注意事項。

3 結語

本文通過系統的討論有關于機械液壓設備泄漏如何應對的一些方法，在排除故障進行模型論述方面采取預防和后續處理開展兩方面的闡述。將工程機械內如何正確使用液壓設備作出了簡單說明。在之后的分段章節中就系統的泄漏處理手段展開了理論基礎，全面地分析了機械設備內部因壓力上升或下降的速率會受到信號處理的影響。因此，在故障診斷處理方法可根據小波變換理論對壓力信號和位移信號分別進行分析。排除故障導致漏量的各種因素，將所得數據歸一化處理。該處理結果有利于指導實際工程應用：利用和處理編程的結合，構建“工程機械液壓缸故障診斷系統”，實現工程機械液壓缸內泄漏故障的有效性實施。

[1]黃志堅，袁周等．液壓設備故障診斷與監測實用技術[M]． 機械工業出版，2005,10．

[2]谷立臣．機械信號處理及應用[M] ．陜西科學技術出版社，2000,7．