煤油氣相干燥罐液壓系統故障分析

彭一男

(保定天威保變電氣股份有限公司,河北 保定 071000)

0 引言

一般的液壓系統由液壓泵、換向閥、節流閥和電氣控制等組成。液壓系統出現故障，從外觀不易看清故障點，且故障多樣復雜。日常維修時，要看懂液壓原理圖，分析其工作過程，運用基本的液壓故障診斷方法進行維修。本文以某煤油氣相干燥罐過橋液壓系統為例，闡述了液壓系統常見故障分析方法。

1 液壓系統故障特點

某煤油氣相干燥罐液壓系統主要由液壓泵、換向閥、節流閥和電氣控制等部分組成，故障通常表現為接觸不良、傳動無力等。一旦出現故障就會導致設備運行不正常甚至停止運轉，液壓系統故障有以下特點[1]：

(1) 故障比較隱蔽，不易發現，點檢時不易發現。液壓系統的故障大多位于系統的內部，平時點檢時，只看外表都沒有任何問題，這就對檢修人員的專業素質提出很高要求。

(2) 故障多樣、復雜。液壓系統一般布局緊湊，有的甚至為模塊化結構，其內部的零件相互連接，往往一個零件出現故障會同時影響其他零件。液壓系統出現相似故障表象,但原因會有多個，對維修人員技能要求高，需要快速判定故障范圍，避免盲目拆檢造成工作量加大。

(3) 故障處理簡單。判定液壓系統故障后，處理會相對容易，只需更換損壞件即可完成修理。對于液壓系統維修，分析判斷非常重要，這需要掌握專業知識的同時還應具備豐富的現場維修經驗。

2 液壓系統故障主要分析診斷方法

對于一般的液壓系統故障，首先詢問設備操作者,最近是否更換過液壓油及牌號, 過濾網是否定期清洗，以及故障出現前是否對系統壓力、流量等進行過調整。

其次對照液壓系統圖排查系統壓力、油位是否滿足設備使用要求；用手摸電機、油箱和閥體等溫度是否過高及油缸和管路有無振動等；聽液壓泵有無異響，液壓閥有無異常振動等[2]。

接著，在系統壓力不足時，首先排除油位、溢流閥、液壓泵是否異常，其次判斷油缸是否內漏。

3 液壓系統故障的預防

3.1 防止液壓油溫度過高

各控制閥、泵、油缸運行溫度應該保持在一定范圍內，一般液壓油溫度在30 ℃～80 ℃左右，溫度過高或過低都會影響整個液壓系統的運行。液壓系統設計時，為了防止油溫過高，在考慮環境溫度、工作頻次等因素的同時，一般選用回油風冷器、獨立循環散熱器、水冷散熱裝置來降低油溫。油溫過高，液壓油黏度下降，將導致泵及閥件潤滑不良、內漏增大、橡膠件老化等，控制油溫可以延長液壓系統的使用壽命。

3.2 保證液壓油的油質及油位

液壓油是液壓系統中重要的工作媒介，要求耐壓、減磨、抗氧化。在戶外工作且溫差較大的地方，應注意更換不同黏度的液壓油。平時應保證液壓油油質、油位，同時添加液壓油時應保證不同品牌、型號的液壓油不混用。更換液壓油時應清理油箱，檢查過濾網。設備運行時，還應時刻保證液壓油的清潔，定期更換呼吸器[3]。液壓系統內部的零件尤其是閥組精度極高，任何細小的雜質都會影響其正常運行，造成閥芯磨損、卡阻等。

3.3 防止空氣混入液壓油中

液壓系統中的液壓油是不可以壓縮的，系統進入空氣會形成空穴現象。系統壓力高時，因為氣體是可以壓縮的，所以液壓系統中的氣泡在壓力的作用下會急速壓縮，使得整個系統出現巨大的噪聲和局部發熱等，導致部分零部件受損或者溫度升高，嚴重時會造成整個系統的癱瘓。

在平時檢修設備時應注意查看油泵連接處的密封，不能有滲漏油現象。同時應注意檢查吸油濾芯，避免吸油阻力過大形成空穴。最后應檢查回油管的位置，回油管一定要深入液壓油油面以下，防止空氣進入。平時要觀察設備運行時油液的高度，不是觀察設備靜止狀態油液的高度，這點在檢查液壓升降車時尤為重要。

4 常見液壓設備故障診斷實例

4.1 簡介

某煤油氣相干燥罐是處理變壓器的重要設備，罐門過橋是連接罐體和外部軌道的橋梁，通過過橋的起升、降落來實現導軌的連接，過橋降落到罐體時，軌道和罐體連接，平車順利進出；過橋起升后，罐體和軌道脫開，給罐門平移留出位置。所以過橋的正常起升、降落是整個干燥罐能否正常運行的第一步。研究分析過橋故障，對整個干燥罐有著重要意義。

該液壓系統通過按鈕的簡單操作來實現過橋的升降，并能停止在任何一個位置。

過橋的液壓原理圖如圖1所示，由齒輪泵1(型號CBT-E310)提供系統壓力，系統額定壓力為16 MPa，工作壓力為12 MPa。由溢流閥2調節系統壓力，由換向閥3換向，由液壓單向閥4提供自鎖，使過橋能停在任何位置。由節流閥5調節流量，用來調節過橋起升、降落的速度，使其起升和降落速度平緩，減小沖擊。

1-齒輪泵;2-溢流閥;3-換向閥;4-單向閥;5-節流閥;6-液壓缸

過橋實物如圖2所示，軌道兩端各設置2個銷軸實現過橋的旋轉，2個起升油缸在兩側軌道下部，受力情況如圖3所示，其起升力臂為100 mm，起升力臂過小，如銷軸及孔磨損會導致設計力臂變化、旋轉阻力增大，進而引起過橋起升困難。系統設計壓力達到5 MPa時過橋就能正常運行。

圖2 過橋實物

圖3 過橋受力分析

此過橋液壓系統出現故障主要表現在兩方面：①過橋降落速度過快，每次降落，過橋直接掉落在罐體上，沒有任何緩沖，其沖擊力對過橋整體結構影響較大，導致過橋機械結構部分焊點開焊，若在補焊時，補焊的焊點沒有按照原始位置補焊，會導致整個過橋受力發生變化，進而造成過橋起升困難；②過橋每次起升，油缸向上移動，但油缸的力不能將過橋抬起，必須人為輔助抬升(過橋起升10 cm)后才能正常起升。

4.2 故障分析

首先通過觀察判定油箱的油質、油位。打開油箱呼吸孔，用自用的內窺鏡觀察油液，油液比較清亮，目測滿足設備使用要求。再聽液壓泵運轉聲音基本正常，電機三相平衡，查看管道連接也沒有滲漏。故其主要問題還是運行沖擊過大以及起升不正常。所以，基本排除了油質、滲漏、電機等方面的原因。

4.2.1 過橋下降過快

在調試節流閥沒有效果后，初步懷疑是節流閥損壞，不能調節流量，從而導致過橋下降速度太快。在更換同型號的節流閥后，速度還是稍快，不是很理想。下一步是排除油缸內漏。拆卸檢查油缸內漏工作量較大，通過斷開油缸進出口軟管的方法判斷油缸是否內漏。具體步驟為：將油缸降到最低，油液回油箱，拆卸油缸下端軟管，手動控制換向閥，油缸上腔給油，觀察油缸下口沒有液壓油流出，判斷油缸活塞密封正常，無內漏[4]。

排除節流閥故障。節流閥的節流形式一般有進口節流、出口節流和旁通節流。對于一般負載，進口節流和出口節流的負載特性曲線是一致的，但對于負值負載，就必須使用出口節流。過橋下降時，油缸除了要克服活塞下降的負載，還要克服整個過橋的重力，屬于負值負載，應采用出口節流，這樣才能使過橋下降速度更柔和，不至于產生過大沖擊。在更換節流閥時，應注意安裝方向，但實際操作的過程中，對于安裝方向的判定都局限在通過銘牌位置來判斷安裝方向。此次更換的節流閥更換了廠家,在安裝時,還是按照銘牌的方向判定安裝方向，沒有注意閥芯內部特征,導致新節流閥的安裝方向與設計方向相反，形成了進口節流。通過翻轉節流閥重新安裝，過橋下降的速度變得平穩。

通過此次故障處理，得出有些品牌疊裝式液壓閥有上下兩種安裝方式，不同安裝方式得到不同的液壓動作，尤其是更換閥門品牌時，不能單純靠銘牌位置判定閥門方向，而要看實際的安裝方向，這點在實際操作時應尤為注意。

通過對油缸密封的檢查以及對節流閥的分析，解決了液壓過橋下降過快的問題。

4.2.2 過橋起升困難

過橋起升困難最主要的原因是過橋轉軸磨損，轉軸受力不均勻，阻力大，起升力矩小造成的。

根據理論計算，此過橋約有5 MPa的壓力就能正常起升，系統壓力雖然能調節到9 MPa(略小于設計工作壓力12 MPa)，但由于起升力矩小，過橋稍微不正或者4個轉軸直線度誤差大，都會導致起升阻力大，過橋無法抬起。

首先調整轉軸，給4個轉軸噴潤滑劑，降低其摩擦因數，試車效果不明顯。為了使4個轉軸受力均勻，不發生卡澀，將4個轉軸拆卸，并將轉軸直徑減小2 mm，試車時過橋微微抬起，但還是需要人力輔助。

對于系統壓力不能達到設計要求12 MPa，首先檢查了溢流閥，發現溢流閥閥芯卡澀，密封不嚴。更換后，仍不能達到12 MPa。接著拆檢液壓泵與電機，發現聯軸節緩沖墊已經破損(見圖4)。緩沖墊雖然損壞，但這并不是系統壓力不能建立的原因，分析原因確定為齒輪泵異常造成系統壓力低。更換齒輪泵后，將工作壓力調至12 MPa，過橋能正常起升。

圖4 損壞的聯軸節緩沖墊

5 小結

針對煤油氣相干燥罐過橋的故障，通過觀察法，首先應排除油質、油位和各控制閥門是否有問題，再分析缸體是否有內漏，以減少不必要的工作量。在閥門和缸體都沒有問題時，應當考慮閥的結構是否適用以及系統壓力是否滿足設備老化磨損的工況。在實際操作中一定要保證液壓傳動系統的正常運行，加強對液壓傳動系統的關注，將液壓傳動系統的檢修、排查和保養等工作落實到每日的基礎行程當中。這樣即使出現了問題也可以進行最快速的處理，給出最正確的解決方法，不至于漫無目的、無從下手，導致錯過最佳的維修時期，從根本上保證設備的正常運行，從而獲得經濟效益的最大化。