工程機械液壓系統(tǒng)的現(xiàn)場故障診斷與維修技術(shù)研究

洪方

（中國水利水電第十二工程局有限公司，浙江 杭州 321027）

0 引言

隨著社會和經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的工程建設(shè)也在飛速發(fā)展，并取得了一些突破性的進展。2008年奧運會、上海世博會、新農(nóng)村建設(shè)等一系列重大工程，對促進我國工程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展發(fā)回來重要作用。隨著我國工程建設(shè)的迅速發(fā)展，對工程機械的需求量越來越大，工程機械液化系統(tǒng)現(xiàn)場故障診斷與維修已成為建設(shè)與發(fā)展的一個不可或缺的環(huán)節(jié)。在工程機械中，使用最多的是液壓系統(tǒng)械，其將直接影響著工程機械的工作效率和質(zhì)量。因此，為了保證工程機械的正常運行，應加強對液壓系統(tǒng)的維修，并運用先進的故障診斷技術(shù)，進一步強化延長工程機械的使用壽命。

1 國內(nèi)工程機械液壓系統(tǒng)的維護及故障診斷技術(shù)發(fā)展狀況

在現(xiàn)階段，我國對工程機械液壓系統(tǒng)的維修和故障診斷技術(shù)進行了深入的探討，并得到了良好的發(fā)展。液壓系統(tǒng)在工程機械中起著舉足輕重的作用，對保證工程機械工作的質(zhì)量起著關(guān)鍵作用。由于液壓系統(tǒng)械的結(jié)構(gòu)復雜，其故障診斷也具有較大的繁雜性，由此將使其檢修出現(xiàn)較大的困難。通過對工程機械的調(diào)研和分析，可以發(fā)現(xiàn)大部分的故障都是由液壓系統(tǒng)引起的。20世紀以來，我國一直致力于工程機械液壓系統(tǒng)的維修與故障診斷技術(shù)。在故障診斷中，最常用的方法就是人工智能和轉(zhuǎn)移函數(shù)。在這項技術(shù)的研發(fā)上，得到了北京大學、燕山大學等高校的大力支持。最初的技術(shù)研發(fā)工作還停留在基本的研究階段，主要是對故障的分析和診斷技術(shù)進行了創(chuàng)新。21世紀是一個科技時代，科學技術(shù)日新月異，不斷創(chuàng)新，在引進了計算機技術(shù)以后，運用故障樹方法進行故障診斷，其也已經(jīng)成為工程機械液壓系統(tǒng)維修的一種主要方法。隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，使國內(nèi)工程機械液壓系統(tǒng)的維修與故障診斷技術(shù)得到了極大的發(fā)展。該智能故障診斷方法操作簡便，且具有一定的概率性，可以提高液壓系統(tǒng)械維修的工作效率，由此將值得廣泛推廣運用。期間運用推理原理與模糊數(shù)學相結(jié)合，可以對液壓系統(tǒng)械系統(tǒng)的故障進行更加精確的診斷，進而有效地對其進行優(yōu)化管理。

2 工程機械液壓系統(tǒng)的工作特征和故障類型

2.1 工程機械液壓系統(tǒng)的工作特征

由于工程機械經(jīng)常在戶外作業(yè)，受到暴曬和雨淋的可能性較大，對工程機械的腐蝕也比較嚴重。并且由于施工過程中的工作內(nèi)容千變?nèi)f化，導致工程機械的負荷變化較大，對設(shè)備的磨損和對液壓系統(tǒng)的破壞尤其明顯[1]。目前，工程機械的工作具有以下3個特點：①工程機械的液壓系統(tǒng)具有較大的封閉性，可以在不同的環(huán)境中進行作業(yè)，具有較好的可操作性。②該工程機械的液壓系統(tǒng)具有工作穩(wěn)定、可承受多種壓力、可適應多種機械運行的特點。③工程機械的液壓控制系統(tǒng)具有靈活性，能在施工過程中進行多種作業(yè)，并能適應多種惡劣的工作條件。

2.2 工程機械液壓系統(tǒng)的故障類型

工程機械在使用過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)部件的磨損、系統(tǒng)失效等問題，從而對液壓系統(tǒng)的工作造成嚴重的影響，造成機械的工作能力下降、動作無法恢復等，具體如下：①由于液壓系統(tǒng)本身就是密閉的，如果被損壞，液壓油將會泄漏，同時也將會對周圍的環(huán)境產(chǎn)生較大的污染，而泄漏故障會使設(shè)備的磨損增大，對設(shè)備的性能和質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響，從而使建筑單位的造價也隨之提高。②由于油溫過高，會使液壓油的性能發(fā)生故障，使部件在高溫下發(fā)生變形，從而使設(shè)備的工作精度和效率降低，并且也將對工程設(shè)備的使用造成極大的危害。③由于工程機械的液壓系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，導致液壓系統(tǒng)無法正常工作，同時也將使其出現(xiàn)動力損失現(xiàn)象，從而影響施工進度。④在使用過程中，工程機械液化系統(tǒng)如果出現(xiàn)了一些異常聲響，這些聲響會導致振動加劇，并且對工程設(shè)備的工作環(huán)境造成嚴重的損害，從而對工程的正常運轉(zhuǎn)產(chǎn)生不利的影響。⑤工程機械的發(fā)動機出現(xiàn)了問題，其也會造成工程機械的動力源受到影響，從而影響到整個液壓系統(tǒng)的工作，進而導致整個工程機械出現(xiàn)癱瘓問題，同時也將對工程建設(shè)產(chǎn)生不利影響[2]。

3 工程機械液壓系統(tǒng)的故障診斷步驟

3.1 了解設(shè)備運行狀態(tài)

技術(shù)人員應掌握工程設(shè)備的工作狀況，對其操作狀況有一定的認識，以便對其進行正確的診斷。

3.2 熟悉機械液壓系統(tǒng)的原理

工程機械的液壓系統(tǒng)是不同的，需要熟練掌握其工作原理，熟悉其工作過程中的操作參數(shù)，以便對其進行故障診斷和處理。

3.3 分析診斷故障

通過對液壓系統(tǒng)的壓力等因素的分析，找出故障原因，提高故障處理的效率。

3.4 故障處理

在查明故障原因后，根據(jù)故障原因提出相應的處理措施，確保施工過程簡單、有效，以此更好地達到節(jié)約維護時間和費用的目標，進而使得設(shè)備能夠正常運轉(zhuǎn)，確保施工進度。

4 工程機械液壓系統(tǒng)運行中存在的問題

4.1 在液壓系統(tǒng)運行中空氣和水侵入

在液壓系統(tǒng)工作時，由于油液中的氣體較容易從液力中脫離，流入液力機械系統(tǒng)中，從而導致液力在工作時產(chǎn)生“氣蝕”現(xiàn)象。由于空氣進入液壓系統(tǒng)，較容易使液壓系統(tǒng)產(chǎn)生氧化反應，從而影響到液壓系統(tǒng)的質(zhì)量。在給液壓系統(tǒng)上更換液壓油時，不能充分地將油腔內(nèi)的氣體排出；油泵的油嘴沒有進行密封，由此也將使得油面出現(xiàn)暴露問題。此外，由于液壓系統(tǒng)中的水分含量太高，導致液壓系統(tǒng)部件生銹，進而嚴重影響液壓系統(tǒng)的工作效率[3]。

4.2 液壓油的選擇不合理，液壓系統(tǒng)清洗不干凈

在工程機械液壓系統(tǒng)的工作中，液壓油是液壓系統(tǒng)的主要能源，對液壓系統(tǒng)的工作起著舉足輕重的作用。如果不能合理地選用液壓油，會導致液壓系統(tǒng)失效，從而降低其使用壽命。目前在使用液壓油的時候，由于沒有嚴格的選擇合適的液壓油，導致液壓油在液壓系統(tǒng)中的應用并不理想，反而會給液壓系統(tǒng)的使用帶來危險，進而將直接影響到液壓系統(tǒng)的使用。而且，在清理液壓系統(tǒng)的過程中，由于沒有清洗干凈，也將導致液壓系統(tǒng)中出現(xiàn)大量的間隙和小孔，進而使得大量的固體顆粒進入，導致油路出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。

5 工程機械液壓系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)

5.1 現(xiàn)場常規(guī)診斷技術(shù)

在工程機械液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時，一般都是由技術(shù)人員進行現(xiàn)場故障診斷，這是目前最有效的解決辦法。在現(xiàn)場的常規(guī)診斷中會有以下5個步驟：①檢查液壓系統(tǒng)的油壓、油溫、液壓油的劣化、液壓系統(tǒng)的密封部位有沒有滲漏、機械零部件有沒有破損、零部件有沒有松動、變形等。②通過對液壓系統(tǒng)噪聲的分析，從各種聲響特點中找出相應的故障。例如，尖銳的呼嘯聲是因為空氣進入了液壓系統(tǒng)，而發(fā)出的噠噠聲則是因為過載閥門的壓力太大。期間根據(jù)液壓系統(tǒng)的噪聲判斷其對應的故障種類和程度，將能夠更好地為故障的診斷提供依據(jù)。③對工程機械液壓系統(tǒng)進行故障診斷時，采用的方法也比較簡便、快速。通過觸摸液壓系統(tǒng)，可以感知到系統(tǒng)的振動和油溫，從而實現(xiàn)對故障類型的判定[4]。一般情況下工程機械液化系統(tǒng)油溫度高是因為空氣進入了液壓系統(tǒng)中，而產(chǎn)生振動的原因是因為緊固件的松動以及系統(tǒng)的進氣。④根據(jù)現(xiàn)場操作，判斷出液壓系統(tǒng)是否存在一種或多種故障，從而判斷出故障的范圍，并明確診斷的方向。在液壓系統(tǒng)的故障診斷中，也可以通過更換部件，觀察更換前后的工作情況，判斷出故障點。⑤由于工程機械的內(nèi)燃發(fā)動機是液壓系統(tǒng)的動力源。在液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，應先對其進行檢查，比如，在引擎旁邊聽聽有沒有異常的響聲，也要注意引擎有沒有漏油，排氣口有沒有藍色的煙霧。通過對發(fā)動機的觀測，可以準確地判斷發(fā)動機的失效原因，從而確保發(fā)動機的工作和對液壓系統(tǒng)的供電。

5.2 對換診斷技術(shù)

在工程機械液壓系統(tǒng)的故障診斷中，由于缺乏專業(yè)的診斷儀器，導致液壓系統(tǒng)的故障無法排除，而液壓系統(tǒng)中的許多設(shè)備和零部件都比較復雜，難以拆解，所以可以通過更換可能存在問題的部分，通過對液壓系統(tǒng)的操作，觀察其工作狀況從而判斷出問題的根源。而在實際的交換作業(yè)中，由于技術(shù)人員的要求比較高，且僅限于小型零件，因此存在一些限制。該技術(shù)能較好地保護原有的零件，確保液壓系統(tǒng)的工作。

5.3 儀表測量技術(shù)

隨著科技水平的提高，各類測試設(shè)備的性能也越來越完備，在工程機械液壓系統(tǒng)的故障診斷中，采用儀表測試技術(shù)將能夠使得故障診斷和檢修更加方便高效。期間借助儀表測量技術(shù)也能夠?qū)崿F(xiàn)對液壓系統(tǒng)各個操作參數(shù)進行檢測，并參考正常的數(shù)值范圍來判斷哪個部件發(fā)生了故障。儀表測量技術(shù)通常用于檢測液壓系統(tǒng)的溫度、壓力，并對其進行故障診斷，而無法對工程機械液壓系統(tǒng)的全方位檢測。因此，在使用上依然存在一定的局限性[5]。

5.4 鐵譜分析和智能技術(shù)的結(jié)合

在工程機械的液壓系統(tǒng)維護中，由于造價高昂，導致施工單位的造價上漲。而鐵譜技術(shù)則可以通過檢測油液中的金屬粒子判斷機器的工作狀況，通過對其進行分析和研究，從而找出其失效的原因。該技術(shù)在不影響設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的情況下，能達到零拆裝故障的目的，提高工程機械的工作效率。

6 工程機械液壓系統(tǒng)的現(xiàn)場故障診斷

6.1 液壓故障診斷系統(tǒng)

加強對工程機械液壓系統(tǒng)的日常故障診斷與維護，并總結(jié)出各種故障的表現(xiàn)及處理辦法，從而形成一套較為完備的液壓診斷體系。由于這些故障的診斷與維護都是一線技術(shù)人員和專業(yè)人士的工作成果，在實踐中有較高的參考價值和處理基礎(chǔ)，而隨著技術(shù)人員的不斷改進，其診斷和維護工作也越來越熟練，從而為技術(shù)人員的診斷與維護工作提供了有力的支撐，同時也能夠更好地提高工程機械的維護周期，并且減少建設(shè)單位的建設(shè)費用。

6.2 防止空氣混入

在工程機械的正常工作中，液壓系統(tǒng)中存在著一定的氣體。由于液壓系統(tǒng)壓力的改變，會對裝置產(chǎn)生一定的影響，當氣壓變小時，液壓系統(tǒng)就會把氣體排放出去。該氣體對液壓系統(tǒng)部件的沖擊較大，使其發(fā)出刺耳的響聲。液壓系統(tǒng)中的空氣量越大，產(chǎn)生的氣流沖擊就越大，從而導致設(shè)備的工作穩(wěn)定性降低。而當機械運轉(zhuǎn)不順暢時，也將直接影響到工程機械的正常生產(chǎn)。同時，液壓系統(tǒng)中的氣體也會對裝置進行氧化，加速老化。

6.3 保持液壓油溫

工程機械的液壓系統(tǒng)在工作時會產(chǎn)生一定的溫度，但不能太高，否則會對液壓油的品質(zhì)造成較大的影響，甚至會導致液壓油的泄漏，導致液壓油和管道發(fā)生氧化，對設(shè)備的安全造成較大的威脅。所以，在工程機械的工作中要注意適當?shù)募恿希訌妼σ簤合到y(tǒng)的防護，防止由于高溫而損壞，在實際工作中要根據(jù)戶外的情況，盡量避免在炎熱的氣候條件下進行作業(yè)，在低溫條件下，要對設(shè)備進行長期的熱機作業(yè)，以科學、合理的方式進行作業(yè)。

6.4 防止水混入

工程機械的液壓系統(tǒng)中，大量的水分會導致液壓系統(tǒng)的損傷，從而影響到液壓系統(tǒng)的潤滑，從而影響到工程機械的工作。因此，在日常維護中應盡量避免水流入油缸、油液系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)油水過多，應及時采取過濾措施，以減少油液中的含水率。在實踐中，采用蒸發(fā)法檢測含水量比較簡單快捷，如果在汽化時不會產(chǎn)生水汽，說明液壓油的水分含量較低，能夠正常工作。

6.5 防止內(nèi)燃機故障

工程機械內(nèi)燃機的工作性能對液壓系統(tǒng)的工作有較大的影響。所以，對發(fā)動機進行保養(yǎng)時，應經(jīng)常對發(fā)動機的潤滑油和質(zhì)量進行檢查，以避免在施工過程中由于摩擦造成的機油滲漏。或者由于沒有及時的更換而使機油的效率下降，從而引起引擎的磨損。另外，還需要檢查發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)，看看冷卻水有沒有充足的冷卻水，這是一種非常復雜的工作環(huán)境，較可能會導致冷卻水的腐蝕和滲漏，從而導致發(fā)動機“開鍋”，從而導致發(fā)動機的損壞。

7 結(jié)語

綜上，工程機械液壓系統(tǒng)的失效特征是多種多樣，強化對故障問題的檢測和檢修工作將能夠更好地確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進而延長工程機械使用的整體壽命。在工程機械液壓系統(tǒng)的現(xiàn)場故障診斷與維修技術(shù)運用中，相關(guān)檢修人員需要切實強化自身的專業(yè)知識，持續(xù)改進故障診斷的程序與方法，對檢修技術(shù)進行持續(xù)的創(chuàng)新與優(yōu)化，以保證設(shè)備的工作穩(wěn)定，進而更大限度上提高設(shè)備的工作質(zhì)量與效率。