礦山機(jī)械液壓系統(tǒng)故障診斷分析

李紅林++李先龍++朱紹旭++孫偉

摘 要：由于煤礦生產(chǎn)環(huán)境較為惡劣，礦山機(jī)械容易因煤塵、瓦斯、礦壓等因素遭到破壞。作為礦山機(jī)械的重要組成部分，液壓系統(tǒng)由于密封需求，故障多見于系統(tǒng)內(nèi)部，隱蔽性強(qiáng)，因此不利于故障診斷與處理。結(jié)合棗莊大興礦業(yè)有限責(zé)任公司的生產(chǎn)條件與筆者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本文分析了礦山機(jī)械液壓系統(tǒng)常見故障類型與原因，在此基礎(chǔ)上介紹了三種診斷方法，對診斷液壓故障具有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：礦山機(jī)械 液壓系統(tǒng) 故障診斷

中圖分類號：TD40 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（b）-0078-01

液壓系統(tǒng)故障表現(xiàn)形式多種多樣，是多種因素共同作用的結(jié)果，它不像其他機(jī)械故障那么直觀明顯，往往具有很強(qiáng)的隱蔽性，因此增加了診斷難度。我司根據(jù)礦山的具體情況，采用正確的診斷與維修技術(shù)，從而保證了液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。以下將對液壓系統(tǒng)常見故障類型及原因進(jìn)行分析。

1 液壓系統(tǒng)故障類型及原因分析

（1）液壓系統(tǒng)壓力不足。液壓系統(tǒng)壓力不足主要由幾方面導(dǎo)致：①液壓泵供油不充分或泵內(nèi)堵塞嚴(yán)重；②液壓泵損壞或泵轉(zhuǎn)向反向；③液壓密封系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏；④油箱油位過低或液壓油粘度過高，造成液壓泵抽取油液困難；⑤溢流閥調(diào)定值低或失效，造成系統(tǒng)補(bǔ)油不足。

（2）系統(tǒng)發(fā)熱嚴(yán)重。由于泵性能差、液壓油粘度大、系統(tǒng)壓力值設(shè)定過高、潤滑不到位、冷卻器效果不佳等因素造成的液壓系統(tǒng)溫度過高，容易導(dǎo)致零部件發(fā)熱變形，進(jìn)而改變零部件工作狀態(tài)下的配合空隙和接觸方式，增加了系統(tǒng)運(yùn)行的工作阻力，最終導(dǎo)致液壓閥嗆死。同時由于溫度升高所導(dǎo)致的潤滑油膜變薄，容易導(dǎo)致泵、馬達(dá)等精密部件過度接觸磨損，容易縮短其使用壽命。

（3）液壓系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。表現(xiàn)為供壓時而快時而慢，甚至出現(xiàn)跳動等現(xiàn)象。主要原因?yàn)椋孩佥S承、齒輪等部件潤滑不良或內(nèi)有異物，導(dǎo)致摩擦阻力系數(shù)大；②液壓泵抽取油液時伴隨著空氣吸入，導(dǎo)致供壓不正常；③壓力脈沖較大，溢流閥調(diào)定值不正常。

（4）存在氣穴與氣蝕。因?yàn)橛蜏剡^高、油粘度過大及油液自身發(fā)泡、泵自吸性能低、吸油阻力大、油箱液面低、密封失效或接頭松動、件結(jié)構(gòu)及加工質(zhì)量造成的氣穴與氣蝕。

（5）噪音較大。其原因有幾下方面：①由于螺絲與聯(lián)軸節(jié)松動，機(jī)械系統(tǒng)振動產(chǎn)生噪音；②由于抽取油液過程中伴隨空氣吸入導(dǎo)致氣穴出現(xiàn)，空氣振動而產(chǎn)生噪音；③吸油管阻力過大產(chǎn)生噪音；④電機(jī)與液壓泵不同心而摩擦產(chǎn)生噪音。

（6）控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障。表現(xiàn)形式有如下幾種：①在控制系統(tǒng)中輸入信號后，液壓裝置不執(zhí)行操作，可能為伺服放大器和電液伺服閥出現(xiàn)問題而導(dǎo)致；②在控制系統(tǒng)中輸入信號后，執(zhí)行元件只在某一方向執(zhí)行操作，可能為傳感器與伺服器間的反饋信號發(fā)生故障；③液壓裝置執(zhí)行操行時出現(xiàn)振蕩或嚴(yán)重滯后于輸入信號，可能為傳感信號和伺服放大信號不穩(wěn)定、執(zhí)行元件與運(yùn)動機(jī)構(gòu)存在間隙、油路中夾帶空氣、運(yùn)動部件摩擦過大等綜合因素所致。

2 故障診斷技術(shù)與應(yīng)用

2.1 儀器診斷技術(shù)

所謂儀器診斷技術(shù)，是指通過儀器與計(jì)算機(jī)分析液壓系統(tǒng)所反饋的壓力、溫度、噪音、流量、振動、元部件傳感速度等數(shù)據(jù)和信號來判斷是否出現(xiàn)故障。一般來說，液壓故障診斷儀器按使用類型可分通用型、專用型及綜合型，隨著技術(shù)的發(fā)展，診斷儀器正朝著智能化、精準(zhǔn)化、便攜化、多功能、高效率方向發(fā)展。目前所知的儀器診斷技術(shù)有鐵譜記錄法、震動診斷法、聲學(xué)診斷法、熱力學(xué)診斷法等。我司應(yīng)用較多的為震動診斷法，該方法在軸承檢測中具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，信號分析與處理簡單直觀，因此診斷效果較好，在液壓故障診斷中得到了廣泛應(yīng)用。我們知道，不同元件都有各自的故障特征頻率，因此，可根據(jù)振動信號的頻率分析判斷是否有元件發(fā)生故障和確定元件損壞的部位。

2.2 主觀診斷技術(shù)

所謂主觀診斷技術(shù)，是指維修人員通過多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)或利用前人的工作總結(jié)，并借助簡易儀器診斷手段，來判斷分析故障類型、故障發(fā)生源及故障成因。此種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是簡便易行，適應(yīng)性強(qiáng)，但可靠程度不高，屬于較簡單的定性分析。目前主觀診斷技術(shù)具有如下幾個分支。

（1）直覺經(jīng)驗(yàn)法。維修人員通過觀察、側(cè)聽、觸摸、聞氣味等方式，憑借感觀和經(jīng)驗(yàn)來分析判斷故障原因。觀察的內(nèi)容包括液壓系統(tǒng)是否存在漏液情況、液壓系統(tǒng)是否運(yùn)行穩(wěn)定、壓力是否正常、執(zhí)行元件是否運(yùn)行有力等。聽的內(nèi)容包括泵和馬達(dá)運(yùn)行時是否存在噪音、軟管及彎管等管道是否存在空氣振動聲等。觸的內(nèi)容包括液壓系統(tǒng)的溫度變化、系統(tǒng)部件的振動大小等。聞的內(nèi)容包括泵、馬達(dá)內(nèi)部是否有異味、油液是否變質(zhì)等。通過這些方式可初步了解液壓系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，為設(shè)備維護(hù)與故障處理奠定基礎(chǔ)。

（2）參數(shù)測量法。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)回路中的某些運(yùn)行參數(shù)，與正常情況相比，會發(fā)生一定的偏差，通過比較分析這些參數(shù)的偏差值可以確定故障發(fā)生源，這種方法適用于在線潛在故障預(yù)測。

（3）堵截法。初步判斷液壓故障后，在液壓回路中選擇堵截點(diǎn)，觀察堵截部位的壓力、流量等參數(shù)變化，從而判斷故障產(chǎn)生原因和發(fā)生源。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是快速準(zhǔn)確，但涉及的堵截工具較多，工序也較為復(fù)雜，因此使用時較為麻煩。

（4）邏輯分析法。指根據(jù)元件、系統(tǒng)、設(shè)備三者邏輯關(guān)系和故障現(xiàn)象，通過研究液壓原理圖和元件結(jié)構(gòu)進(jìn)行邏輯分析，找出故障發(fā)生部位。

2.3 智能診斷技術(shù)

智能診斷技術(shù)指通過計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、專家經(jīng)驗(yàn)與診斷知識的交叉運(yùn)用，模擬人腦機(jī)能對信息進(jìn)行采集、處理、分析，從而判斷故障產(chǎn)生原因。目前智能診斷技術(shù)包括專家系統(tǒng)診斷法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)診斷法模糊診斷法、灰色系統(tǒng)診斷法等，前者在故障診斷中最為為常見。基于人工智能的專家診斷系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)模仿在某一領(lǐng)域內(nèi)有經(jīng)驗(yàn)的專家解決問題的方法，將故障現(xiàn)象輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入現(xiàn)象及知識庫中知識推算出故障原因，并提出維修或預(yù)防措施。

3 結(jié)語

液壓系統(tǒng)是礦山機(jī)械的重要組成部分，直接決定了機(jī)械設(shè)備的可靠穩(wěn)定性，對于保障礦山安全作業(yè)也具有重要意義。我公司根據(jù)礦山機(jī)械管理辦法，采取了一系列措施來加強(qiáng)管理液壓系統(tǒng)，從而保證了系統(tǒng)穩(wěn)定性，在今后的實(shí)踐中還應(yīng)該積極探索和應(yīng)用先進(jìn)診斷技術(shù)，以加強(qiáng)故障診斷的準(zhǔn)確性、便利性和智能性。

參考文獻(xiàn)

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