液壓原理圖故障診斷法在某裝備液壓系統(tǒng)排故中的應(yīng)用

歐海英，李曉宇，楊茂勝，胡文婷

(海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)，山東青島 266041)

現(xiàn)代部隊(duì)裝備多為機(jī)電液一體化的系統(tǒng)，其中液壓系統(tǒng)是其中較為復(fù)雜的系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)排故能力是部隊(duì)目前急需提高的維修能力之一。

對裝備液壓系統(tǒng)而言，由于液壓管道內(nèi)油液處于流動狀態(tài)，液壓元件的內(nèi)部情況和密封件的損壞情況不易被察覺到，這給工作人員進(jìn)行診斷維修帶來了巨大的困難。同時(shí)，根據(jù)部隊(duì)調(diào)研，裝備保障人員的液壓理論知識薄弱，導(dǎo)致排故能力不強(qiáng)。液壓系統(tǒng)故障診斷常用的方法有液壓原理圖故障診斷法、主觀診斷法、基于數(shù)學(xué)模型與信息處理診斷法和智能診斷法等［1－2］。本文探討適合裝備保障人員掌握且實(shí)用的液壓原理圖故障診斷法，旨在提高裝備保障人員的液壓系統(tǒng)排故能力。

1 液壓原理圖故障診斷法

基于液壓系統(tǒng)原理圖的故障診斷方法是通過讀圖分析系統(tǒng)的重要工作部件和主要控制回路，在深刻理解系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)故障現(xiàn)象，反推故障原因的方法。某資深維修工程師講到，在故障診斷中，最基本、最重要的就是讀圖能力。

1.1 如何讀圖

現(xiàn)在不少裝備保障人員都會表現(xiàn)出讀識液壓圖能力不足。所謂讀識液壓圖能力就是能將液壓原理圖中的各種符號、線條，還原成真實(shí)的液壓元件和管路，明確各元件在系統(tǒng)中的作用和整個(gè)系統(tǒng)工作原理的能力。圖紙是技術(shù)交流的語言，看不懂液壓原理圖，就難以進(jìn)行液壓系統(tǒng)的故障診斷。因此，培養(yǎng)裝備保障人員的讀識液壓圖能力是液壓系統(tǒng)故障診斷的核心問題。根據(jù)文獻(xiàn)［3］中所列的方法，某裝備液壓原理圖讀圖的基本方法和步驟如下。

步驟1，了解系統(tǒng)。某裝備液壓系統(tǒng)要完成的工作任務(wù)是為執(zhí)行機(jī)構(gòu)升起、放下提供動力;要達(dá)到的工作要求為油液流量大、控制精度高、響應(yīng)速度快、可靠性高;要實(shí)現(xiàn)的工作循環(huán)如圖1所示。

圖1 某裝備液壓系統(tǒng)工作循環(huán)

步驟2，初步分析。首先初步瀏覽整個(gè)原理圖，確定組成元件，包括油泵機(jī)組、油箱總成、蓄能器總成和閥臺總成;然后可將系統(tǒng)元件按照能源元件(電機(jī)、液壓泵提供動力)、執(zhí)行元件(液壓缸用來升起某裝置)、控制調(diào)節(jié)元件(液壓泵上的定壓閥和電磁溢流閥作為安全閥，是系統(tǒng)的壓力控制元件，閥臺內(nèi)的電磁球閥和插裝閥是方向和速度控制元件)以及輔助元件(油箱存儲油液、蓄能器是輔助供能的裝置)的順序和分類列寫出來，分析元件功能。

步驟3，整理和簡化油路。某裝備液壓原理圖比較復(fù)雜，特別是控制油路部分，插裝閥之間連線交錯(cuò)，而插裝閥［4］往往是很多裝備保障人員所不熟悉的，并且為了實(shí)現(xiàn)同樣的功能，使用插裝閥時(shí)要比采用普通液壓閥的個(gè)數(shù)多，因此使回路變得復(fù)雜。簡化油路時(shí)，用普通的液壓閥等效代替插裝閥，如圖2所示。

圖2 插裝閥等效為方向閥或節(jié)流閥

插裝閥用等效的液壓閥代替，并去掉了對系統(tǒng)工作原理分析影響不大的輔助元件，使液壓圖大為簡化。整理簡化后重新繪制某裝備等效的液壓原理圖如圖3所示。

圖3 某裝備液壓系統(tǒng)原理圖簡化

步驟4，分析系統(tǒng)。某裝備液壓系統(tǒng)只有液壓缸一個(gè)執(zhí)行元件，液壓油源結(jié)構(gòu)和組成相對較簡單，因此不再劃分子系統(tǒng)。用簡化后的液壓圖進(jìn)行系統(tǒng)工作原理分析，過程將簡單得多。某裝備升起回路簡化油液流向圖如圖4所示。

步驟5，總結(jié)系統(tǒng)特點(diǎn)。從系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理上進(jìn)行總結(jié)，某裝備液壓系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上是通過使用蓄能器實(shí)現(xiàn)短時(shí)間給液壓缸供給大量油液，同時(shí)利用插裝閥通流面積大的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了液壓缸活塞桿的快速伸出和縮回;采用響應(yīng)快、不易發(fā)生液壓卡滯的電磁球閥控制插裝閥的啟閉來實(shí)現(xiàn)液壓缸活塞桿的快速可靠的方向控制;采用改變插裝閥的通流面積實(shí)現(xiàn)對液壓缸活塞桿的速度控制，最終實(shí)現(xiàn)裝備控制精度高、響應(yīng)速度快、可靠性高的工作要求。

圖4 升起回路簡化油液流向圖

1.2 故障診斷

通過對某裝備液壓原理圖的解讀，對某裝備液壓系統(tǒng)的工作原理有了較深刻的理解，那么如何基于液壓原理圖進(jìn)行故障診斷呢?

盡管某裝備液壓故障不易發(fā)現(xiàn)與檢測，表現(xiàn)形式也多種多樣，但通過對大量故障診斷實(shí)例統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，諸多故障之間都有類似之處，從性質(zhì)上來說可分為3類:壓力異常、速度異常與動作異常。足夠的壓力是驅(qū)動負(fù)載的必要條件，壓力不足將造成無法驅(qū)動運(yùn)動部件或驅(qū)動乏力，壓力波動較大將造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)斷斷續(xù)續(xù)。速度異常將會導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作緩慢或過快，主要是由于液壓油管、快速接頭處及密封件附近的泄漏引起的。動作異常可能是各種控制閥出現(xiàn)故障。

針對這3類故障現(xiàn)象，從整個(gè)液壓原理圖中分離出與該故障有關(guān)的局部回路原理圖，使問題盡可能簡單，有針對性地進(jìn)行分析，從而有利于故障定位;其次列舉故障的可能原因與位置;最后進(jìn)行逐個(gè)排查。

1)壓力異常。從某裝備簡化液壓原理圖可以看出，控制系統(tǒng)壓力的部件主要包括液壓泵(含液壓泵的定壓閥)、溢流閥(作為系統(tǒng)的安全閥)和蓄能器組(含安全截止閥和卸壓閥)。因此某裝備壓力異常需從這3個(gè)部件上找原因。譬如，裝備無法建壓，可能是定壓閥調(diào)定錯(cuò)誤或電機(jī)接線反相使油泵無法泵油，或者是溢流閥主閥芯或先導(dǎo)閥芯卡滯使系統(tǒng)瀉荷，或蓄能器組的卸壓閥打開使系統(tǒng)瀉荷等。如何排查呢?定壓閥是否調(diào)定錯(cuò)誤只需要擰動定壓閥調(diào)節(jié)螺釘即可確認(rèn)，電機(jī)接線反相只需觀察電機(jī)是否順時(shí)針旋轉(zhuǎn)即可確認(rèn)。蓄能器組的卸壓閥是否打開只需觀察即可確認(rèn)。溢流閥主閥芯或先導(dǎo)閥芯是否卡滯則需要拆卸才能確認(rèn)，然而液壓元器件的拆卸是件復(fù)雜的工作，因?yàn)椴鹦逗笠M(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試、排氣等工作，必須在排查了其他所有可能原因后才能進(jìn)行。同時(shí)某裝備液壓系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留了很多壓力檢測點(diǎn)，若故障現(xiàn)象為壓力低或壓力高，或壓力不穩(wěn)定，可使用壓力表對檢測點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控測出讀數(shù)，與正常值比較分析即可確定引起壓力異常的液壓元件。

2)速度異常。從某裝備升起回路簡化油液流向圖(圖4)可以看出，兩個(gè)節(jié)流閥控制裝置升起速度，若升起速度異常，首先從與兩個(gè)節(jié)流閥等效的插裝閥上找原因。譬如，升起速度慢，可能是插裝閥上的阻尼孔堵塞。當(dāng)然液壓泵壓力不足，液壓缸自身的卡滯或油液內(nèi)泄漏和外泄漏也會發(fā)生升起速度慢的故障。對照圖紙逐個(gè)調(diào)節(jié)各節(jié)流閥、變量泵變量機(jī)構(gòu)，對照執(zhí)行元件的速度范圍值，與設(shè)計(jì)值比較分析即可確定。

3)動作異常。切換每個(gè)電磁球閥，觀察相關(guān)執(zhí)行元件的動作狀態(tài)是否正常，即可找出異常換向閥。

2 結(jié)束語

根據(jù)部隊(duì)調(diào)研，裝備保障人員液壓理論較薄弱，但部隊(duì)對保障人員排故能力要求較高，因此本文重點(diǎn)研究了裝備保障人員解讀液壓原理圖的可操作的方法步驟，提出了如何基于液壓原理圖進(jìn)行故障定位和診斷的方法，對裝備保障人員掌握實(shí)踐中可操作的排故方法、提高裝備保障人員排故能力、保持裝備良好的技術(shù)狀態(tài)和戰(zhàn)備完好性具有重要的軍事意義和經(jīng)濟(jì)意義。

［1］ 孟愛紅，劉相波，晁智強(qiáng)，等.裝甲裝備液壓系統(tǒng)故障診斷策略實(shí)用化研究［J］.液壓與氣動，2008(9):75－78.

［2］ 姚成玉，張熒驛，王旭峰.液壓系統(tǒng)故障樹分析技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］.液壓氣動與密封，2010(8):19－23.

［3］ 李松晶，向東，張瑋.輕松看懂液壓氣動系統(tǒng)原理圖［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

［4］ 朱海，王黎輝.插裝閥式船閘液壓啟閉機(jī)故障診斷系統(tǒng)研究與開發(fā)［J］.中國水運(yùn)，2013(6):95－96.