煤礦機(jī)電設(shè)備中液壓系統(tǒng)的故障診斷與維護(hù)技術(shù)

白立剛 王連玉 王 魁

（兗礦能源集團(tuán)股份有限公司濟(jì)寧三號(hào)煤礦，濟(jì)寧 272069）

隨著煤礦行業(yè)的發(fā)展，液壓系統(tǒng)在機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用日益廣泛，在提高設(shè)備性能和效率方面發(fā)揮了重要作用。然而，由于工作環(huán)境的惡劣和設(shè)備的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，液壓系統(tǒng)容易受到各種故障的影響，不僅會(huì)導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)和生產(chǎn)損失，還可能對(duì)礦工的人身安全造成威脅。因此，研究煤礦機(jī)電設(shè)備液壓系統(tǒng)的故障診斷與維護(hù)技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 煤礦機(jī)電設(shè)備液壓系統(tǒng)的組成

液壓系統(tǒng)是一種利用液體傳遞能量的系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于煤礦機(jī)電設(shè)備。其基于Pascal 定律，即液體在封閉容器內(nèi)均勻傳遞壓力。液壓系統(tǒng)主要由液壓泵、液壓缸、液壓馬達(dá)、液壓閥、油箱、液壓濾清器、接頭和管路等元件組成。這些元件的設(shè)計(jì)和性能直接影響液壓系統(tǒng)的效率和功能。液壓系統(tǒng)的核心是液壓泵，液壓泵通過(guò)機(jī)械作用將液體（通常是專用的液壓油）吸入并加壓，然后將高壓液體輸送到系統(tǒng)中。泵的主要類型有齒輪泵、柱塞泵和螺桿泵等，都以某種方式增加了液體的壓力。液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件包括液壓缸和液壓馬達(dá)，其中液壓缸用于將液體能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械運(yùn)動(dòng)。當(dāng)高壓液體進(jìn)入缸體時(shí)，液壓缸的活塞會(huì)受到推力執(zhí)行線性運(yùn)動(dòng)。液壓馬達(dá)與液壓缸類似，但它是將液體能量轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通常用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)設(shè)備，如輸送帶、風(fēng)扇和液壓機(jī)械臂。液壓閥可以控制液體的流動(dòng)方向、流量和壓力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的精確控制。不同類型的閥門起著不同的作用，例如方向控制閥用于控制液體的流向，溢流閥用于控制系統(tǒng)的壓力，比例閥用于實(shí)現(xiàn)精確的流量控制等。油箱是儲(chǔ)存液壓油的容器，通常包括過(guò)濾器、油位指示器和冷卻器等附件。保持液壓油的質(zhì)量和溫度對(duì)于系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。液壓濾清器用于去除液壓油中的雜質(zhì)和污染物，以保護(hù)系統(tǒng)元件免受損害。定期更換濾清器元素是維護(hù)液壓系統(tǒng)的重要步驟。液壓系統(tǒng)中使用的管路和接頭必須具備足夠的強(qiáng)度和密封性，以確保液體不泄漏，并能夠承受高壓。管路和接頭的選擇與安裝對(duì)于系統(tǒng)的性能和可靠性至關(guān)重要[1]。

2 煤礦機(jī)電設(shè)備液壓系統(tǒng)的常見(jiàn)故障與診斷

2.1 壓力不穩(wěn)定或過(guò)高

首先，油液污染是導(dǎo)致壓力不穩(wěn)定的常見(jiàn)原因之一。油液中的雜質(zhì)和污染物會(huì)堵塞閥門、液壓缸和管道，干擾油液的正常流動(dòng)，導(dǎo)致壓力波動(dòng)和不穩(wěn)定。其次，液壓泵的問(wèn)題可能導(dǎo)致壓力不穩(wěn)定。液壓泵的內(nèi)部損壞、磨損或泄漏會(huì)導(dǎo)致泵性能下降，進(jìn)而影響系統(tǒng)的工作壓力。再次，閥門故障。閥門是液壓系統(tǒng)中的重要組件，用于控制油液流動(dòng)和壓力分配。如果閥門出現(xiàn)內(nèi)部損壞、卡滯或泄漏，將影響壓力的穩(wěn)定性。最后，油液溫度過(guò)高可能導(dǎo)致壓力升高。在高溫條件下，油液的黏度降低導(dǎo)致泄漏增加，同時(shí)會(huì)使系統(tǒng)的工作壓力變得不穩(wěn)定[2]。

2.2 泄漏問(wèn)題

泄漏問(wèn)題通常表現(xiàn)為液壓系統(tǒng)中的油液從管路、接頭或密封元件中流出。泄漏點(diǎn)可能位于油缸、閥門、管路連接處和油封等部位。泄漏的原因包括密封件老化、損壞，管路連接處松動(dòng)或磨損，油缸內(nèi)部部件磨損等。為了診斷泄漏問(wèn)題，可以采取以下措施。首先，仔細(xì)觀察液壓系統(tǒng)的外部，尋找任何可能的油液跡象，包括油滴、污漬和濕潤(rùn)區(qū)域。檢查系統(tǒng)的各個(gè)部位，特別是連接處和密封處。其次，使用紙巾或棉布輕輕擦拭可能的泄漏點(diǎn)，以檢查是否有油液殘留，有助于確定漏油點(diǎn)的具體位置。最后，詳細(xì)檢查泄漏點(diǎn)，查看密封件是否受損或老化，管路連接處是否松動(dòng)，油缸內(nèi)部是否存在磨損或損壞的部件。確定泄漏位置后，可能需要進(jìn)一步拆解和檢查，以找出泄漏的根本原因。

2.3 閥門和執(zhí)行元件故障

閥門和執(zhí)行元件故障直接影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行和性能，因此了解其故障原因及診斷技術(shù)對(duì)于維護(hù)煤礦機(jī)電設(shè)備的液壓系統(tǒng)至關(guān)重要。閥門故障包括閥芯卡住、密封件失效、閥體損壞或堵塞等，可能導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的液壓流量受阻，影響執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)。為了診斷閥門故障，可以使用壓力檢測(cè)儀器來(lái)檢查液壓系統(tǒng)中的壓力變化，以確定是否存在閥門堵塞或泄漏。通過(guò)仔細(xì)觀察閥門的動(dòng)作和聲音，也有助于故障診斷。執(zhí)行元件故障包括油缸漏油、活塞卡住、密封失效或液壓馬達(dá)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)等，可能導(dǎo)致液壓系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)部件無(wú)法正常工作。為了診斷執(zhí)行元件故障，可以通過(guò)觀察運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)作來(lái)檢查是否存在異常。此外，可以使用壓力檢測(cè)儀器來(lái)檢測(cè)油缸的壓力變化，以確定是否存在泄漏或卡住問(wèn)題[3]。

2.4 液壓油污染與氣泡問(wèn)題

液壓油污染是一個(gè)廣泛存在的問(wèn)題，指液壓油中存在各種雜質(zhì)、固體顆粒和污染物的情況。污染物可能是灰塵、金屬屑、水分、瀝青質(zhì)等。當(dāng)存在油污染問(wèn)題時(shí)，液壓元件和閥門可能會(huì)損壞，因?yàn)轭w粒和污染物可以引起摩擦和磨損，進(jìn)而影響系統(tǒng)的工作效率。瀝青質(zhì)等污染物可能導(dǎo)致沉積物的積累，影響油的流動(dòng)性，從而降低系統(tǒng)的性能。為了診斷油污染問(wèn)題，通常需要進(jìn)行油質(zhì)分析，包括檢查液壓油的顏色、清晰度以及使用光譜分析來(lái)確定污染程度。

氣泡問(wèn)題是液壓系統(tǒng)中的常見(jiàn)故障。氣泡通常由液壓油中的空氣或其他氣體引入系統(tǒng)，可能導(dǎo)致系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定、振蕩和性能下降。為了診斷氣泡問(wèn)題，可以采取多種方法。首先，要檢查液壓油箱的油位，因?yàn)榈陀臀豢赡軙?huì)造成氣體被吸入系統(tǒng)。其次，檢查密封件是否漏氣。密封件的損壞或老化可能會(huì)導(dǎo)致氣體進(jìn)入液壓系統(tǒng)。最后，排除氣體吸入點(diǎn)是確定氣泡來(lái)源的關(guān)鍵步驟。通過(guò)仔細(xì)檢查和維修，可以有效解決氣泡問(wèn)題，確保液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3 煤礦機(jī)電設(shè)備液壓系統(tǒng)的維護(hù)與預(yù)防性保養(yǎng)

3.1 定期檢查和維護(hù)計(jì)劃的制定

定期檢查和維護(hù)計(jì)劃有助于提前識(shí)別潛在問(wèn)題，減少不必要的停機(jī)時(shí)間，降低維修成本，并延長(zhǎng)液壓系統(tǒng)的壽命。首先，制定定期檢查和維護(hù)計(jì)劃是為了確保液壓系統(tǒng)的長(zhǎng)期可靠性和性能穩(wěn)定。計(jì)劃的制定需要考慮設(shè)備的使用頻率、工作環(huán)境、生產(chǎn)負(fù)荷以及壓力和溫度等因素。通常，液壓系統(tǒng)的制造商會(huì)提供建議性的維護(hù)計(jì)劃，但是最好根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。其次，定期檢查包括對(duì)液壓系統(tǒng)各個(gè)部件的視覺(jué)檢查、測(cè)量和測(cè)試。這些部件包括液壓泵、閥門、油箱、管道、油缸和密封件等。通過(guò)檢查液壓油的質(zhì)量、流量、壓力和溫度等參數(shù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題。此外，需要檢查油液泄漏、氣泡和異物是否存在以及管路和連接件的緊固狀態(tài)。再次，維護(hù)計(jì)劃需要確保所有液壓系統(tǒng)部件和元件得到及時(shí)的維修和更換，包括定期更換液壓油和濾芯、清洗和潤(rùn)滑關(guān)鍵部件、緊固螺栓和接頭以及更換磨損或受損的密封件和軟管。定期維護(hù)有助于防止故障的發(fā)生，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，并提高系統(tǒng)的性能。最后，維護(hù)計(jì)劃應(yīng)具體明確責(zé)任人員和時(shí)間表，確保維護(hù)工作按計(jì)劃執(zhí)行。同時(shí)，要建立詳細(xì)的維護(hù)記錄，記錄包括每次維護(hù)的日期、維護(hù)內(nèi)容、使用的零部件和維護(hù)人員的簽名。這些記錄不僅有助于跟蹤系統(tǒng)的歷史維護(hù)情況，還可以為未來(lái)的維護(hù)提供有用的參考[4]。

3.2 液壓系統(tǒng)清洗和過(guò)濾

液壓油起到傳遞壓力、潤(rùn)滑和密封的關(guān)鍵作用，因此保持液壓油清潔和系統(tǒng)內(nèi)部無(wú)雜質(zhì)至關(guān)重要。首先，液壓系統(tǒng)的清洗是確保系統(tǒng)內(nèi)部元件和管道干凈的關(guān)鍵步驟。新的液壓系統(tǒng)在安裝前應(yīng)進(jìn)行清洗，以去除制造和運(yùn)輸過(guò)程中可能產(chǎn)生的雜質(zhì)、碎屑和殘留物。系統(tǒng)清洗通常涉及采用特定的清洗劑和工具沖洗系統(tǒng)內(nèi)部，并確保所有管道和元件沒(méi)有殘留的雜質(zhì)。清洗后系統(tǒng)應(yīng)經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)呐艢獬绦?，以確保氣泡不會(huì)進(jìn)入液壓油。其次，液壓系統(tǒng)的過(guò)濾是維護(hù)液壓油清潔的關(guān)鍵步驟。過(guò)濾器是用于去除液壓油中雜質(zhì)、顆粒和污染物的裝置。液壓系統(tǒng)通常配備有多個(gè)不同級(jí)別的過(guò)濾器，包括粗濾器和細(xì)濾器。粗濾器用于去除較大的顆粒，而細(xì)濾器用于去除微小的顆粒和污染物。定期檢查和更換過(guò)濾器是確保系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要措施，這是因?yàn)檫^(guò)濾器在過(guò)濾液壓油時(shí)會(huì)逐漸堵塞，降低流量和系統(tǒng)性能。最后，液壓系統(tǒng)清洗和過(guò)濾的頻率和方法應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的使用情況和工作環(huán)境確定。在惡劣條件下，工作系統(tǒng)可能需要進(jìn)行更加頻繁的清洗和過(guò)濾。同時(shí)，應(yīng)定期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的液壓油質(zhì)量，通過(guò)取樣和分析來(lái)評(píng)估油的清潔度和性能。如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)維護(hù)和修復(fù)系統(tǒng)。

3.3 液壓油的更換與管理

液壓油是液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)，不僅傳遞壓力和動(dòng)力，還具有冷卻、潤(rùn)滑和密封等重要功能。因此，保持液壓油的質(zhì)量并進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓芾碇陵P(guān)重要。首先，定期更換液壓油。隨著時(shí)間的推移，液壓油會(huì)受到污染、氧化和磨損等影響，影響其性能。定期更換液壓油可以有效去除污染物和降解產(chǎn)物，確保系統(tǒng)保持高效運(yùn)行。更換液壓油的頻率取決于系統(tǒng)的使用情況和工作環(huán)境，通常需要根據(jù)制造商的建議執(zhí)行。其次，液壓油的管理包括儲(chǔ)存和處理。液壓油應(yīng)存儲(chǔ)在干燥、清潔和溫度穩(wěn)定的環(huán)境中，以防止污染物進(jìn)入。此外，定期檢查油箱和油濾器，確保沒(méi)有積聚雜質(zhì)和污垢，并維持油箱中的油位在適當(dāng)范圍內(nèi)。管理液壓油的過(guò)程中，還應(yīng)注意遵守環(huán)保原則，妥善處置廢棄的液壓油，以減少對(duì)環(huán)境的不良影響。最后，選擇適當(dāng)?shù)囊簤河?。根?jù)系統(tǒng)的要求和工作條件，選擇合適的液壓油類型和黏度等級(jí)非常重要。應(yīng)仔細(xì)研究制造商的建議和液壓油的性能參數(shù)，以確保選用的液壓油與系統(tǒng)兼容，并滿足其性能要求[5]。

3.4 密封件和軟管的維護(hù)

首先，密封件的維護(hù)是保持液壓系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。密封件用于防止液壓油泄漏，同時(shí)起到防止污染物進(jìn)入系統(tǒng)的作用。定期檢查密封件的狀態(tài)和性能，包括密封圈、O 形圈和密封墊等，以確保它們不存在磨損、損壞或老化現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題都應(yīng)立即更換，以防止泄漏和系統(tǒng)性能下降。其次，軟管的維護(hù)同樣重要。液壓系統(tǒng)中的軟管用于傳遞液壓油和連接各個(gè)液壓元件。這些軟管通常承受高壓和高溫，因此容易受到磨損和老化的影響。定期檢查軟管的外觀和性能，包括裂紋、變形和滲漏等。如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)立即更換受損的軟管，以防止泄漏和系統(tǒng)故障。最后，密封件和軟管的正確安裝是維護(hù)的關(guān)鍵。必須確保密封件正確安裝并緊固，扭緊軟管的連接處，以防止松動(dòng)和泄漏。此外，使用適當(dāng)?shù)囊簤河秃蜐?rùn)滑劑，以延長(zhǎng)密封件和軟管的使用壽命。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，液壓系統(tǒng)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用不可避免會(huì)伴隨各種故障風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)深入研究和采用有效的維護(hù)與診斷技術(shù)，可以最大限度降低風(fēng)險(xiǎn)，提高設(shè)備的可靠性和安全性。在未來(lái)的研究中，還需要繼續(xù)探索新的技術(shù)和方法，為液壓系統(tǒng)的維護(hù)和故障診斷提供更多創(chuàng)新性的解決方案。