煤油气相干燥罐液压系统故障分析

彭一男

(保定天威保变电气股份有限公司,河北 保定 071000)

0 引言

一般的液压系统由液压泵、换向阀、节流阀和电气控制等组成。液压系统出现故障，从外观不易看清故障点，且故障多样复杂。日常维修时，要看懂液压原理图，分析其工作过程，运用基本的液压故障诊断方法进行维修。本文以某煤油气相干燥罐过桥液压系统为例，阐述了液压系统常见故障分析方法。

1 液压系统故障特点

某煤油气相干燥罐液压系统主要由液压泵、换向阀、节流阀和电气控制等部分组成，故障通常表现为接触不良、传动无力等。一旦出现故障就会导致设备运行不正常甚至停止运转，液压系统故障有以下特点[1]：

(1) 故障比较隐蔽，不易发现，点检时不易发现。液压系统的故障大多位于系统的内部，平时点检时，只看外表都没有任何问题，这就对检修人员的专业素质提出很高要求。

(2) 故障多样、复杂。液压系统一般布局紧凑，有的甚至为模块化结构，其内部的零件相互连接，往往一个零件出现故障会同时影响其他零件。液压系统出现相似故障表象,但原因会有多个，对维修人员技能要求高，需要快速判定故障范围，避免盲目拆检造成工作量加大。

(3) 故障处理简单。判定液压系统故障后，处理会相对容易，只需更换损坏件即可完成修理。对于液压系统维修，分析判断非常重要，这需要掌握专业知识的同时还应具备丰富的现场维修经验。

2 液压系统故障主要分析诊断方法

对于一般的液压系统故障，首先询问设备操作者,最近是否更换过液压油及牌号, 过滤网是否定期清洗，以及故障出现前是否对系统压力、流量等进行过调整。

其次对照液压系统图排查系统压力、油位是否满足设备使用要求；用手摸电机、油箱和阀体等温度是否过高及油缸和管路有无振动等；听液压泵有无异响，液压阀有无异常振动等[2]。

接着，在系统压力不足时，首先排除油位、溢流阀、液压泵是否异常，其次判断油缸是否内漏。

3 液压系统故障的预防

3.1 防止液压油温度过高

各控制阀、泵、油缸运行温度应该保持在一定范围内，一般液压油温度在30 ℃～80 ℃左右，温度过高或过低都会影响整个液压系统的运行。液压系统设计时，为了防止油温过高，在考虑环境温度、工作频次等因素的同时，一般选用回油风冷器、独立循环散热器、水冷散热装置来降低油温。油温过高，液压油黏度下降，将导致泵及阀件润滑不良、内漏增大、橡胶件老化等，控制油温可以延长液压系统的使用寿命。

3.2 保证液压油的油质及油位

液压油是液压系统中重要的工作媒介，要求耐压、减磨、抗氧化。在户外工作且温差较大的地方，应注意更换不同黏度的液压油。平时应保证液压油油质、油位，同时添加液压油时应保证不同品牌、型号的液压油不混用。更换液压油时应清理油箱，检查过滤网。设备运行时，还应时刻保证液压油的清洁，定期更换呼吸器[3]。液压系统内部的零件尤其是阀组精度极高，任何细小的杂质都会影响其正常运行，造成阀芯磨损、卡阻等。

3.3 防止空气混入液压油中

液压系统中的液压油是不可以压缩的，系统进入空气会形成空穴现象。系统压力高时，因为气体是可以压缩的，所以液压系统中的气泡在压力的作用下会急速压缩，使得整个系统出现巨大的噪声和局部发热等，导致部分零部件受损或者温度升高，严重时会造成整个系统的瘫痪。

在平时检修设备时应注意查看油泵连接处的密封，不能有渗漏油现象。同时应注意检查吸油滤芯，避免吸油阻力过大形成空穴。最后应检查回油管的位置，回油管一定要深入液压油油面以下，防止空气进入。平时要观察设备运行时油液的高度，不是观察设备静止状态油液的高度，这点在检查液压升降车时尤为重要。

4 常见液压设备故障诊断实例

4.1 简介

某煤油气相干燥罐是处理变压器的重要设备，罐门过桥是连接罐体和外部轨道的桥梁，通过过桥的起升、降落来实现导轨的连接，过桥降落到罐体时，轨道和罐体连接，平车顺利进出；过桥起升后，罐体和轨道脱开，给罐门平移留出位置。所以过桥的正常起升、降落是整个干燥罐能否正常运行的第一步。研究分析过桥故障，对整个干燥罐有着重要意义。

该液压系统通过按钮的简单操作来实现过桥的升降，并能停止在任何一个位置。

过桥的液压原理图如图1所示，由齿轮泵1(型号CBT-E310)提供系统压力，系统额定压力为16 MPa，工作压力为12 MPa。由溢流阀2调节系统压力，由换向阀3换向，由液压单向阀4提供自锁，使过桥能停在任何位置。由节流阀5调节流量，用来调节过桥起升、降落的速度，使其起升和降落速度平缓，减小冲击。

1-齿轮泵;2-溢流阀;3-换向阀;4-单向阀;5-节流阀;6-液压缸

过桥实物如图2所示，轨道两端各设置2个销轴实现过桥的旋转，2个起升油缸在两侧轨道下部，受力情况如图3所示，其起升力臂为100 mm，起升力臂过小，如销轴及孔磨损会导致设计力臂变化、旋转阻力增大，进而引起过桥起升困难。系统设计压力达到5 MPa时过桥就能正常运行。

图2 过桥实物

图3 过桥受力分析

此过桥液压系统出现故障主要表现在两方面：①过桥降落速度过快，每次降落，过桥直接掉落在罐体上，没有任何缓冲，其冲击力对过桥整体结构影响较大，导致过桥机械结构部分焊点开焊，若在补焊时，补焊的焊点没有按照原始位置补焊，会导致整个过桥受力发生变化，进而造成过桥起升困难；②过桥每次起升，油缸向上移动，但油缸的力不能将过桥抬起，必须人为辅助抬升(过桥起升10 cm)后才能正常起升。

4.2 故障分析

首先通过观察判定油箱的油质、油位。打开油箱呼吸孔，用自用的内窥镜观察油液，油液比较清亮，目测满足设备使用要求。再听液压泵运转声音基本正常，电机三相平衡，查看管道连接也没有渗漏。故其主要问题还是运行冲击过大以及起升不正常。所以，基本排除了油质、渗漏、电机等方面的原因。

4.2.1 过桥下降过快

在调试节流阀没有效果后，初步怀疑是节流阀损坏，不能调节流量，从而导致过桥下降速度太快。在更换同型号的节流阀后，速度还是稍快，不是很理想。下一步是排除油缸内漏。拆卸检查油缸内漏工作量较大，通过断开油缸进出口软管的方法判断油缸是否内漏。具体步骤为：将油缸降到最低，油液回油箱，拆卸油缸下端软管，手动控制换向阀，油缸上腔给油，观察油缸下口没有液压油流出，判断油缸活塞密封正常，无内漏[4]。

排除节流阀故障。节流阀的节流形式一般有进口节流、出口节流和旁通节流。对于一般负载，进口节流和出口节流的负载特性曲线是一致的，但对于负值负载，就必须使用出口节流。过桥下降时，油缸除了要克服活塞下降的负载，还要克服整个过桥的重力，属于负值负载，应采用出口节流，这样才能使过桥下降速度更柔和，不至于产生过大冲击。在更换节流阀时，应注意安装方向，但实际操作的过程中，对于安装方向的判定都局限在通过铭牌位置来判断安装方向。此次更换的节流阀更换了厂家,在安装时,还是按照铭牌的方向判定安装方向，没有注意阀芯内部特征,导致新节流阀的安装方向与设计方向相反，形成了进口节流。通过翻转节流阀重新安装，过桥下降的速度变得平稳。

通过此次故障处理，得出有些品牌叠装式液压阀有上下两种安装方式，不同安装方式得到不同的液压动作，尤其是更换阀门品牌时，不能单纯靠铭牌位置判定阀门方向，而要看实际的安装方向，这点在实际操作时应尤为注意。

通过对油缸密封的检查以及对节流阀的分析，解决了液压过桥下降过快的问题。

4.2.2 过桥起升困难

过桥起升困难最主要的原因是过桥转轴磨损，转轴受力不均匀，阻力大，起升力矩小造成的。

根据理论计算，此过桥约有5 MPa的压力就能正常起升，系统压力虽然能调节到9 MPa(略小于设计工作压力12 MPa)，但由于起升力矩小，过桥稍微不正或者4个转轴直线度误差大，都会导致起升阻力大，过桥无法抬起。

首先调整转轴，给4个转轴喷润滑剂，降低其摩擦因数，试车效果不明显。为了使4个转轴受力均匀，不发生卡涩，将4个转轴拆卸，并将转轴直径减小2 mm，试车时过桥微微抬起，但还是需要人力辅助。

对于系统压力不能达到设计要求12 MPa，首先检查了溢流阀，发现溢流阀阀芯卡涩，密封不严。更换后，仍不能达到12 MPa。接着拆检液压泵与电机，发现联轴节缓冲垫已经破损(见图4)。缓冲垫虽然损坏，但这并不是系统压力不能建立的原因，分析原因确定为齿轮泵异常造成系统压力低。更换齿轮泵后，将工作压力调至12 MPa，过桥能正常起升。

图4 损坏的联轴节缓冲垫

5 小结

针对煤油气相干燥罐过桥的故障，通过观察法，首先应排除油质、油位和各控制阀门是否有问题，再分析缸体是否有内漏，以减少不必要的工作量。在阀门和缸体都没有问题时，应当考虑阀的结构是否适用以及系统压力是否满足设备老化磨损的工况。在实际操作中一定要保证液压传动系统的正常运行，加强对液压传动系统的关注，将液压传动系统的检修、排查和保养等工作落实到每日的基础行程当中。这样即使出现了问题也可以进行最快速的处理，给出最正确的解决方法，不至于漫无目的、无从下手，导致错过最佳的维修时期，从根本上保证设备的正常运行，从而获得经济效益的最大化。