几例与流体工作介质有关的设备故障维修

李国进

处理设备故障，大家习惯于从设备部件本身机械原理、结构、材料、刚度、强度、精度、磨损、变形情况或从外部环境(如温湿度、振动、负载情况)去分析查找问题，容易忽略与其机械部件紧密配合工作的流体介质的质量状况。从分析流体工作介质的pH值、黏度、流量、压力、牌号、工作温度等入手，也可查出一些故障的根本原因。

一、空气循环热处理电炉工作中零件料框自己缓慢下降

美国产8m空气循环热处理电炉约使用了两年，工作中时常出现零件料框自己缓慢下降现象，同时出现料框高度错误报警并停机的故障。检修时发现，控制油路的一个单向阀的阀芯锥体密封面出现粗糙的环状带，故更换或修复单向阀。但修复或更换单向阀阀芯后最多能维持3～5个月，之后又出现相同故障，于是又修复或更换，如此反复，很长时间以来无法找到故障根本原因。

由于环境温度较高，要求液压油阻燃、液压油闪点高，因此采用特殊的磷酸脂液压油。使用时间较长后油液酸性化，pH值过低，腐蚀单向阀密封锥面，单向阀不能完全密封产生泄漏，从而使料框升降油缸在料框重力作用下缓慢下落。

定期取样化验油液pH值，当pH＜7时，必须尽快更换同型号液压油，从此该设备再没有出现上述故障现象。

二、瑞典ABB公司77000t橡皮囊液压成型机换热器漏油

启动设备工作，在油液通过热交换器管路循环搅拌升温过程中，回路中板式热交换器的换热片间漏出大量蓖麻液压油。刚开始怀疑是换热片间的密封圈坏了，打算拆卸分解热交换器后检查更换密封圈。但在用热水清洗换热片上残存的油时，发现蓖麻油在10℃以下的气温下非常黏，流动性极差，而在20℃的温水中却很快溶化，流动性很好，于是怀疑是由于环境温度过低引起蓖麻油黏度过大、流动性变差，导致换热器漏油。

时值深冬，泵房内空气加热器损坏，10多天都未开动使用设备。泵房内环境温度过低，液压蓖麻油黏度过高，流动性变差，致使板式换热器中残存的蓖麻油堵塞液压油换热通路，泵工作时换热循环回路油压过高，超过了换热器密封件能承受的压力，从而导致蓖麻油从板式换热器的换热片之间泄漏出来。

拆卸分解热交换器，用70℃左右的清水浸泡清洗掉附着在换热片上残存的蓖麻油。组装好热交换器，恢复好热交换回路。修复泵房电加热器，并将泵房环境温度加热至20℃左右并保持12h以上。再正常启动设备，设备正常工作，再未出现换热器漏油现象。

三、冷冻库压缩机电机定子绕组频繁烧毁

曾经在5～6年内，-80℃胶液冷冻库压缩机电机定子绕组，每隔3～6个月就击穿一次，先后分别怀疑过绕组漆包线质量问题、电网尖峰电压冲击击穿、压缩机液击等，但一直找不到压缩电机绕组烧毁的真正原因。

南方空气潮湿（尤其在夏季），维修工人往压缩机内加装氟里昂时，未将氟里昂介质进行除湿干燥处理，未将压缩机、蒸发器、连接管路中的水汽用氮气去除干净。在高温下，部分氟里昂与混杂其中的水汽结合发生化学反应，生成腐蚀性极强的氢氟酸（HF），腐蚀溶解浸泡在其中的压缩机电机定子线圈漆包线，导致线圈绝缘破坏，线圈匝间耐压逐渐降低，最终产生压缩机电机线圈匝间短路而烧毁电机。

每次向压缩机里加注氟里昂制冷介质之前，一定要将压缩机、蒸发器、连接管路中的水汽用氮气去除干净，并将氟里昂制冷剂本身进行干燥处理，并定期检查压缩机上制冷剂视窗颜色的变化。经这样处理修复的压缩机电机绕组，再没有出现击穿烧毁现象。

四、静力试验液压泵站多台泵与电机联结花键频繁损坏

飞机全机静力试验液压泵站上，有同型号的5台意大利ATOS定量叶片泵。投入使用半年后，多台泵相继出现噪声振动过大、输出压力不稳、高压上不去等故障。检修时发现电机与泵之间的花键轴齿均已严重损坏。更换花键轴后，仅运行了几个月，相同故障又重复出现。又怀疑泵与电机之间的联结结构有问题，打算重新设计联结结构。但此时有人提出，泵站中的液压油可能有问题。新泵站油箱按习惯加入的是YH-10航空液压油，而新泵站进口意大利油泵要求液压油为32号或46号抗摩液压油，实际在用的液压油黏度远低于泵要求的黏度。因此，叶片泵叶片与缸体之间无法形成具有足够润滑和阻尼作用的油膜，油液中产生大量气泡，叶片冲击过大，输出油压不稳，泵的输入转轴冲击振动过大，使泵与电机联结的内外花键之间来回撞击，花键齿损坏。

将原YH-10航空液压油，更换成具有较高黏度和具有耐磨性的HM-32液压油，至今该设备运行正常。

五、数控机床三个坐标分别出现伺服电机负载率过大

KV1400D三坐标数控机床，加工零件尺寸超差。首先检查各伺服电机负载率变化情况，发现Y轴负载率静态时40%～60%，动态时达70%以上。正常情况下，该类贴塑滑轨机床的负载率一般静态应＜20%。进一步查找Y轴负载过重原因，检查电气伺服驱动参数和伺服模块，经反复试验、对换对比，故障依然，可以排除电气系统问题。检查Y轴丝杠轴承、导轨等机械系统状况，没有发现问题。在查找Y轴负载过重原因的过程中，时而又出现X轴负载明显增加，之后不久又出现Z轴负载率增加。整个排故分析断断续续进行了大约一年时间，结果始终未找到原因。最后发现导轨润滑油加错，所加油液抗磨抗剪性能差，无防爬性能，滑动导轨运动副之间油膜抗极压强度低，导轨副之间摩擦阻力增大，导致伺服电机负载率过大。

将集中式润滑泵中的油，更换为L-HG 68液压导轨油后，让润滑泵连续供油，并使各导轨来回运动多次，使新油充分到达导轨各处。之后检查各轴伺服电机负载率情况，负载率均在20%以下，一般在10%～18%之间。此后机床加工零件合格，运转正常。

六、数控五面龙门铣床出现X轴负载电流过大且剧烈波动

TS4312德国产数控五面龙门铣床，机床安装交付时各项精度非常高，零件加工精度也高。但使用半年多后，机床时常出现X轴负载电流过大报警，检查X轴伺服电机电流变化情况，发现电流波动剧烈，且伴有X轴工作台爬行现象。检查X轴静压导轨精度，发现直线度等均严重超差。机床X轴导轨驱动均为三面静压结构，对直线度等几何精度要求较高，对床身导轨变形非常敏感。

检查发现机床地基沉降，床身变形，X轴导轨变形，直线度超差。X轴闭式三面静压导轨运动副之间、蜗杆蜗母副之间间隙过大、且不均匀，静压油液在静压腔中的泄漏过大，导致工作台、蜗杆蜗母副之间不能悬浮，工作台与床身导轨之间产生接触摩擦，X轴运动阻力过大。因此，X轴伺服电机负载电流过大且波动剧烈。

由于该机床机械结构非常复杂，维修操作空间狭窄，无法完全恢复机床床身导轨的直线度等几何精度，只能通过加大静压油供给流量（更换更大流量的油泵），同时提高油液黏度的办法(更换高黏度液压油)来补偿由于机械变形、磨损导致的静压腔泄漏量过大引起的静压压力不足、不稳问题。经这样处理后，该设备一直工作至今。

七、数控铣床主轴电机严重发热故障

XK715三坐标数控机床在大修改造时，修磨主轴锥孔，更换主轴轴承。装机试运行，主轴运行声音正常，但主轴温升较快，尤其在高速时发热严重。

查找出的原因是，新员工缺乏主轴维修经验，主轴轴承中加注的润滑脂过满。主轴高速旋转时，大量润滑脂被甩出，润滑脂无去路，使轴承内外圈之间的润滑液形成一个高压油区，使润滑液摩擦增加，致使主轴轴承发热、温升加快。

重新清洗主轴轴承，控制润滑脂加注量，加注量为满量的1/2～2/3，同时让润滑脂填实轴承滚珠(柱)、滚道。重新运行主轴，主轴在低速、高速下运行声音正常、温升正常。

八、数控瓦楞磨床X轴滚珠丝杆螺母副运行噪声过大

机床自安装交付使用半年后，逐渐出现X轴滚珠丝杆螺母副运行噪声过大现象，“哗哗哗…”的响声，随着时间的推移，响声越来越大。

分解、拆卸X轴滚珠丝杆螺母副，发现每个滚珠表面都十分粗糙，有许多呈黑褐色的凹坑。刚开始分析估计是滚珠的质量问题，另外怀疑是由于滚珠丝杠的预紧力调得过大，致使滚珠承受的接触应力过大而产生的机械剥蚀现象。更换了新滚珠后，没有多久又出现相同故障。之后又更换了一套新的德国原装滚珠丝杠螺母副，使用时间稍长了一些，但随着使用时间的延长，噪声还是越来越大。该机床工作原理有点类似于平面磨床，对工作台运动的X轴没有定位精度要求，因此，X轴丝杠副的噪声不存在对机床加工精度的影响。

进一步分析原因认为，机床强力磨削产生大量夹杂有金属粉末的磨料沙泥，加上两台各11kW的冷却液泵产生高压大流量冷却液冲刷磨削区，使带金属粉末的大量磨料沙泥进入X轴导轨丝杠防护罩中，X轴频繁来回运动，加上防护罩的防水层磨损，大量冷却液进入到X轴导轨与丝杠的循环润滑油液中。X轴导轨丝杠润滑油，由于掺入冷却液而很快乳化、变酸(pH＜7)。由于生产任务不饱满，机床时常闲置一周以上，残存在丝杠螺母滚珠与滚道之间的酸化润滑油，在滚珠与滚道之间形成原电池，使滚珠滚道产生电化学腐蚀，表面腐蚀出许多呈黑褐色的凹坑，使X轴滚珠丝杠螺母副在运动过程中产生异常噪声。

由于该故障为机床设计原因造成，很难从根本上解决问题，只能采取一些简单可行的办法来减缓故障的发生。具体措施是在导轨防护罩上增加一层软PVC塑料，以减少磨料沙泥对防护罩的破坏，在机床固定防护罩上增加一套抽风除湿装置，以减小磨削加工区域产生的水雾。经常检查X轴润滑油状况，发现有乳化变质趋势，立即予以更换。保持每天开机并运动各坐标轴，以防止残存的酸化润滑油由于长期静止而产生原电池，从而避免电化学腐蚀现象的发生。

这里应注意，钢铁材料的零部件如果是氧化腐蚀，其表面应呈红褐色(红色)。如果是电化学腐蚀，其表面应呈黑褐色（黑色）。所以，从被腐蚀表面颜色的不同，可以分析出是发生了什么样的腐蚀，从而采取相应对策。