液压系统的故障特征与诊断方法分析

姚会军

神华神东煤炭集团开拓准备中心，陕西神木 719315

随着现代化煤矿的发展，机械化水平日益提高，液压系统在煤矿设备中的应用无处不在，起了主导作用。但是，由于设计、制造和使用维护等多中因素的影响，液压元件和液压系统在使用过程中不可避免的要产生故障。因此，设计、制造和使用部门要互相配合，共同努力，保证液压系统正常工作。如果液压系统发生故障，工程技术人员要能够准确判断，迅速排出故障才是根本目的。

在液压系统中，自动化程度越高，发生故障的可能性越大，液压系统中有许多故障于机械、电气系统的故障不同，具有扩散性，即系统中某一元件发生故障往往会导致一系列元件发生故障。因此。如何能对液压系统进行有效检测、可靠维护、及时发现和排除潜在故障，对保证液压系统运行的稳定性具有十分重要的意义。

1 液压系统在各阶段易产生的故障特征

液压系统故障形式和原因较多，要正确地诊断液压系统的故障应熟练掌握液压设备及其系统的工作原理，了解常见液压系统的典型故障及其原因，既有助于选择简便而有效的诊断方法，又利于获得准确的诊断结论。

1）液压系统在不同的运行阶段其产生的故障特征也不尽相同；大致可分三个阶段：新研制的液压设备的系统在调试阶段时所产生的故障；成型设备液压系统在调试阶段时的所产生的故障；C、成熟液压设备在新投入使用和运行中期所产生的故障；在运行后期的所产生的故障。

（1）新研制的液压设备的系统在调试阶段时所产生的故障

新研制设备的液压系统在调试阶段所暴露出来的问题较多且较为复杂，造成故障率较高。其主要是在设计、制造、装配以及管理等各个环节存在诸多问题交织在一起所致。一般表现为：

①液压油管接头处或液压油缸等执行元件端盖处漏油，渗油严重；

②各执行元件动作不一致或时快时慢；

③由于制造和装配时液压油管或液压油箱内没有清理干净，导致污染物进入各阀块的阀芯卡死或动作不灵活，造成液压油缸或马达等动作失灵；

④在装配各种阀类元件时易造成漏装弹簧或密封元件等，甚至在接油管时将进油管和回油管接错导致系统动作混乱；

⑤阀块的阻尼孔被污染物堵塞，易造成整个液压系统压力不稳定或压力调整无效；

⑥整个设计存在缺陷，各液压元件选择不当，使整个系统连接起来不匹配，造成系统发热，各部件动作不协调等。

（2）成型设备液压系统在调试阶段时的所产生的故障

成型设备调试时故障率较新研制的液压系统故障率低，主要是由于现场管理不到位或工人在装配时不小心或搬运过程中造成损坏未能及时发现，基本上都是些小故障，简单易排除其主要表现如下：

①各种油管、阀块、油缸、马达等液压元件存在外部漏油等问题；

②系统压力不稳定或液压油管或液压缸内空气未排空造成动作不灵活；

③由于制造和装配时液压油管或液压油箱内没有清理干净，导致污染物进入各阀块的阀芯卡死或动作不灵活，造成液压油缸或马达等动作失灵；

④装配时疏忽大意错装或漏装部分元件；

⑤各液压阀加工质量精度差，造成阀芯动作不灵活易产生卡阻现象。

（3）设备运行初期和中期的液压故障

此阶段液压故障的主要特征表现为：

①各管接头震松甚至震脱，甚至出现油管布置不合理挤破或刮断的现象；

②由于密封件的质量较差或未按要求进行装配，在运行一段时间后损坏造成漏油；

③由于新设备运行初期各部件均为新件，经过一段时间运行后，液压油使粘附在管壁和孔壁上的毛刺、型砂、切屑等杂物脱落，随液压系统在油路中流动堵塞阻尼孔和过滤器，造成整个液压系统压力不稳定和各部件动作缓慢，甚至失灵；

④少数设备会因长时间大负荷运行或液压系统散热装置散热性能下降（特别是水冷散热器，因长时间运行造成散热装置内结水垢造成水流量下降甚至堵塞），使液压油温度过高，引起泄漏，致使工作压力和工作速度不稳定，甚至造成工作严重失常以致于停产。

在正常情况下，液压系统使用到中期，是整个系统运行的最佳时期，其故障率是最低。关键是要保证工作油液不被污染或控制在要求范围之内。

（4）在运行后期的所产生的液压故障

设备运行到后期时，各类液压元件因工作频率和负荷条件的差异，造成部分元件磨损严重易造成内部泄漏，油管以及密封元件老化易发生爆管和漏油点增加，在此阶段故障逐渐上升，系统维护工作量加大，此时应该对液压系统和液压元件进行全面检查，对存在严重缺陷的元件和已失效的元件进行修理或替换。

2）突发性液压故障

突发性液压故障产生故障的区域及产生原因较为明显，分人为因素和非人为因素。如发生碰撞事故造成零部件明显损坏，管路突然爆裂、异物落入管路和孔口发生堵塞等。

2 液压系统故障的诊断方法

液压系统故障诊断最常用的方法有感觉诊断法，通过看、听、摸、闻、问等常见检查方法，这些方法在我们日常检修时经常用到，现场维护人员非常熟悉，下面介绍一些查找液压故障较为典型的方法。

2.1 根据液压系统图查找液压故障

熟悉液压系统图，掌握液压系统的工作原理，液压元件的类型，性能及结构，是设计、使用、调整和维护液压系统的基本条件，是进行故障诊断的基础，也是查找液压故障的最基本方法。

在利用液压系统图分析和排除故障时，主要方法是采取先两头，后中间。先两头就是先从动力源和执行元件，分析故障是否就出现在液压泵和液压缸或液压马达本身。后中间就是要分析故障是否出现在所连液压管路的液压元件上，同时还要特别注意弄明白系统从一个工作状态到另一个工作状态时哪些元件会发出什么信号，要认真观察，逐个检查。另外要注意各个主油路之间及主油路与控制油路之间有无接错而产生干涉现象，如有相互干涉现象，要分析是设计错误还是使用调节错误造成的。

2.2 利用各元件的动作循环表查找液压系统故障

除用液压系统图查找故障外，还可以利用动作循环图表，以便查找液压故障。按动作顺序逐步查找，可迅速找出故障原因，这种方法特别适用于较复杂、液压元件较多的系统。

2.3 通过高低压过滤器查找液压故障

通过查看高低压过滤器滤芯表面粘附的污物种类进行分析，可以发现某些液压故障。比如，在滤芯表面发现大量铜屑颗粒，则可判断液压系统中的铜制零件产生了磨损和擦伤，进而可知道如柱塞泵的缸体、滑履类等用铜制造的零件发生了磨损；又如，在滤油器表面发现黏附有密封胶圈碎片和微粒，则一定有某处密封破损而失效。过滤器滤芯可以说是查找故障的窗口。日常检查维护时要定期清理过滤器滤芯表面的过滤物，必要时进行整体更换。

2.4 实验法诊断故障

实验法诊断故障可采用分段排除法、比较法和综合法。

1）分段排除法是将故障可能发生部位中的某一个或几个分段隔开进行实验方法。当隔开后故障随之消失，说明此段是引起故障 的真实原因；如果故障依然存在，说明此段不是引起该故障的真实原因；

2）比较法是指对可能引起故障的某一零部件进行调整或更换的实验方法。如果调整后对原故障无任何影响，说明该原因不是故障真实原因；当故障现象随之变化，则说明它就是故障的真正原因；

3）综合法是同时采用以上两种方法进行故障排除的实验方法，适用于故障原因较为复杂的液压系统。

2.5 应用铁谱分析技术对液压系统中的油液进行诊断

通过铁谱分析技术对油液中所含的磨屑颗粒相对数量、形状、尺寸大小、分布规律、颜色和成分以及组成元素等作出分析判断，再根据这些信息准确地得到液压设备、液压系统的磨损部位、磨损形式、磨损严重程度甚至液压元件完全失效的结论，为液压系统的状态监控和故障诊断提供科学依据。例如在采用斜盘式轴向柱塞泵的液压系统中，油样铁谱分析发现铜磨粒时，则可能是来自泵滑靴和铜缸体磨粒；当发现有大量非金属的杂质纤维时，则可能是过滤器有部分损伤。

2.6 利用检测仪表查找故障

检测仪表是查找液压故障时常用的一种方法。常用的有压力表、流量和温度检测仪表、传感测量仪表、油液污染度检测仪表、振动和噪声测量仪表等。对液压系统的检测，可从仪表上进行观察、记录，对故障作出比较准确的定量分析。例如，通过压力表，可观察系统各部分的压力及压力变化状况，进而分析查找原因。

3 结论

任何故障的发生都有其各自的特点，只有通过不断的学习总结，掌握其发生规律运用各种查找方法对其进行正确分析和准确的判断，才能将问题快速解决，这就需要工程技术人员具有扎实的理论基础和丰富的现场工作经验，同时还能把处理各种故障的方法和技巧灵活应用到实际工作中。

[1]官忠范.液压传动系统[M].北京：机械工业出版社，1997.

[2]雷天觉.液压工程手册[M].北京：机械工业出版社，2001.