自升塔式起重机液压顶升系统故障分析

杨四兴

摘要：塔式起重机液压顶升系统故障较多，其中超量的内部泄漏是造成液压顶升系统发生故障的主要原因。液压传动系统在工作过程中，内泄漏是一种无法避免的问题，如果泄漏量超过允许范围，就会直接影响系统的正常运行，导致液压系统运行异常、使用寿命缩短。为了将内泄漏控制在允许的范围内，需要对相对运动部件的间隙进行可靠密封处理。通过对已有的故障现象进行分析来看，导致超量内泄漏的主要原因包括油液污染、液压冲击以及油温过高等几个方面。基于此，针对这些问题，我们提出故障检测方法以及预防建议，以供参考。

关键词：自升塔式起重机；液压顶升系统；故障；预防措施

1导言

由于自升塔式起重机在复杂外界环境和恶劣工作条件下工作容易发生故障，特别是液压部分发生故障较多，也较复杂，而且难查找。结合实际经验介绍了自升塔式起重机液压系统运行过程中一些常见的故障及其排除方法，以利提高查找自升塔式起重机液压系统故障的水平，促进自升塔式起重机安全、经济、高效工作。

2自升塔式起重机液压顶升系统故障原因分析

2.1液压冲击

液压冲击会造成极为严重的超量泄漏。在自升塔式起重机液压系统实际顶升的过程中，操作人员的错误操作往往是导致液压冲击的主要原因。由于阀类操作等原因引起油液流动发生剧烈变化，这部分油液的动能损失会转变为压力能，压力发生瞬间变化，增加到正常情况下的数倍，导致系统发生振动、噪声、密封损坏等问题，进一步导致元件和油管发生损坏，使得顶升液压系统发生故障，甚至造成严重的财产损失和人身伤害。液压冲击产生的原因有缸杆突然换向、流量剧烈变化、共振、惯性力、截面积增加效应及冲击波等。其中，油路突然开启或关闭，以及突然换向，是造成自升塔式起重机液压顶升系统产生液压冲击的主要原因

2.2油温过高

自升塔式起重机液压顶升系统由发热引起的泄漏主要原因有：a.温度升高，液压油黏度下降。当液压油的温度超过60℃后，油液的黏度会发生大幅度下降，导致泄漏增加。b.热冲击引起压力增高与间隙变化。查阅大量资料数据发现，液压油的温度每升高8℃，其使用寿命则会下降至原来的一半。如油温从20℃上升到80℃，由于油液的黏度降低，会导致泄漏量增加约21.4倍。c.温度过高导致密封圈变形，以及间隙密封中油膜变薄，且热胀冷缩使动摩擦副之间的间隙变小，磨损量不断增加，最终导致元件之间的间隙增加，泄漏量也随之增加。

2.3油液污染

系统液压元件关键运动副表面之间存在一定的设计间隙。系统在长期运行的过程中，油液中的固体污染物会随着油液流入间隙，长期积累之下，间隙中的污染物越来越多，就会导致零件表面发生一定程度的污染和磨损，而随着零件表面磨损程度不断的增加，运动副之间的间隙会不断扩大，导致内泄漏增加，同时以磨料为主要成分的污染物也逐渐增多，这是一个恶性循环的过程。液压元件磨损的速度主要受到元件本身材料的特性以及污染物颗粒的尺寸的影响。当污染物颗粒的尺寸较小时，通常会随着内泄漏穿过间隙，通常只会对元件产生轻微磨损，而尺寸过大的污染物颗粒则不能进入到间隙中，因而运动副表面不会产生磨損；当颗粒尺寸与间隙相等或者相差不大时，一旦进入到间隙中，就会同时与两个运动表面发生直接接触，并导致摩擦副表面严重磨损。

3液压系统的检测与故障预防

3.1液压系统的检测

为了保证液压顶升系统能够长期处于稳定状态，除了对液压油的泄漏进行控制，还需要能及时发现性能下降的液压元件。在塔机顶升的过程中，当需要顶升时，使手动换向阀在相应的位置上工作，于是压力油进入缸的无杆腔，缸筒上升，带动顶部套架上升，有杆腔油液经换向阀回油箱，完成顶升动作。顶升压力由溢流阀调定，顶升速度由节流阀调节，此时压力表显示顶升工作时的工作压力。当引入标准节要缩回活塞杆或施工完毕要降低塔身时，使手动换向阀在一定的部位工作，压力油进入有杆腔，杆缩回或缸筒下降，无杆腔油液经换向阀回油箱，此时节流阀可使缸筒下降或活塞杆缩回相对平稳，防止出现时降时停的现象，或产生大量的液压冲击。双向液压锁可保证液压缸在顶升或下降过程中在任意位置停止，锁紧不动。

在塔吊顶升作业的过程中，液压顶升油缸活塞杆需要顶起塔机套架以上的结构，当液压油缸上油腔的压力P1达到工作压力时，下油腔与回油管路连接，此时压力P2理论值为0。而在进行系统维修过程中，由于缺少塔吊上部结构的重量，活塞杆的压力F为0，则P1为0。在这种条件下，为了使P1能够满足工作压力，可以在下油腔回油管路上安装一只测试阀，然后通过调节测试阀的背压来提高P2的值，要推动活塞杆运动，P1的值也随之升高，直到满足工作状态时停止。或者使用另一只油缸与已知顶升油缸对顶，模拟出实际负载的大小，从而使试验环境更接近液压顶升系统的实际工作状态；在对液压顶升系统进行维护、保养时，需要将整个系统的各个部件、管路连接完好，并安装对应的测试阀，然后才能启动电动机，使系统进入运行状态后，对系统所产生的各种现象进行观察，并以此对确定出现故障的液压元件进行分析。

3.2故障预防

3.2.1液压油污染的预防

针对液压油污染的问题，维护人员需要严格按照设备说明书中的规定对液压油进行定期更换，并在更换之前对系统进行认真清洗。同时需要选择具有一定过滤精度、压差特性和纳污容量的滤油器，并对操作环境严格要求，否则容易导致液压系统被二次污染，液压油中的固体颗粒得不到有效控制，使系统运动元件的磨损速度加快，导致泄漏问题恶性循环。另外需要保证系统的各个主要部件处于良好的运行状态，比如滤油器要定期进行清洗或更换滤芯，避免滤油器发生堵塞，产生压差或流量变小，而导致顶升力不够，或顶升速度变慢。

3.2.2液压冲击和系统发热的预防

当液压顶升系统发生故障后，需要立即对故障原因急性分析和排查。在实际作业过程中发现，操作人员在发现顶升速度降低或顶不动时，不是对故障原因进行排查而是迅速搬动换向操纵杆，这种方式极易使液压系统产生较大的冲击压力，导致溢流阀来不及响应。在这种情况下使系统继续动作，由于反复的冲击所产生的超高压以及系统发热导致密封受到破坏，泄漏增加，最终导致顶升系统完全停止动作。对此，需要采取不同的解决方案，在顶升前使顶升泵站空转一定时间，在确定系统无任何异常情况或异响时，再缓慢操作顶升换向阀手柄开始顶升动作，这样不仅能够保证顶升系统的稳定运行，同时还能最大限度地延长液压系统的使用寿命。

4结论

总之，自升塔式起重机液压系统的故障是错综复杂、千变万化的。对于已出现的故障我们维护人员要认真分析，彻底排查。对于存在的隐患，我们要及时排除，积极预防。只要我们维护人员熟练掌握了正确的方法，就能逐渐做到迅速、准确地判断、确定和排除故障，这对提高自升塔式起重机顶升液压系统的工作效率具有很强的现实意义。

参考文献：

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