矿山机械液压系统故障诊断方法及原因分析

吴忠祥

摘要：矿山机械承受的载荷通常都比较重，损坏与失效经常发生于机械内部，并且故障点较隐蔽，故障原因复杂，难以判断。为有效降低矿山机械液压系统發生故障的概率，同时快速处理这些故障，我们必须了解矿山机械液压系统的常见故障，分析故障发生原因，研究诊断故障的方法。

关键词：矿山机械；液压系统；故障；原因

1 矿山机械液压系统常见故障及原因分析

有很多因素都会造成矿山机械液压系统发生故障，常见的故障及原因大致可分为下列六种：

1.1 系统噪声大、振动大

液压缸内混入空气，管内出现激烈油流，换向阀、压力阀、单向液控阀不良工作造成系统出现共振等这些都会导致系统出现噪声大、振动大。

1.2 系统压力不正常

系统压力不正常主要表现为压力不足、不稳定、过高等，造成系统压力不足的原因主要有溢流阀、旁通阀破损，设定的减压阀值过低，设计的集成通道块不科学、不合理，泵、马达或缸存在破损，内泄过大。压力不稳定的原因主要有空气混入油中、溢流阀磨损严重、弹簧刚性不足、油液不纯净、蓄能器或充气阀功能不正常等。压力过高的原因主要有减压阀、溢流阀、卸荷阀的值设定不正确或这些阀体出现堵塞、损坏现象等。

1.3 系统动作不正常

系统压力正常系统动作不正常主要包括执行元件不动作、动作过慢、动作不规则等。电磁阀中电磁铁存在故障、没有调对限位装置、顺序装置、放大器以及缸或马达存在损坏现象等这些都可能造成执行元件不动作。泵缺乏足够的流量输出、系统存在过大泄漏、油液黏度过高、没有调对放大器、阀芯存在卡涩现象等这些可能导致系统动作过慢。系统压力过高、过低，有空气混入油中、缺乏稳定的指令信号、传感器反馈没调对等这些可能引发系统动作不规则。

1.4 系统液压冲击过大

1.4.1 冲击出现在换向时，换向时液压阀的关闭、开启的瞬时切换，动能与势能快速转换引发冲击。

1.4.2 突然制动液压缸或液压缸运动到终点，液压系统压力增值过大引发冲击。

1.5 系统油温过高

压力设定过高。没有科学、合理地调定卸荷回路元件，如溢流阀、卸荷阀、压力继电器等，卸压时间过短，阀存在过大漏损，油液黏度过低、泵存在故障，泵内泄露增大，造成泵壳出现温升，油箱结构不科学、不合理或没有足够的油量，进水阀门存在故障，没有足够的冷却水，系统自调油温装置存在故障，管路存在过大阻力，有热源影响系统工作，存在过大辐射热。

1.6 其他常见故障及原因

1.6.1 泵不出油。（1）电动机轴不转动，电动机转向有误造成泵反转；（2）电动机发热跳闸。溢流阀所调压力过高，载荷过大时发生闷泵，溢流阀芯卡死或堵塞阻尼孔；（3）泵内部滑动副出现卡死现象；（4）泵不吸油导致油箱油位不足，吸油过滤器出现堵塞现象，没有打开泵吸油管上阀门，泵或吸油管缺乏严密密封，吸油高度过高，泵叶片没有伸出或出现卡死现象等。

1.6.2 泵噪声大。（1）存在严重的吸空现象。吸油过滤器存在局部堵塞导致出现过大阻力，吸油管口接近油面，吸油位置过高，吸油管口没有与泵严密密封，油存在过高黏度；（2）吸入气泡。有空气溶解在油液中，回油涡流过强有气泡生成，有空气混入管道内或泵壳内，吸油管没有足够浸入油面；（3）泵结构问题，存在严重困油，导致流量脉动大、压力脉动大；（4）泵没有安装好，泵轴、电动机轴与联轴器不能很好的同轴，且存在松动现象。

1.6.3 泵储油量差，容积效率过低。（1）泵内部滑动零件存在严重磨损；（2）泵装配不良。定子、转子、柱塞、缸体以及泵体、侧板存在过大间隙，没有拧紧泵盖上的螺钉，装反叶片与转子。

1.6.4 压力不足，很难升高。电动机以及机械驱动机构未能输出足够功率，排量过大。

1.6.5 压力、流量不稳定。（1）转子槽内的个别叶片间隙过大，致使高压油流向低压腔；（2）油液不干净，部分叶片卡在转子槽内；（3）个别柱塞与缸体存在过大间隙，出现大幅漏油，系统供油不稳定。

1.6.6 轴承漏油。（1）安装不合理。装反密封件唇口，骨架弹簧发生脱落，油封没有装正，装配时油封变形现象严重；（2）没有加工好轴与沟槽；（3）油封存在缺陷，如质量差、耐油性差、易变质、易老化；（4）堵塞泄油孔，待泄油量大幅增多。

1.6.7 液压控制系统故障。（1）系统虽然接收到控制信号，但执行元件没有发出动作，对系统油压进行详细检查看液压泵、溢流阀是否存在故障，检查执行元件有无卡锁，电液伺服阀能否正常工作；（2）向系统输入某一控制信号，观察执行元件是否能运行到某一方向的底部，检查传感器的输出信号是否正确地连接于伺服放大器；（3）执行元件缺乏准确的零位，对伺服阀的调零偏置信号进行检查，看其正常与否。

2 诊断故障的方法

2.1 主观诊断技术

这种诊断技术主要指维修人员借助简单诊断仪器，依靠个人实践经验来对设备故障产生的原因与部位进行分析判断。直觉经验法、参数测量法、逻辑分析法以及堵截法是其主要包括的方法：

2.1.1 直觉经验法。指相关维修人员借助感官与经验，采用看、听、摸、闻、问来对故障原因进行判断。具体主要是看执行元件动作是否有力，速度是否异常，液压系统液位是否正常，有无泄漏现象等。听泵与马达响声有无异常，溢流阀尖叫声异常与否，软管与弯管振动正常与否。摸设备元件油温高低、冲击情况与振动情况。闻油液变质与否、油泵是否有烧结味道等。询问设备实际操作者，对液压系统日常运行工况进行详细了解，询问元件是否更换过以及维护保养设备的情况。 2.1.2 参数测量法。这种方法主要是通过对系统回路中部分节点处的运行参数进行详细测量，然后把测得的参数与系统正常工作时相比较，这样就可判断出系统有无故障以及故障实际部位。

2.1.3 逻辑分析法。这种方法主要是依据元件、系统、设备三者的具体逻辑关系与故障情况，借助液压原理图，开展逻辑分析，把系统故障发生的具体部位最终找出来。

2.1.4 堵截法。这种方法主要依据液压系统的组成与实际故障情况，科学、合理地选择几个堵截点，对系统压力与流量变化情况进行观察，进而把故障原因与具体部位确定出来。

2.2 仪器诊断技术

这种诊断技术主要是应用仪器显示或计算机运算来对液压系统的压力、流量、温度、噪声进行分析判断得出故障原因。我们把常用的诊断仪器大致可分为通用型、专用型与综合型。具体包括的诊断方法有铁谱记录法、震动诊断法、声学诊断法、热力学诊断法等。

2.3 智能诊断技术

这种技术主要是模拟人脑机能，借助大量的专家经验与诊断策略来获取信息，传递信息，分析、处理故障信息。当前模糊诊断法、专家系统诊断法以及神经网络系统诊断法是我们常用来识别与预测诊断对象的方法，其中以人工智能技术为基础的专家诊断系统，主要是用计算机来对该领域内经验丰富的专家实际解决问题的方法进行模仿来解决问题，这种方法首先要在计算机中输入故障现象，在输入故障现象后，计算机会借助知识库中的知识对输入现象进行综合分析，按照一定的推理方法，把故障原因推算出来，并给出具体的维修方法来处理故障。这种方法当前应用得比较多，并且应用效果也比较理想。

3 结语

总之，由于矿山机械工作的特殊性，其液压系统经常发生故障，通过理论分析与实际调查矿山机械液压系统常见故障，把机械产生故障的原因与处理方法归纳出來，并且定期维护机械液压系统中的元部件，这样不仅可以有效延长机械液压系统的使用寿命，而且能更好地保障机械作业的安全性，促进企业的高产、高效。随着机械液压系统故障诊断的不断智能化、高精度化，加之现代网络技术与传感器技术的有效融合，未来矿山机械液压系统故障诊断必将更准确、更快捷、更高效。

参考文献

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[2] 邓克.矿山机械液压系统的故障及诊断[J].金属矿 山，2006，（5）.

[3] 李炳珠，刘秋军.矿山机械常见液压故障的分析及处 理[J].煤炭技术，2005，（5）.

（作者单位：山东黄金矿业股份有限公司新城金矿）