浅析机械设备液压系统主动维护的必要性及对策

郭文俊

（厦顺铝箔有限公司，福建 厦门 361026）

随着我国社会经济的发展，大量的机械设备被应用在一些重要的生产建设中，而机械设备中液压系统的运行状态直接影响着机械设备的正常运行。在实际应用中，机械设备的液压系统如果出现故障，不仅维修时间较长，而且维修难度较大、维修费用较高，因此，必须加强对机械设备中液压系统的主动维护，以保障其能够正常稳定运行，避免因液压系统故障而延误作业进度。

1 机械设备液压系统的研究背景

随着我国机械设备发展的日益完善，液压系统在机械设备中的重要性逐渐凸显出来。目前，机械设备实际运行中常见的液压设备，其运行原理都是通过改变压强而增加其作用力。根据运行方式的不同，日常工作中常见的液压系统可以划分为液压传动系统、液压控制系统。完整的液压系统包括动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件 （附件）和液压油5个部分。

时至今日，我国有关机械设备液压系统的研究已经历了数十年的发展，越来越多的研究表明液压系统的运行效果会在很大程度上影响机械设备的实际运行效果。与此同时，液压系统研究进展使得原有机械设备液压系统运行存在的各类型问题均得到了不同程度的解决。然而，受多方面因素的影响，我国机械设备液压系统的使用和维护仍存在一定的不足，不仅在很大程度上缩短了机械设备液压系统的使用寿命，而且为后续系统的安全运行埋下了隐患。在这一背景下，针对机械设备液压系统进行主动维护，就成为了现阶段我国机械工业发展中迫在眉睫需要解决的问题之一。

2 常见液压系统故障类型及产生原因

2.1 液压油的故障

液压油是保障液压系统正常活动的基础，对整个液压系统的影响程度较大[1]。相关统计显示，现阶段大部分液压系统故障都是由液压油引起的，主要原因是液压油中含有大量的杂质，如纤维、氧化物以及淤渣等，因此，在对机械设备液压系统进行主动维护时，应重点检查以下内容。

1）观察和检测液压油的黏度、稠度和颜色是否正常，是否存在杂质，气味是否异常。一旦存在异常，则说明液压油的清洁度不合格，需立即更换，以保障在液压系统中流动的液压油不含有其他杂质成分。

2）当液压油从高压侧流向低压侧没有作机械功时，机械设备液压系统内部的温度会升高，液压油温度也会随之升高，这将会导致昂贵的密封件产生变质、油液发生氧化反应，最终导致液压油失效，进而出现大量的沉积物，并可能引发腐蚀等不良反应，造成阻尼孔堵塞和加速阀磨损。同时温度过高还会出现阀和泵卡死等故障，因此应检查油箱内液压油的温度。

3）检查溢流阀。溢流阀发热不仅会导致液压系统发生故障，还会导致机械设备中大部分系统发生故障，因此，一旦通过减压阀的流量过大导致溢流阀温度过高，将会使液压油温度升高而出现严重的液压系统故障。

2.2 泵和阀的故障

一般情况下，液压系统中的液压泵如果安装正确，使用正常，可长期不进行检查，可一旦出现问题，就必须立即查找故障原因并进行维修，以确保液压泵的安装位置准确合理。相关维护人员可以利用液压图对系统进行故障诊断和排查，操作程序和方式都比较简便[2]。液压阀最主要的作用就是对液压系统中的油液流向和流量以及压力进行精确控制，由于液压阀制作精度极高，出现异常情况的可能性较小，所以只要安装正确基本就能够实现正常稳定工作，且发生液压油泄露的概率也比较低。因此导致液压泵和液压阀故障的主要原因是液压油中含有污染物、氧化物或淤渣等杂质，造成液压泵和液压阀堵塞或损坏，最终致使机械设备的液压系统出现故障。

2.3 蓄能器的故障

机械设备液压系统中的蓄能器是用来储存高压油的一种装置，通过对惰性气体的压缩来实现能量的储存，一般采用的惰性气体为氮气，且充气压力要低于系统最高临界值，一般氮气充气压力要控制在系统最高压力的1/3～1/2之间，以发挥最佳效果，避免因压力差距过大而引发液压系统故障。此外，充气过程中不能混入氧气或其他气体，更不能用氧气或其他气体替代，充气气体必须是纯净的氮气或其他单一的惰性气体成分，以最大限度地避免机械设备液压系统中的蓄能器出现故障，否则将会影响到高压油的贮存情况，严重时会导致设备无法正常使用和操纵。

3 液压系统主动维护观念的核心

3.1 设备维护技术的发展

在传统的设备维护观念中，只有当设备的液压系统出现具体故障时才会进行检修并采取拆卸或更换零部件等措施，这种方式实质上是一种事后维修方式，不是有计划的维修措施。这种维修方式必须在停机状态下进行，严重影响了正常的作业活动，加之机械设备的液压系统维修周期较长，难免会导致工期延误等问题，且维修费用和零件采购、安装费用也很高[3]。随着现代维护技术的发展，主动维护的观念已逐渐普及，事先维护方式正在逐步取代事后维修方式。主动维护是以时间为基础，按照固定的周、月、季、年等周期进行维护活动，根据设备的使用情况决定采用大、中、小修和检查的维护体系。主动维护技术具有一定的预知性、计划性和针对性，能够根据机械设备的作业功能进行相应的重点检修，以保障设备在不停机状态下开展维修作业活动。

3.2 主动维护观念

对机械设备的液压系统进行主动维护就要树立主动维护的观念和意识，并采取科学合理的控制手段和防范措施，对造成机械设备损伤和故障的关键性因素进行控制，尽可能地减小故障发生概率，从而减少设备停机维修时间。首先，主动维护观念主张设备使用者或者是相关管理人员要对机械设备有足够的关注和了解，密切监测机械设备的关键参数，有效减少故障的发生。其次，主动维护观念认为故障只是机械设备显示出的表面现象，由于机械设备各系统之间的关联比较密切，而且导致故障产生的原因都具有一定的隐蔽性，因此在进行主动维护时要综合考虑导致设备故障的各种因素尤其是根本因素，然后采取相应的手段排除，保障机械设备正常稳定的运转。再次，主动维护观念认为现代化机械设备的可靠性较高，并且呈现有形磨损变慢、无形磨损加快的状态。一些机械设备设计时主要零部件使用寿命就和设备整体使用寿命相接近，如果某一主要部件达到大修极限时，其他部件的性能也就达到了极限，设备基本就可以报废了。而主动维护则可以通过及时更换易损零件减少维修，实现机械设备的可持续发展和运行。

4 液压系统主动维护的效果及策略

机械设备液压系统的维修成本很高，相比事后维修来说主动维护能够减少维修项目，降低维修成本，保持设备良好的工作性能，在一定意义上实现了资源的有效配置和利用，有利于增加企业的经营收益[4]。同时主动维护能够及时排除设备故障隐患，延长设备使用寿命，减少设备投资，提高生产效率。液压系统主动维护策略如下。

4.1 定期检修

相关维护人员应依据机械设备的故障资料和失效趋势进行判断分析，按照不同情况选择按工作小时检修、按公里数检修、按循环次数检修等不同方式，预防机械设备液压系统故障的发生。大多数情况下定期检修的费用比较高，有可能出现维修不足或维修过度的问题。

4.2 检测维修

这种方式主要依靠机械设备专家利用专业仪器对液压系统的运行状态进行检测分析，最大限度地在故障发生之前进行维修；检测内容主要包括液压系统关键材料的磨损状况和使用性能，如油液的磨粒含量、液压系统的振动情况、噪声和温度是否异常等，根据设备所呈现的征兆对故障部位进行判断，然后采取相应的措施和办法消除故障隐患。

4.3 主动保养预防维护

主动保养预防维护方法是在机械设备发生故障之前采取的一系列维护措施，即通过检测导致液压系统功能失效的根源性参数达到预防故障的目的。此措施能够尽可能地保障机器运行状态良好，例如，对油液污染程度、温度等参数的检测，有助于及时采取维护措施确保根源性参数在合理范围之内，避免液压系统出现故障，从而达到有效延长机械设备使用寿命的目的。

机械设备液压系统的失效根源主要有流体污染、流体泄露、流体化学性能变化以及流体物理性能变化等，具体如下。

1）流体污染。流体污染是液压系统故障最主要的失效根源，相关统计显示，超过70%的机械设备液压系统故障都是由流体污染导致的，通常表现为污染磨损和污染卡紧及污染堵塞。此外，流体污染还会对液压系统中的元件材料造成磨损，导致元件性能弱化。避免流体污染的重要措施就是将污染度控制在元件耐污染程度范围内。

2）流体泄露。作为液压系统中最常见的故障，流体泄露主要发生在液压元件的外部结合面或管接头体积直线运动界面，如液压泵的液压缸和活塞密封间隙等位置。泄露会使液压泵的容积效率大幅降低并出现电动机转速损失等情况。流体泄露的原因如果是密封磨损或损坏，就要更换合理的密封结构和密封材料，以保障液压系统的密封程度。此外，还要最大限度地控制液压系统的温度、油液污染程度和系统振动，从而有效减少泄露故障。

3）流体化学性能变化。机械设备中的流体化学性能变化和流体的基础成分有很大关系，在实际维护中，为了能够提高流体的性能，通常会在流体中添加一些化学添加剂，如防锈添加剂、抗氧化添加剂等，这就使得流体在液压系统中很容易受到不良环境或高压环境的影响而出现化学性能变化，从而导致流体劣化，产生不可溶化合物，出现堵塞液压系统故障。因此在主动维护中要选用合适的添加剂稳定油液流体，保持化学性能稳定性。

4）流体物理性能变化。流体物理性能主要指黏度、剪切强度和体积弹性模量以及吸气性和含水量等，这些物理性能会随着压力和温度、化学成分、污染物浓度等的变化而产生变化。此外，如果流体发生化学分解后，所引起的物理性能变化常规来说是不能够恢复的，所以必须要将流体物理性能变化的范围控制在元件所能承受的范围之内。相关维护人员要时刻关注物理性能的变化，采取相关措施保证其稳定性。

5 结束语

机械设备液压系统的主动维护是十分必要的，通过主动维护能够从根本上对设备故障进行有效控制，从而规避或减少机械设备液压系统故障，具有很好的预防效果，同时与设备维修相比，费用更低，能有效减低成本。

在实际生产中，主动维护要重点针对液压油、液压泵、液压阀和蓄能器等进行检查和隐患排除。此外，传统维修观念向主动维护观念的转变也是充分保障机械设备液压系统工作性能正常发挥的基础条件。