礦山機械設備液壓故障處理分析

楚緒海

摘 要：在礦山機械設備中，液壓系統(tǒng)是非常重要的組成部分，做好液壓系統(tǒng)的維護管理，保證其穩(wěn)定可靠運行，是礦山機械設備正常運行的基礎和前提。從液壓系統(tǒng)的運作原理出發(fā)，在運行維護中，應該定期檢查液壓油，對過濾器、吸入管等進行清理，如果發(fā)現(xiàn)問題，必須及時分析原因，采取有效措施進行處理。本文從液壓系統(tǒng)的特點出發(fā)，就礦山機械設備中的液壓故障進行了分析，并就故障的處理措施進行了討論，希望能夠確保礦山機械設備的穩(wěn)定可靠運行。

關(guān)鍵詞：礦山機械設備;液壓故障;處理措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.047

0 前言

新時期，礦山機械設備的更新?lián)Q代速度不斷加快，也促進了礦山生產(chǎn)效率的提高。作為礦山機械設備中比較常見的部件，液壓系統(tǒng)是維持礦山機械設備正常運行的關(guān)鍵，而其本身的密封性給故障檢查帶來了一定難度。因此，對于礦山機械設備液壓故障，應該及時進行處理，以確保液壓系統(tǒng)能夠始終處于正常運行狀態(tài)。

1 液壓系統(tǒng)的特點

液壓系統(tǒng)能夠通過改變壓強的方式來增大作用力，對于完整的液壓系統(tǒng)而言，應該包括動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件以及液壓油，依照其實際用途，可以將液壓系統(tǒng)分為液壓傳動系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)，其中液壓傳動系統(tǒng)的主要作用是動力和運動的傳遞，液壓控制系統(tǒng)則需要確保系統(tǒng)輸出能夠滿足特定性能要求，一般情況下，我們所說的液壓系統(tǒng)都是指液壓傳動系統(tǒng)。

液壓系統(tǒng)的優(yōu)勢體現(xiàn)在幾個方面，一是體積小，自重輕，使用方便;二是精度高，響應快，能夠適應多數(shù)機械設備的運行工況;三是驅(qū)動力較大，可以滿足重載直接驅(qū)動的要求;四是調(diào)速范圍寬，可以借助多樣化的方式來對速度進行控制;五是自潤滑和自冷卻，使用壽命較長;六是安全防護的實現(xiàn)相對簡單。

2 礦山機械設備液壓故障的診斷方法

想要對液壓系統(tǒng)故障進行有效處理，需要首先做好故障的分析診斷，無論任何系統(tǒng)或者設備，故障都不會突然出現(xiàn)，在發(fā)生前都會有一定的預兆，而預兆發(fā)展到一定程度后，就會形成故障。引發(fā)液壓系統(tǒng)故障的原因是多方面的，并沒有固定的規(guī)律，在這種情況下，想要對故障進行診斷，需要技術(shù)人員充分了解液壓系統(tǒng)故障的規(guī)律和特征，遵循幾個基本原則：一是必須明確液壓系統(tǒng)所處的工作條件以及外部環(huán)境，找出故障所處的具體位置，判斷液壓系統(tǒng)的工作條件是否能夠滿足正常運行要求;二是需要依照故障現(xiàn)象和故障特征，確定與故障有關(guān)的區(qū)域，然后逐步縮小故障排查范圍，分析故障原因，最終找出故障的具體位置;三是結(jié)合故障類型進行綜合分析，依照故障現(xiàn)象，逐步找出故障的誘發(fā)因素，依照液壓系統(tǒng)的基本原理，開展綜合分析和邏輯判斷，確定好故障的原因;四是建立相應的系統(tǒng)運行記錄，為故障的預防、發(fā)現(xiàn)和處理提供數(shù)據(jù)支撐，同時也應該建立設備運行故障分析表，對設備使用經(jīng)驗進行概括總結(jié)，確保檢測人員能夠迅速對故障現(xiàn)象做出判斷。

就目前而言，在礦山機械設備液壓故障診斷中，比較常見的故障診斷方法有幾種：一是主觀診斷法。主觀診斷法也可以稱為經(jīng)驗診斷法，重要是借助日常實踐中總結(jié)的經(jīng)驗來對故障進行診斷，雖然其本身屬于一種感性認知，不過如果結(jié)合礦山機械設備的日常運行規(guī)律，則能夠快速找出液壓故障的根源，為故障處理提供合理化建議。不過因為這種診斷方法是以主觀印象為依托，因此在實際應用中，并不能做到精確量化，而且很多時候都缺乏理論依據(jù);二是儀器診斷法。專業(yè)的儀器設備能夠幫助技術(shù)人員更好地對礦山機械設備液壓故障進行確認和量化，診斷結(jié)果更加精準，而在不斷的發(fā)展過程中，診斷儀器開始呈現(xiàn)出非接觸、智能化和多功能的特點，借助傳感設備，可以對液壓系統(tǒng)運行中的實時變量進行記錄，然后通過計算機系統(tǒng)分析，對液壓設備中的損失以及失效情況進行精確量化，對變量發(fā)展的趨勢進行預測，能夠提前發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的潛在故障，在故障防范中有著積極作用;三是模型診斷法，借助先進的數(shù)學模型，對液壓系統(tǒng)正常運行的影響因素進行分析，然后以數(shù)據(jù)語言來對故障產(chǎn)生的具體位置和原因進行分析量化，在實際應用中，模型診斷法可以分為信號法、功能診斷法、頻域診斷法以及主成分診斷法等;四是人工智能診斷法，其基本原理，是運用計算機系統(tǒng)，對人的思維過程進行模擬，匯聚大量的實踐經(jīng)驗，通過對比的方式對液壓故障的原因進行判斷。一般情況下，人工智能診斷法會與模糊數(shù)學結(jié)合使用，這樣能夠使得其運行過程更加接近人類的思維，對于故障原因的判斷和故障的解決都有著積極作用。

3 礦山機械設備常見液壓故障及處理

3.1 液壓沖擊故障

液壓沖擊的誘發(fā)因素有很多，如閥門突然啟動或者關(guān)閉，導致液體流動速度加快，液流可能會在瞬間因為變向、截斷等問題無法正常流動，在這種情況下，系統(tǒng)運行所需的液流供應將無法得到滿足。同時，液流內(nèi)部存在部分氣體，外部負荷的突然變化會引發(fā)相應的脈動變化，這也是導致液壓故障的一種主要原因。氣蝕是液壓沖擊的一種特殊表現(xiàn)形式，簡單來講，液流在處于高速流動狀態(tài)時，其內(nèi)部的某個點如果出現(xiàn)壓力突然升高至相應溫度下的液體汽化壓力時，液體就會出現(xiàn)冒泡、沸騰的情況，液體中原本存在的不凝性氣體會被分離，繼而引發(fā)最初連接液流的氣流現(xiàn)象，存在的氣泡能夠在液流的帶動下進入到高壓區(qū)域，液體會在短暫停滯后進入到氣泡中，氣泡破滅時其核心區(qū)域的作用力瞬間升高至1Gpa，會引發(fā)系統(tǒng)整體油壓的上升。受較高壓力的影響，液壓系統(tǒng)在運行中會產(chǎn)生振動和噪音，內(nèi)部高壓高溫的持續(xù)作用形成了較大的沖擊力，對于系統(tǒng)內(nèi)部的管道和各類元器件都會產(chǎn)生侵蝕破壞，嚴重的甚至會在其表面引發(fā)氣穴現(xiàn)象。

在做好故障判定，明確故障具體原因后，就需要采取有效的措施來對故障進行排除。具體來講，需要先對液壓系統(tǒng)進行全面清理，更換系統(tǒng)內(nèi)部液壓油，然后針對油箱進行徹底清理，將內(nèi)部的油泥、腐蝕物等全部清除干凈，再將油泵拆解，徹底清理油濾器和管道，確認不存在污物殘留后，進行油泵的安裝和試運行，油箱內(nèi)添加新的液壓油至限定位置，啟動油泵。同時，也應該做好相關(guān)系統(tǒng)的重新驗證，清除存在于系統(tǒng)中的油污和殘余氣體，通過不斷更換新油的方式來保證油體質(zhì)量，換油后應該驅(qū)動液壓系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，確保新油能夠進入到系統(tǒng)內(nèi)部，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

3.2 噪聲振動故障

液壓系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲及振動故障的原因是多方面的，一是零件松動或者磨損，在長期連續(xù)運行的情況下，礦山機械設備中的部分零件可能會出現(xiàn)松動或者磨損的現(xiàn)象，如果不能及時發(fā)現(xiàn)和處理，則會引發(fā)噪聲和振動問題;二是空氣進入到液壓系統(tǒng)中，導致油泵葉片或者柱泵塞卡死，影響了液壓系統(tǒng)的正常運行。

對于零件松動或者磨損引發(fā)的噪聲振動，技術(shù)人員需要做好設備檢查工作，查看是否是零件松動導致的噪音，如果是，則需要對相應的零件進行緊固，而若故障原因是零件磨損，則需要對零件進行及時更換。同時，在礦山機械設備日常使用和維護保養(yǎng)的過程中，同樣必須對零部件進行定期更換，做好故障預防工作。當液壓系統(tǒng)中進入過量空氣后，空氣在設備中的流動會導致液壓系統(tǒng)壓力的變化，引發(fā)相應的噪聲或者振動問題。事實上，氣穴就是因為空氣進入系統(tǒng)引起的。想要對這樣的故障進行處理，需要做好排氣工作，然后對密封裝置進行檢查，找出泄漏的原因，做好修復處理，檢查是否有空氣進入到泵內(nèi)。考慮空氣本身較大的壓縮性，如果其與壓縮性較小的液壓油混合，會引發(fā)液壓系統(tǒng)的極端不穩(wěn)定，如果出現(xiàn)這樣的情況，必須對液壓油進行更換。

3.3 油泵系統(tǒng)故障

油泵系統(tǒng)的故障體現(xiàn)在很多方面，比較常見的有兩種，一是不正常供油故障，如供油少、不供油等，導致這種故障的原因有很多，如供油管堵塞、油箱油位低、液壓油粘度高等;二是油溫過高，如果油溫過高，會對液壓油的潤滑性能產(chǎn)生影響，嚴重的甚至會直接影響液壓系統(tǒng)的正常運行。

針對油泵系統(tǒng)故障中的不正常供油問題，一是應該檢查油管是否堵塞，如果堵塞，則應該對油管進行清洗或者更換;二是應該檢查油箱內(nèi)的油位是否正常，如果油位偏低，則需要添加適量液壓油;三是對液壓油的粘度進行檢查，若液壓油粘度偏高，則應該將其徹底排空，然后加入新的液壓油。若系統(tǒng)中采用的油泵為單向泵，考慮轉(zhuǎn)向問題引發(fā)的故障，還需要做好相應的調(diào)整工作;四是對于油溫過高的問題，應該對液壓油的質(zhì)量進行檢查，及時進行更換，同時確認設定壓力值和調(diào)定值。另外，還可以對系統(tǒng)中可能影響液壓油溫度的部件進行排查，如冷卻設備、壓力繼電器、卸荷閥等，確認其是否存在問題。礦山機械設備運行中，液壓油的溫度應該始終維持在30-50℃之間，如果油溫超過60℃，則表明油溫偏高，在沒有及時發(fā)現(xiàn)和處理的情況下，會對油箱造成損害，嚴重時甚至會出現(xiàn)漏油的情況。

3.4 系統(tǒng)壓力故障

導致礦山機械設備液壓系統(tǒng)壓力故障的原因有很多，如安全閥松動、安全彈簧失效、安全閥漏油等。對于這些問題，技術(shù)人員應該及時對液壓系統(tǒng)中的壓力調(diào)定值進行調(diào)整，確保其能夠處于合理范圍內(nèi)，然后做好壓力系統(tǒng)故障部位的檢查和維修處理，如果安全彈簧失效，則應該對其進行更換，對于松動的安全閥應該及時進行緊固，如果安全閥漏油，則需要對漏油位置進行維修處理，同時做好系統(tǒng)線路的檢查工作，以此來保證故障的有效排除。

3.5 系統(tǒng)外部故障

礦山機械設備的作業(yè)環(huán)境惡劣，作業(yè)效率和作業(yè)水平會受到環(huán)境因素的影響，在對泵出口位置的信號進行檢測時，容易受到噪音干擾，從而影響液壓系統(tǒng)乃至設備整體的正常運行。信號檢測干擾體現(xiàn)在兩個方面，一是信號頻譜分布寬，波形缺乏規(guī)律性，二是變化起伏明顯，非平穩(wěn)性變形較為突出，在采用單個傳感器進行信號檢測時，并不能取得有效成果。針對這樣的問題，可以采用的信息融合故障診斷的方法進行處理。借助專業(yè)的信息設備，對故障信息進行整合，形成規(guī)范化、統(tǒng)一化的信息數(shù)據(jù)庫，通過對數(shù)據(jù)信息的分析整理，解決液壓設備中存在的問題，對壓力信號和振動信號進行特殊處理，以此獲取準確的故障信息，然后經(jīng)由BP神經(jīng)網(wǎng)絡故障檢測模型，實現(xiàn)對于液壓系統(tǒng)故障的分析和處理。

3.6 其他故障處理

一是系統(tǒng)壓力不正常，可以分為系統(tǒng)無壓力和壓力過大的情況。在發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)無壓力時，可以對安全閥以及相應的密封裝置進行檢查，如果其能夠正常工作，則需要檢查電路系統(tǒng)，看電流供應是否存在異常，并對其進行處理。對于壓力過大的情況，應該檢查關(guān)鍵元件的設定值是否準確，或者看系統(tǒng)中是否存在有堵塞問題，對設定值進行校準，對堵塞的位置進行疏通;二是牽引力下降。導致液壓系統(tǒng)牽引力下降的原因有很多，因此在相應故障產(chǎn)生后，必須對系統(tǒng)進行全面檢查，看油液是否泄漏，油液濃度是否合理，是否有堵塞現(xiàn)象等。同時也應該檢查冷卻系統(tǒng)，看其是否能夠正常運作，因為油溫過高的情況下，牽引力同樣會下降。

4 結(jié)語

總而言之，在礦山機械設備運行中，液壓系統(tǒng)故障難以避免，要求技術(shù)人員做好設備的日常保養(yǎng)維護，盡可能降低故障發(fā)生的幾率，同時對故障的位置進行明確，做好故障原因的準確定位，采取針對性的措施對故障進行及時排除。如果故障排除難度較大，則應該由專業(yè)維修人員進行處理，或者交由生產(chǎn)方維修，通過這樣的方式來保證礦山機械設備的穩(wěn)定可靠運行。

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