炼铁厂液压系统故障分析及解决方案

GXF360 2017-12-25

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炼铁厂液压系统故障分析及解决方案

孙兆胜

(山东钢铁集团日照有限公司，山东日照 276800)

摘要：针对液压系统常见的电气控制信号故障、液压动力控制部及执行机构故障以及介质、外界入侵物及其它原因造成液压系统故障进行了原因分析，论述了常见故障解决方案及故障排除方案，并对液压设备的故障判断提出一些建议。

关键词：故障；分析；解决

1 液压系统故障的特征

液压传动因其独有的优点而广泛用于各种生产设备。由于液压故障具有很强的隐蔽性，且查找困难，所以要求连续生产机组液压系统具有高的可靠性。一旦生产设备发生故障，必须尽快排除，否则将造成整个生产线瘫痪。

液压系统的故障源可以分为以下3个部分：1)电气控制信号造成液压设备故障；2)液压动力控制部分及执行机构本身原因造成液压设备故障；3)介质、外界入侵物及其他原因造成液压系统故障[1-2]。

2 故障分析及解决方案

2.1 电气控制信号造成的故障

2.1.1 故障分析

因电气控制信号造成的液压故障率较多，主要原因包括：1)电磁阀、电磁铁本身原因，主要包括线圈插头接触不良、电压不够、断线、推力不足以及电磁铁性能劣化过热；2)电磁阀的电信号异常，主要包括传感器、接触器故障造成电磁铁信号异常，急停保护故障，相关联锁条件的限位故障，压力继电器故障，供电源及电缆故障以及按钮失效。

2.1.2 解决措施

当发现液压系统动作异常，且初步判断可能是电气信号原因时，最快捷、实用的排除方法是捅阀。捅阀步骤如下：1)观察信号指示灯是否两灯同时亮；2)用磁性材料(螺丝刀等)感知磁性大小，电信号的通断即可判信号是否到位和电磁阀是否换向；3)实施捅阀，捅阀前应先拔掉电磁阀上插头，以避开电信号的干扰。

通过捅阀可区分是电气信号还是机械故障。一般来说，捅阀后执行机构仍不正常，基本可判断不是电气控制的故障。

2.2 液压动力控制部分及执行机构本身故障

2.2.1 故障分析

液压缸动作所产生的力为[3]：

F=p1A1-p2A2

式中，A1是无杆腔活塞有效作用面积，单位为m2，A1=πD2/4；A2是有杆腔活塞有效作用面积，单位为m2，A2=π(D2-d2)/4；D是活塞直径，单位为m； d是活塞杆直径，单位为m；p1是液压缸工作腔压力，单位为Pa；p2是液压缸回油腔压力，单位为Pa，即背压力。其值根据回路的具体情况而定，初算时可参照表2取值。

表1 执行元件背压力

系统类型背压力/MPa简单系统或轻载节流调速系统0．2～0．5回油路带调速阀的系统0．4～0．6回油路设置有背压阀的系统0．5～1．5用补油泵的闭式回路0．8～1．5回油路较复杂的工程机械1．2～3回油路较短，且直接回油箱可忽略不计

液压执行机构动作压力值都遵循如下规律：起动初，压力正常；工作时，压力下降；油缸到位后，压力升至正常压力(一般为调定系统压力)。执行机构动作初，液压缸的输动等于运动部件上的静摩擦力和液阻，起动初期压力较大；执行机构动作时，推力小于起动部件的摩擦力加液阻，工作压力显示压力小于系统调定压力；执行机构到位后，机械部件阻挡、负载逐渐趋于无穷大，工作压力显示为系统调定压力。当执行机构运作不正常时，可用测压表测出工作压力。

如果捅阀没效果，这时需确认捅阀阀芯是否到位。在正常情况下，换向阀尾端有回位，缓冲弹簧，所以阀芯到位后，在弹簧力的作用下，手感要退后约3 mm，否则，换向阀不正常。如果捅阀到位后不动作，在其他基本液压系统参数正常的情况下，则可以判断故障是由阀本身原因所致。

2.2.2 解决措施

在执行机构出现故障时，一般采取捅阀测试动作压力的方法来查找故障根源。在捅阀测试动作压力的同时，用手感知油液的流动，查看管路是否堵塞。具体测试情况如下：1)压力管路完全无压力，手感无油液流动，说明不是执行机构的问题；2)有表压力甚至表压高至系统压力，手感无油液流动，则判断液压控制阀组有问题，而执行机构不动作，考虑是机械卡死或阻力过大；3)表压明显低于系统调定压力，有油液流动而没有遵循上述执行机构压力变化规律，则可判断是执行机构外部泄漏(如系统旁路流走或到执行机构的压力管路泄漏)或执行机构的内部泄漏(如油缸活塞密封失效)，另外，如果液压阀块或阀块出口管路有油液流动，则可造成温度上升，这时可根据手摸温度上升部位来追塑故障源头。

2.3 介质、污染物及其他原因造成故障

2.3.1 故障分析

液压系统污染物包括外界入侵物和系统内部产生污染物。对于刚投入运行的液压系统和刚检修、环境恶劣的液压系统，因其产生的故障时有发生。此类故障多发生在滑阀和有阻尼孔的的压力阀等一般常规滑阀类，通过捅阀即可快速判断并处理。其中，压力阀故障稍显复杂，应根据压力阀工作原理，油路流向进行分析处理。

污染物、空气及其他原因也会造成液压系统的不正常，例如在检修后的和长期停用的液压系统，起动后会出现异声、动作异常和爬行等现象。

2.3.2 解决措施

滑阀和有阻尼孔的压力阀产生故障大多是由于介质、污染物及其他原因造成的。拆开阀体对滑阀和阻尼孔进行清洗即可解决问题。对于此类情况，要将执行机构满行程多动作几次(一般5次以上)，即可消除介质、污染物及其他原因造成的故障。该故障在液压故障中约占70%以上，有很多动力控制部分、执行机构、电气控制信号的故障根源其实质是由它引起；因此，判断、检修应从源头着手，注重维护、保养的质和量，把液压故障消灭在萌芽阶段，避免扩大、漫延，从而减少故障率。

3 结语

采用上述故障特征及分类法，能在发生复杂故障时明确方向，并在短时间内找到故障源，对生产连续性影响较少。作为液压点检人员，应熟悉液压系统阀类结构，并熟知液压系统在正常工作状态下的重要参数值、控制信号、正常动作和液压系统各部声音，触摸管路和阀体温度，观察执行机构动作情况，整理好设备异常和检修档案并进行总结和归类，以便在以后的工作中能快速、准确判断故障源，并快速排除。

参考文献：

[1] 胡增荣.液压系统故障分析及处理[J].液压气动与密封,2011(8):6-8.

[2] 常军.液压系统常见故障诊断及处理方法[J].新技术新工艺,2013(5):102-105.

[3] 胡国良，张小宇，丁孺琦，等.小型液压压力机液压控制系统设计及仿真[J].机床与液压,2016(12):16-22.

责任编辑马彤

Failure Analysis and Solution of Hydraulic System in Iron Making Plant

SUN Zhaosheng

(Shandong Iron and Steel Group Rizhao Co., Ltd., Rizhao 276800, China)

Abstract：Here the common electrical control signal fault of hydraulic system, and hydraulic power control part and executive agencies fault and media, external intrusion objects and other causes of hydraulic system failure causes are analyzed. The common fault solution and troubleshooting solution are discussed, and some suggestions for the fault diagnosis of hydraulic equipment are put forward.

Key words：fault, analysis, solution