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關于液壓系統的診斷與解決
點擊次數：2734 發布時間：2016-11-11
一個液壓系統工作是否正常，關鍵取決于兩個主要工作參數，即壓力和流量是否處于正常的工作狀態，以及系統溫度和執行器速度等參數的正常與否。液壓系統的故障現象是各種各樣的，故障原因也是多種因素的綜合。同一因素可能造成不同的故障現象，而同一故障又可能對應著多種不同原因。例如：油液的污染可能造成液壓系統壓力、流量或方向等各方面的故障，這給液壓系統故障診斷帶來極大困難。
參數測量法診斷故障的思路是這樣的：任何液壓系統工作正常時，系統參數都工作在設計和設定值附近，工作中如果這些參數偏離了預定值，則系統就會出現故障或有可能出現故障，即液壓系統產生故障的實質就是系統工作參數的異常變化。因此，當液壓系統發生故障時，必然是系統中某個元件或某些元件有故障，進一步可斷定回路中某一點或某幾點的參數已偏離了預定值。這說明如果液壓回路中某點的工作參數不正常，則系統已發生了故障或可能發生了故障，需維修人員馬上進行處理。這樣在參數測量的基礎上，再結合邏輯分析法，即可快速、準確地找出故障所在。參數測量法不僅可以診斷系統故障，而且還能預報可能發生的故障，并且這種預報和診斷都是定量的，大大提高了診斷的速度和準確性。這種檢測為直接測量，檢測速度快，誤差小，檢測設備簡單，便于在生產現場推廣使用，適合于任何液壓系統的檢測。測量時既不需停機，又不損壞液壓系統，幾乎可以對系統中任何部位進行檢測，不但可診斷已有故障，而且可進行在線監測、預報潛在故障。
1．參數測量法原理
只要測得液壓系統回路中所需任意點處工作參數，將其與系統工作的正常值相比較，即可判斷出系統工作參數是否正常，是否發生了故障以及故障的所在部位。
液壓系統中的工作參數，如壓力、流量、溫度等都是非電物理量，用通用儀器采用間接測量法測量時，首先需利用物理效應將這些非電量轉換成電量，然后經放大、轉換和顯示等處理，被測參數則可用轉換后的電信號代表并顯示。由此可判斷液壓系統是否有故障。但這種間接測量方法需各種傳感器，檢測裝置較復雜，測量結果誤差大、不直觀，不便于現場推廣使用。
現在介紹一種簡單、實用的液壓系統故障檢測回路。系統結構原理如圖A(a)所示。檢測回路通常和被檢測系統并聯連接，此連接需在被測點設置圖A(a)所示的雙球閥三通接頭，它主要用于對系統進行不拆卸檢測。它對液壓系統所需點的各種參數進行直接的快速檢測，不需任何傳感器，它可同時檢測系統中的壓力、流量和溫度3個參數，而執行器的速度和轉速則可通過測量出口流量的方法計算得到。例如；只要在泵出口及執行器進、出口安裝雙球閥三通，如圖B所示，通過測量1、2、3三點的壓力、流量及溫度值，則可立刻診斷出故障所在的大致部位（泵源、控制傳動部分或執行器部分）。增加參數檢測點，則可縮小故障發生區域。
檢測原理：如圖A(a)所示。系統正常工作時，閥門1開啟，2關閉，檢測口罩上防塵罩，以防污染。檢測時，只要將檢測回路與檢測口接通，即旋緊活接頭螺紋并打開閥門2。通過調節閥門1和溢流閥7即可方便地測出壓力、流量、溫度、速度等參數。但要求系統配管時，將雙球閥三通在需檢測系統參數的部位當做接管[見圖A(a)連接]或彎管接頭[見圖A(10)連接]，這樣做既不會增加系統的復雜性，也不會對系統性能產生明顯影響。
2．參數測量方法
(1)測壓力。如圖A(a)所示，首先將檢測回路的軟管接頭與雙球閥三通螺紋接口旋緊接通；打開球閥2，關死溢流閥7，切斷回油通道，這時從壓力表4上可直接讀出所測點的壓力值（為系統的實際工作壓力）。
(2)測流量和溫度。慢慢松開溢流閥7手柄，再關閉球閥1。重新調整溢流閥7，使壓力表4讀數為所測壓力值，此時流量計5讀數即為所測點的實際流量值。同時溫度計6上可顯示出油液溫度值。
(3)測轉速（速度）。不論泵、液壓馬達或缸，其轉速或速度僅取決于2個因素，即流量和它本身的幾何尺寸（排量或面積），所以只要測出液壓馬達或缸的輸出流量（對泵為輸人流量），除以其排量或面積即得到轉速或速度值。
3．結論
參數測量法是一種實用、新型的液壓系統故障診斷方法，它與邏輯分析法相結合，大大提高了故障診斷的快速性和準確性。首先這種測量是定量的，這就避免了個人診斷的盲目性和經驗性，診斷結果符合實際。其次故障診斷速度快，經過幾秒到幾十秒即可測得系統的準確參數，再經維修人員簡單的分析判斷即得到診斷結果。再者此法較傳統故障診斷法降低系統裝拆工作量一半以上。
此故障診斷檢測回路具有以下功能。
(1)能直接測量并直觀顯示液流流量、壓力和溫度，并能間接測量泵、液壓馬達轉速。
(2)可以利用溢流閥對系統中被測部分進行模擬加載，調壓方便、準確；為保證所測流量準確性，可從溫度表直接觀察測試溫差（應不超過士3℃）。
(3)適應于任何液壓系統，且某些系統參數可實現不停車檢測。
(4)結構輕便簡單，工作可靠，成本低廉，操作簡便。這種檢測回路將加載裝置和簡單的檢測儀器結合在一起，可做成便攜式檢測儀，測量快速、方便、準確，適于在現場推廣使用。它為檢測、預報和故障診斷自動化打下基礎。
1.液壓系統故障診斷的一般原則
正確分析故障是排除故障的前提，系統故障大部分并非突然發生，發生前總有預兆，當預兆發展到一定程度即產生故障。引起故障的原因是多種多樣的，并無固定規律可循。統計表明，液壓系統發生的故障約90%是由于使用、管理不善所致。為了快速、準確、方便地診斷故障，必須充分認識液壓故障的特征和規律，這是故障診斷的基礎。
以下原則在故障診斷中值得遵循。
(1)首先判明液壓系統的工作條件和外圍環境是否正常。需首先搞清是設備機械部分或電器控制部分故障，還是液壓系統本身的故障，同時查清液壓系統的各種條件是否符合正常運行的要求。
(2)區域判斷。根據故障現象和特征確定與該故障有關的區域，逐步縮小發生故障的范圍，檢測此區域內的元件情況，分析發生原因，zui終找出故障的具體所在。
(3)掌握故障種類進行綜合分析。根據故障zui終的現象，逐步深入找m多種直接的或間接的可能原因，為避免盲目性，必須根據系統基本原理進行綜合分析、邏輯判斷，減少懷疑對象逐步逼近，zui終找出故障部位。
(4)故障診斷是建立在運行記錄及某些系統參數基礎之上的。建立系統運行記錄，這是預防、發現和處理故障的科學依據；建立設備運行故障分析表，它是使用經驗的高度概括總結，有助于對故障現象迅速做出判斷；具備一定檢測手段，可對故障做出準確的定量分析。
(5)驗證可能故障原因時，一般從zui可能的故障原因或zui易檢驗的地方開始，這樣可減少裝拆工作量，提高診斷速度。
2.液壓設備故障查找的方法
下面介紹幾種簡單、實用的液壓系統故障診斷方法。
1．置換法
將同類型、同結構、同原理的液壓設備上的相同元件，置換（互換）安裝在同一位置上，以證明被換元件是否工作可靠。例如，甲機元件置換到乙機上并開機觀察，以證明此元件的好壞。
置換法的優點在于：即使修理人員的技術水平較低，也能應用此法對液壓設備的故障作出準確的診斷。但是，運用此法必須以同類型、同結構、同液壓原理和相同液壓元件的液壓設備為前提，因而此法有很大的局限性和一定的盲目性。
2．輔助法
借助于簡單的輔助零件，對液壓設備的液壓元件是否出現故障進行診斷。
(1)堵油法。如堵住閥類元件的油口和油缸油口，可以診斷出這些液壓元件是否泄漏和失效。
(2)人為換向法。用頂桿使閥類元件換向，可診斷出換向閥是否出現如卡死、閥芯不到位等故障。
輔助法可不解體部件來診斷液壓元件是否有故障，避免了過多的拆卸工作量，減少了故障診斷時間，便于快速診斷，特別是對于較大型油缸密封等，這一類故障的診斷具有很好的實用性。
3．經驗法
修理人員通過掌握液壓設備的液壓系統，熟悉了解各液壓元件的結構和工作原理，并在積累豐富的液壓設備修理經驗的基礎上，對液壓設備出現的故障進行全面的分析、比較而迅速做出準確診斷。歸納起來，液壓設備一般出現的故障部位及其原因大致可分為以下5個方面。
(1)液壓元件調整不當，如油泵、馬達、順序閥、方向閥、溢流閥、卸荷閥、平衡閥的壓力和流量調整不對。
(2)密封元件損壞或雜質使液壓元件不能正常工作。
(3)液壓元件磨損或損壞，如閥類元件密封失靈、彈簧失靈、間隙過大等。
(4)控制機構（電器）失靈，如繼電器失靈、按鈕接觸不良或損壞、電磁鐵安裝不正確、電機相線誤接等原因造成液壓元件誤動作或程序出錯。
(5)輔助機構失靈，如限位開關位置調整不當或損壞、壓力表損壞、壓力繼電器損壞或誤發信號、油箱過濾問題等。
4．感官法
(1)看。觀察液壓系統的工作狀態。一般有六看：一看速度，即看執行元件運動速度有無變化；二看壓力，即看液壓系統各測量點的壓力有無波動現象；三看油液，即觀察油液是否清潔、是否變質，油量是否滿足要求，油的黏度是否合乎要求及表面有無泡沫等；四看泄漏，即看液壓系統各接頭是否滲漏、滴漏和出現油垢現象；五看振動，即看活塞桿或工作臺等運動部件運行時，有無跳動、沖擊等異常現象；六看產品，即從加工出來的產品判斷運動機構的工作狀態，觀察系統壓力和流量的穩定性。
(2)聽。用聽覺來判斷液壓系統的工作是否正常。一般有四聽：一聽噪聲，即聽液壓泵和系統的噪聲是否過大，液壓閥等元件是否有尖叫聲；二聽沖擊聲，即聽執行部件換向時沖擊聲是否過大；三聽泄漏聲，即聽油路板內部有無細微而連續不斷的聲響；四聽敲打聲，即聽液壓泵和管路中是否有敲打撞擊聲。
(3)摸。用手摸運動部件的溫升和工作狀況。一般有四摸：一摸溫升，即用手摸泵、油箱和閥體等溫度是否過高；二摸振動，即用手摸運動部件和管子有無振動；三摸爬行，即當工作臺慢速運行時，用手摸其有無爬行現象；四摸松緊度，即用手擰一擰擋鐵、微動開關等的松緊程度。
(4)聞。聞主要是聞油液是否有變質異味。
(5)查。查是查閱技術資料及有關故障分析與修理記錄和維護保養記錄等。
(6)問。問是詢問設備操作者，了解設備平時的工作狀況。一般有六問：一問液壓系統工作是否正常；二問液壓油zui近的更換日期、濾網的清洗或更換情況等；三問事故出現前調壓閥或調速閥是否調節過，有無不正常現象；四問事故出現之前液壓件或密封件是否更換過；五問事故出現前后液壓系統的工作差別；六問過去常出現哪類事故及排除經過。
感觀檢測只是一個定性分析，必要時應對有關元件在實驗臺上作定量分析測試。
5．分析法
分析法是基于液壓系統工作機理的故障診斷方法。采用分析法可以解決很多液壓系統故障，但是對液壓系統故障分析人員要求較高，必須充分了解和熟悉液壓元件和回路工作原理。
故障分析中，以下問題值得注意。
(1)深入分析液壓系統圖，結合有關的電磁鐵動作表及相關的電路圖．理出回路完整的工作機理；同時，正確理解回路的設計意圖與思路所采取的技術措施及相關的背景。
(2)將工作原理圖與實物對應起來，形成具體印象，液壓回路中的管線原理圖與實物往往有很大的差別。在可能的情況下，要將閥板上閥孔之間的串通與阻隔關系弄清，這些因素對以后回路檢查有密切。
(3)參閱有關書刊及資料，找出評判液壓裝置特征的判定依據，然后對其予以判斷。
(4)參閱有關書刊及設備使用說明書，探討失效機理及相關的分析測試方法。
6．應用鐵譜技術
應用鐵譜技術對液壓系統的故障進行診斷和狀態監控。鐵譜技術是以機械摩擦副的磨損為基本出發點，借助于鐵譜儀把液壓油中的磨損顆粒和其他污染顆粒分離出來，并制成鐵譜片，然后置于鐵譜顯微鏡或掃描電子顯微鏡下進行觀察，或按尺寸大小依次沉積在玻璃管內，應用光學方法進行定量檢測。通過以上分析，可以準確地獲得系統內有關磨損方面的重要信息。據此進一步研究磨損現象，監測磨損狀態，診斷故障前兆，zui后做出系統失效預報。鐵譜技術能有效地應用于工程機械液壓系統油液污染程度的檢測、監控、磨損過程的分析和故障診斷，并且具有直觀、準確、信息多等優點。因此，鐵譜技術已成為對機械工程液壓系統故障進行診斷分析的有力工具。
7．儀器檢測法
儀器檢測法即采用專門的液壓系統故障檢測儀器來診斷系統故障，該儀器能夠對液壓系統故障做定量的檢測。國內外有許多的便攜式液壓系統故障檢測儀，用來測量流量、壓力和溫度，并能測量泵和液壓馬達的轉速等。
8．狀態監測法
狀態監測法用的儀器種類很多，通常主要有壓力傳感器、流量傳感器、位移傳感器和油溫監測儀等。把測試到的數據輸入計算機系統，計算機根據輸入的數據提供各種信息及技術參數，由此判別出某個液壓元件和液壓系統某個部位的工作狀況，并可發出報警或自動停機等信號。所以狀態監測技術可解決僅靠人的感覺無法解決的疑難故障的診斷，并為預知維修提供了信息。
狀態監測法一般適用于下列幾種液壓設備：
(1)發生故障后對整個生產影響較大的液壓設備和自動線；
(2)必須確保其安全性能的液壓設備和控制系統；
(3)價格昂貴的精密、大型、稀有、關鍵的液壓系統；
(4)故障停機修理費用過高或修理時間過長、損失過大的液壓設備和液壓控制系統。