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【液壓知識】液壓系統(tǒng)的故障特征與診斷步驟，維修方法

2021-10-09 by Jun Tai

一、液壓系統(tǒng)的故障特征

1. 液壓設(shè)備不同運(yùn)行階段的故障

1) 試制液壓設(shè)備調(diào)試階段的故障

液壓設(shè)備調(diào)試階戰(zhàn)的故障率較高。其特征是設(shè)計(jì)、制造、安裝等質(zhì)量問題交叉在一起。除了機(jī)械、電氣的問題以外，液壓系統(tǒng)常發(fā)生的故障有:

（1）外泄漏嚴(yán)重，主要發(fā)生在接頭和有關(guān)元件的端蓋連接處。

（2）執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度不隱定。

（3）液壓閥的閥芯卡死或運(yùn)動(dòng)不靈活，導(dǎo)致執(zhí)行元件動(dòng)作失靈。有時(shí)發(fā)現(xiàn)液壓閥的閥芯方向裝反，要特別注意二位但電控電磁閥。

（4）壓力控制元件的阻尼小孔堵塞，造成壓力不穩(wěn)定。

（5）閥類元件漏裝彈簧、密封件，造成控制失靈。有時(shí)出現(xiàn)管路接錯(cuò)而使系統(tǒng)動(dòng)作錯(cuò)亂。

（6）液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)不完善。液壓元件選擇不當(dāng)，造成系統(tǒng)發(fā)熱、執(zhí)行元件同步精度低等故障現(xiàn)象。

2）液壓設(shè)備運(yùn)行初期的故障

液壓設(shè)備經(jīng)過調(diào)試階段后。便進(jìn)入正常出產(chǎn)運(yùn)行階段。此階段故障恃征是：

管接頭因振動(dòng)而松脫。

密封件質(zhì)量差，或由于裝配不當(dāng)而被損傷，造成泄漏。

管道或液壓元件油道內(nèi)的毛刺、型砂、切屑等污物在油液的沖擊下脫落，堵塞阻尼孔或過濾器，造成壓力和速度不穩(wěn)定。

由于負(fù)荷大或外界環(huán)境散熱條件差·使油液溫度過高，引起泄漏，導(dǎo)致壓力和速度的變化。

3）液壓設(shè)備運(yùn)行中期的故障

液壓設(shè)備運(yùn)行到中期，屬于正常磨損階段，故障率最低，這個(gè)階段液壓系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)最佳。但應(yīng)特別注意定期更換液壓油、控制油液的污染。

4）液壓設(shè)備運(yùn)行后期的故障

液壓設(shè)備運(yùn)行到后期，液壓元件因工作頻率和負(fù)荷的差異，易損件先后開始正常性的超差磨損。此階段故障率較高，泄漏增加，效率降低。針對這一狀況，要對液壓元件進(jìn)行全面檢驗(yàn)，對已失效的液壓元件應(yīng)進(jìn)行修理或更換。以防止液壓設(shè)備不能運(yùn)行而被迫停產(chǎn)。

2. 突發(fā)性故障

這類故障多發(fā)生在液壓設(shè)備運(yùn)行初期和后期。故障的特征是突發(fā)性，故障發(fā)生的區(qū)域及產(chǎn)生原因較為明顯。如發(fā)生碰撞，元件內(nèi)彈簧突然折斷，管道破裂，異物堵塞管路通道，密封件損壞等故障現(xiàn)象。

突發(fā)性故障往往與液壓設(shè)備安裝不當(dāng)、維護(hù)不良有直接關(guān)系。有時(shí)由于操作錯(cuò)誤也會發(fā)生破壞性故障。防止這類故障的主要措施是加強(qiáng)設(shè)備日常管理維護(hù)，嚴(yán)格執(zhí)行崗位責(zé)任制，以及加強(qiáng)操作人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)。

二、液壓系統(tǒng)的故障診斷步驟1.查找故障液壓元件的步驟

液壓系統(tǒng)的故障有時(shí)是系統(tǒng)中某個(gè)元件產(chǎn)生故障造成的，因此，首先需要把出了故障的元件找出來，根據(jù)圖3-1列出的步驟進(jìn)行檢查，就可以找出液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生故障的元件。

第一步：液壓傳動(dòng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不正常,例如,沒有運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定,運(yùn)動(dòng)方向不正確,運(yùn)動(dòng)速度不符合要求，動(dòng)作順序錯(cuò)亂，輸出力不穩(wěn)定，泄漏嚴(yán)重，爬行等。無論是什么原因，都可以歸納為：流量、壓力和方向三大問題。

第二步：審校液壓回路圖，并檢查每個(gè)液壓元件，確認(rèn)它的性能和作用，初步評定其質(zhì)量狀況。

第三步：列出與故障相關(guān)的元件清單，逐個(gè)進(jìn)行分析。進(jìn)行這一步時(shí)，一要充分利用判斷力，二是注意絕不可遺漏對故障有重大影響的元件。

第四步：對清單中所列出的元件按以往的經(jīng)驗(yàn)和元件檢查的難易排列次序。必要時(shí)，列出重點(diǎn)檢查的元件和元件的重點(diǎn)檢查部位。同時(shí)安排測量儀器等。

第五步:對清單中列出的重點(diǎn)檢查元件進(jìn)行初檢。初檢應(yīng)判斷以下一些問題:元件的使用和裝配是否合適。元件的測量裝置、儀器和測試方法是否合適；元件的外部信號是否合適，對外部信號是否響應(yīng)等。特別注意某些元件的故障先兆。如過高的溫度和嘆聲、振動(dòng)和泄漏等。

第六步：如果初檢中未蠶出故障，要用儀器反復(fù)檢查。

第七步：識別出發(fā)生故障的元件。對不合格的元件進(jìn)行修理或更換。

第八步：在重新啟動(dòng)主機(jī)前，必須先認(rèn)真考慮一下這次故障的原因和后果。如果故障是由于污染或油溫過高引起的，則應(yīng)預(yù)料到其它元件也有出現(xiàn)故障的可能性，同時(shí)對隱患采取相應(yīng)的措施。例如，由于污染原因引起液壓泵的故障，則在更換新泵前必須對系統(tǒng)進(jìn)行徹底清洗和過濾。

2. 重新啟動(dòng)的步驟

排除液壓系統(tǒng)枚障之后，不能操之過急，盲目啟動(dòng)，必須遵照一定的要求和程序啟動(dòng)。否則，舊的故障排除了，新的故障會相繼產(chǎn)生。其主要原田是缺乏周密的思考。如前所述，液壓泵由于污染而出現(xiàn)故障，那么，污染是怎樣引起的？其它液壓元件是否也被污染了呢？

圖2-2為重新啟動(dòng)的程序框圖。

三、液壓系統(tǒng)的故障診斷方法

1 直觀檢查法

直觀檢查法又稱初步診斷法，是液壓系統(tǒng)故障診斷的一種最為簡易且方便易行的方法。這種方法通過“看、聽、摸、聞、閱、問”六字口訣進(jìn)行。直觀檢查法即可在液壓設(shè)備工作狀態(tài)下進(jìn)行，又可在其不工作狀態(tài)下進(jìn)行·

1）看。觀察液壓系統(tǒng)工作的實(shí)際情況。一看速度，指執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度有無變化和異?，F(xiàn)象；二看壓力，指液壓系統(tǒng)中各壓力監(jiān)測點(diǎn)的壓力大小以及變化情況：三看油液是否清潔、變質(zhì)，表面是否有泡沫，液位是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，液壓油的粘度是否合適；四看泄漏，指各連接部位是否有滲漏現(xiàn)象；五看振動(dòng)，指液壓執(zhí)行元件在工作時(shí)有無跳動(dòng)現(xiàn)象；六看產(chǎn)品，根據(jù)液壓設(shè)備及工出來的產(chǎn)品質(zhì)量，判斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)、液壓系統(tǒng)的工作壓力和流量穩(wěn)定性等。

2）聽。用聽覺判斷液壓系統(tǒng)工作是否正常:一聽噪聲，聽液壓泵和液壓系統(tǒng)工作時(shí)的噪聲是否過大及噪聲的特征，溢流閥、順序閥等壓力控制元件是否有尖叫聲；二聽沖擊聲，指工作臺液壓缸換向時(shí)沖擊聲是否過大，活塞是否有撞擊缸底的聲音，換向閥換向時(shí)是否有撞擊端蓋的現(xiàn)象：三聽氣蝕和困油的異常聲，檢查液壓泵是否吸迸空氣，及有否嚴(yán)重困油現(xiàn)象：四聽敲打聲，指液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)是否有因損壞引起的敲打聲。

3）摸。用手觸摸允許摸的運(yùn)動(dòng)部件以了解其工作狀態(tài):一摸溫升，用手摸液壓泵、油箱和閥類元件外殼表面，若接觸兩秒鐘感到燙手，就應(yīng)檢查溫升過高的原因；二摸振動(dòng)，用手摸運(yùn)動(dòng)部件和管路的振動(dòng)情況，若有高頻振動(dòng)應(yīng)檢查產(chǎn)生的原因；三摸爬行，當(dāng)工作臺在輕載低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，用手摸有無爬行現(xiàn)象；四摸松緊程度，用手觸摸擋鐵、微動(dòng)開關(guān)和緊固螺釘?shù)鹊乃删o程度。

4）聞。用嗅覺器官辨別油液是否發(fā)臭變質(zhì)，橡膠件是否因過熱發(fā)出特殊氣味等。

5) 閱。查閱有關(guān)故障分析和修理記錄、日檢和定檢卡及交接班記錄和維修保養(yǎng)情況記錄。

6）問。訪問設(shè)備操作者，了解設(shè)備平時(shí)運(yùn)行狀況:一問液壓系統(tǒng)工作是否正常，液壓泵有無異?，F(xiàn)象；二問液壓油更換時(shí)間，濾網(wǎng)是否清潔；三問發(fā)生事故前壓力或速度調(diào)節(jié)閥是否調(diào)節(jié)過，有哪些不正常現(xiàn)象；四問發(fā)生事故前是否更換過密封件或液壓件；五問發(fā)生事故前后液壓系統(tǒng)出現(xiàn)過哪些不正常現(xiàn)象；六問過去經(jīng)常出現(xiàn)過哪些故障，是怎樣排除的。

由于每個(gè)人的感覺、判斷能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的差異，判斷結(jié)果肯定會有差異，但是經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐，故障原因是特定的，終究會被確認(rèn)并予以排除。應(yīng)當(dāng)指出的是：這種方法對于有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員來講，顯得更加有效。

2對比替換法

這種方法常用于在缺乏測試儀器的場合檢查液壓系統(tǒng)故障，并且經(jīng)常結(jié)合替換法進(jìn)行。對比替換方法有兩種情況：一種情況是用兩臺型號、性能參數(shù)相同的機(jī)械進(jìn)行對比試驗(yàn)，從中查找故障。試驗(yàn)過程中可對機(jī)械的可疑元件用新件或完好機(jī)械的元件進(jìn)行代換，再開機(jī)試驗(yàn)，如性能變好，則故障所在即知。否則，可繼續(xù)用同樣的方法或其他方法檢查其余部件；另一種情況是對于具有相同功能回路的液壓系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)，采用對比替換法更為方便，而且，現(xiàn)在許多系統(tǒng)的連接采用高壓軟管連接，為替換法的實(shí)施捉供了更為方便的條件。遇到可疑元件時(shí)，要更換另一回路的完好元件時(shí)，不需拆卸元件，只要更換相應(yīng)的軟管接頭即可。例如在檢查三工位母線機(jī)（主要完成定位、折彎、沖孔動(dòng)作）的液壓系統(tǒng)故障時(shí)，有一回路工作無壓力，懷疑液壓泵有問題。結(jié)果對調(diào)了兩個(gè)液壓泵軟管的接頭，一次就消除了故障存在的可能性。對比替換方法在調(diào)試兩臺以上相同的液壓站時(shí)非常有效。

3 邏輯分析法

采用邏輯分析法分析液壓系統(tǒng)的故障時(shí)，可分為兩種情況。對較為簡單的液壓系統(tǒng)，可以根據(jù)故障現(xiàn)象，按照動(dòng)力元件、控制元件、執(zhí)行元件的順序在液玉系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上，結(jié)合前面的幾種方法，正向推理分析故障原因。例如玻璃涂膠設(shè)備出現(xiàn)涂不出膠的故障，直觀來看就是液壓缸的輸出力（即壓力）不足。根據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖來分析，造成壓力下降的可能原因有：吸油過濾器堵塞、液壓泵內(nèi)泄漏嚴(yán)重、溢流閥壓力調(diào)節(jié)過低或者溢流閥阻尼孔堵塞、液壓缸內(nèi)泄漏嚴(yán)重、管路連接件泄漏、回油壓力過高等等?？紤]到這些因素后，在根據(jù)已有的檢查結(jié)果，排除其它因素，逐漸縮小范圍。直到解決問題為止。

4 儀器專項(xiàng)檢測法

有些重要的液壓設(shè)備必須進(jìn)行定量專項(xiàng)檢測，即檢測故障發(fā)生的根源型參數(shù)，為故障判斷提供可靠依據(jù)

1）壓力。檢測液壓系統(tǒng)各部位的壓力值，分析其是否在允許范圍內(nèi)。

2) 流量。檢測液壓系統(tǒng)各位置的油液流量值是否在正常值范圍內(nèi)。

3) 溫升。檢測液壓泵、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、油箱的溫度值，分析是否在正常范圍內(nèi)。

4) 噪聲。檢測異常噪聲值，并進(jìn)行分析，找出噪聲源。

應(yīng)該注意的是：對于有故障嫌疑的液壓件要在試驗(yàn)臺架上按出廠試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，元件檢測要先易后難，不能輕易把重要元件從系統(tǒng)中拆下，甚至盲目解體檢查。

5) 在線檢測。很多液壓設(shè)備本身配有重要參數(shù)的檢測儀表，或系統(tǒng)中預(yù)留了測量接口，不用拆下元件就能觀察或從接口檢測出元件的性能參數(shù)，為初步診斷提供定量依據(jù)。如在液壓系統(tǒng)的有關(guān)部位和各執(zhí)行機(jī)構(gòu)中裝設(shè)壓力、流量、位置、速度、液位、溫度、過濾阻塞報(bào)警等各種監(jiān)測傳感器，某個(gè)部位發(fā)生異常時(shí)，監(jiān)測儀器均可及時(shí)測出技術(shù)參數(shù)狀況，并可在控制屏幕上自動(dòng)顯示，以便于分析研究、調(diào)整參數(shù)、診斷故障并予以排除。

5 模糊邏輯診斷方法

故障診斷問題的模糊性質(zhì)為模糊邏輯在故障診斷中的應(yīng)用提供了前提。模確診斷方法利用模糊邏揖來描述故障原因與故障現(xiàn)象之間的模糊關(guān)系，通過隸屬函數(shù)和模糊關(guān)系方程解決故障原因與狀態(tài)識別問題。

模糊邏輯在故障領(lǐng)域中的應(yīng)用稱為模糊聚類診斷法。它是以模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)診斷方法，其最大特征是，它能將操作者或?qū)＜业脑\斷經(jīng)驗(yàn)和知識表示成語言變量描述的診斷規(guī)則，然后用這些規(guī)則對系統(tǒng)進(jìn)行診斷。因此，模糊邏輯診斷方法適用于數(shù)學(xué)模型未知的、復(fù)雜的非線性系統(tǒng)的診斷。從信息的觀點(diǎn)來看，模糊診斷是一類規(guī)則型的專家系統(tǒng)。

6 智能診斷方法

對于復(fù)雜的故障類型，由于其機(jī)理復(fù)雜而難于診斷，需要一些經(jīng)驗(yàn)性知識和診斷策略。專家系統(tǒng)在診斷領(lǐng)域的應(yīng)用可以解決復(fù)雜故障的診斷問題。

液壓設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng)由知識庫和推理機(jī)組成。知識庫中存放各種故障現(xiàn)象、引起故障的原因及原因和現(xiàn)象間的關(guān)系，這些都來自有經(jīng)驗(yàn)的維修人員和領(lǐng)域?qū)＜?，它集中了多個(gè)專家的知識，收集了大量的資料，扣除了個(gè)人解抉問題時(shí)的主觀偏見，使診斷結(jié)果更接近實(shí)際。

一旦液壓系統(tǒng)發(fā)生故障，通過人機(jī)接口將故障現(xiàn)象輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的故障現(xiàn)象及知識庫中的知識，按推理機(jī)中存放的推理方法推算出故障原因并報(bào)告給用戶，還可提出維修或預(yù)防措施。

目前，故障診斷專家系統(tǒng)存在的問題是缺乏有效的診斷知識表達(dá)方法及不確定性推理方法，診斷知識獲取因難。

近年來發(fā)展起來的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，其知識的獲取與表達(dá)采用雙向聯(lián)想記憶模型，能夠存儲作為變元概念的客體之間的因果關(guān)系，處理不精確的、矛盾的、甚至錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，從而提高了專家系統(tǒng)的智能水平和實(shí)時(shí)處理能力，是診斷專家系統(tǒng)的發(fā)展方向。

7 基于灰色理論的故障診斷方法

研究灰色系統(tǒng)的有關(guān)建模、控模、預(yù)測、決策、優(yōu)化等問題的理論稱為灰色理論。通?？梢詫⑿畔⑾到y(tǒng)分為白色系統(tǒng)、灰色系統(tǒng)和黑色系統(tǒng)。白色系統(tǒng)指系統(tǒng)參數(shù)完全已知，黑色系統(tǒng)指系統(tǒng)參數(shù)完全未知，灰色系統(tǒng)指部分參數(shù)已知而部分參數(shù)未知的系統(tǒng)?；疑到y(tǒng)理論就是通過已知參數(shù)來預(yù)測未知參數(shù)，利用“少數(shù)據(jù)”建模從而解決整個(gè)系統(tǒng)的未知參數(shù)。

實(shí)踐證明，液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的原因式多方面的、復(fù)雜的，既有簡單故障，也有多個(gè)部位或部件同時(shí)發(fā)生故障的情況。由于故障檢測手段的不完善性、信號獲取裝置的不穩(wěn)定性及信息處理方法的近似性，或者缺少有效的觀測工具，造成信息不完全，對故障的判斷預(yù)測，帶有估計(jì)、猜想、假設(shè)和臆測等主觀想象成分，導(dǎo)致人們對液壓系統(tǒng)故障機(jī)理的認(rèn)識帶有片面性。

另一方面，由于液壓系統(tǒng)是“機(jī)-電-液”系統(tǒng)的復(fù)雜組合，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的故障往往呈現(xiàn)出一定的動(dòng)態(tài)性，也給液壓設(shè)備的故障判別帶來一定的困難。因此，液壓設(shè)備、液壓系統(tǒng)在運(yùn)行過程中發(fā)生故障與否是確定的，但人們對故障的認(rèn)識和判別受技術(shù)水平的限制，不同的人對故障信息掌握的充分程度不同，會得出不同的診斷結(jié)果。由此看出液壓系統(tǒng)故障由于信息的不完全帶有一定的灰色性?；疑碚撚糜谝簤涸O(shè)備故障診斷就是利用存在的已知信息去推知含有故障模式的不可知信息的特性、狀態(tài)和發(fā)展趨勢，其實(shí)質(zhì)也是一個(gè)灰色系統(tǒng)的白化問題。

液壓設(shè)備故障診斷的實(shí)質(zhì)是故障模式識別，采用灰色系統(tǒng)理論中的灰色關(guān)聯(lián)分析方法，通過設(shè)備故障模式與某參考模式之間的接近程度，進(jìn)行狀態(tài)識別與故障診斷。這種方法的特點(diǎn)是：建模簡單、所需數(shù)據(jù)少。特別適用于生產(chǎn)現(xiàn)場的快速診斷。