塔式起重机液压顶升系统故障分析及检测

塔式起重机液压顶升系统故障分析及检测
发表时间：2018-09-30T11:40:19.957Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第13期作者：欧阳可荣[导读] 目前许多工程建筑施工都使用塔式起重机，它对提升施工进度和效率，降低企业经营成本有着重要意义。

广州市穗监施工机具检测有限公司
摘要：工程建设期间，通常都使用到塔式起重机，但在使用过程中，塔式起重机液压顶升系统容易出现故障，影响设备正常使用。

如果处理不当，容易造成机毁人伤（亡）等事故发生。

因此，应引起我们高度重视。

本文对引起设备故障原因进行分析，并提出了故障处理方法和检测方法，供同行参考。

关键词：液压顶升系统；故障；检测；塔式起重机；
引言
目前许多工程建筑施工都使用塔式起重机，它对提升施工进度和效率，降低企业经营成本有着重要意义。

但是使用过程当中，液压顶升系统容易出现问题，例如顶升速度、顶起后自动溜缸或根本顶不动等，这些都会对施工进度造成影响，如果不及时进行处理，会导致倒塔事故发生，影响操作人员人身安全，因此，必须做好对液压顶升系统的故障进行检测工作，及时排除质量隐患，确保系统正常。

1 塔式起重机顶升系统的工作原理
塔式起重机顶升系统主要作用是，顶起系统上面的结构，并保证工作时系统升降速度平衡。

因此，顶升系统必须具有相应的安全性，保证系统工作时升降平稳，转向时受到冲击力小，满足最大起重量。

塔式起重机液压顶升系统工作原理如图 1 所示。

（图1顶升液压系统原理图）
2 塔式起重机液压顶升系统故障原因的分析
2.1 油缸
油缸产生故障主要出现在其密封件存在破损和底部单向阀不能很好封闭，导致油缸产生溜缸问题。

通常检验油缸问题的方法有两种：2.1.1 活塞密封件的检验
油缸存在活塞密封问题主要来自有杆腔端与无杆腔端，通常检验活塞杆可以查明问题原因。

具体操作步骤如下：先从油缸内伸出活塞杆，再将油缸旁的低压油管打开，并继续伸出活塞杆。

之后观察油管，若油缸中的油可以流出，则可以认定是油缸活塞的无杆腔端密封件存在问题；若油缸中有杆腔供油的情况下，活塞杆能够自动伸出，则表明油缸的有杆腔端的密封件出现了问题。

2.1.2 液控单向阀故障的检验
具体检验步骤如下，一般先切断系统电源，后把高压腔开关打开，之后认真观察，如果发现压力油从油管流出，则可以认定液控单向阀存在问题，要及时对其进行处理，确保系统安全运行。

2.2 活塞杆下滑
从塔式起重机液压顶升系统的工作原理图可以看出，系统中有换向阀，在换向阀工作中，油路中的内控式平衡阀对系统的平衡性起重要的作用。

油缸如果存在活塞下滑情况，主要是由于内控式平衡阀出现故障。

再深入分析原因，主要由两方面引起：（1）内控式平衡阀存在堵塞和磨损，造成已调好的油压力出现不稳问题。

（2）实际重量已超出活塞杆所承受能力，油缸的无杆腔端的压力超过了内控式平衡阀预先调定的压力，因而内控式平衡阀就无法发挥到它的功效。

2.3 系统无压力或有压力但压力升不高
如果出现这类问题，通常要检查油缸和泵站。

先检测油缸，检查油缸密封件，如果其完好无损，则可能泵站出现问题，需要认真检查油泵和溢流阀。

2.4 系统压力正常但油缸的顶升速度下降或顶不动且系统发热很快
出现这类问题主要原因是系统不匹配。

通常厂家会就系统使用附上说明书，详细介绍系统各部件的性能和使用方法等，当中就系统使用压力作出明确规定，以便能给塔机生产厂家确定塔机顶升力要求时进行
参考，并制定系统的相应规格。

但在实际使用时，通常会与系统所规定的压力存在一定差异，通常系统压力是由溢流阀决定的，但溢流阀工作范围是有限的，基于此，系统在实际工作时，如果仍然根据系统的额定压力进行操作，容易导致泵所供油液不能流入油缸，油缸不能发挥顶升功效，导致系统快速发热。

3 塔式起重机液压顶升系统故障处理技术
3.1 液压油造成的污染控制
可以通过控制滤油器和液压油两个途径实现对污染的控制。

（1）液压油使用时要注意：
1）要要根据机器设备使用说明，按规定对液压油进行定期更换；
2）定期清洁油箱系统，液压油更换时，需对起重机系统进行清洗，保持其整洁干净；3）要根据说明书选择与系统相匹配的液压油油号，防止因油号不符影响系统运行安全。

（2）滤油器使用注意：
1）选择滤油器时，必须选择过滤精度高、纳污容量大、压差特性良好的滤油器，能有效减小机器零件磨损，促进工作效率提高；2）保持滤油器清洁度，定期对其进行清洁和维护，可减小滤油器工作时出现问题，使其更高效工作。

3.2 液压冲击和系统发热的控制
如发现顶升系统出现问题时必须马上查明原因，采取措施进行解决。

个别操作人员由于缺乏应有的专业知识及安全防范意识，当发现顶升速度变慢甚至无法顶升时，会马上转换操作杆，产生冲击压力促使系统功能恢复，再进行运作。

但转动操作杆工作时间是有限的，超过一定时间后，系统不能正常工作，导致问题出现。

分析这类问题，其主要原因是来自冲击压力，溢流阀没有及时响应，导致系统出现问题，在反复冲击作用下，系统会出现压力过高及急剧发热，破坏密封件，泄漏增加，无法顶动；停止工作一段时间后，系统会降温，可部分恢复油粘度，实现再顶功能。

但由于密封已损坏，无法持久工作，最终出现系统停工。

正确的操作方法是：进行顶升作业前，先让泵站自行运转若干时间后再进行工作，使油温达至常温状态，之后再认真观察和检测系统，
把故障隐患排除，保证系统能正常工作，并缓慢地顶升换向阀，提高液压系统使用效率。

3.3 顶升前的检查
如果现场中出现了泵站压力表失灵、套架和塔身之间的空隙调整不当，或者系统无法正常工作的情况，如果不及时进行处理，会损害结构元件，导致故障出现。

为防止出现事故，应先检修全部液压件和平衡阀，这样可让操作者清楚了解到系统最大压力承受范围，有针对性地进行操作。

4 检测方法
要查找并准确判断液压顶升系统产生问题的原因，必须模拟其实际工作状况，将系统置于工作压力状态下，检测各个液压元件。

按照液压顶升系统工作原理，进行塔吊顶升时，液压顶升缸活塞杆需顶起塔吊套架以上结构。

塔机液压系统简图如图 2 所示。

5 分析判断
要保证液压顶升系统正常工作，要做好相关准备工作。

先要检查系统管路及各个元件，再安装测试阀，之后开动电动机，运行系统；并对观察整个系统运行时出现的各种情况，由此可找到降低运行效率的液压元件。

（1）检查压力表读数，分析其变化情况，如发现其与正常值不符，压力出现不稳、过高或过低情况时，要查找其原因，并找出导致问题原因的液压元件，如液压缸、溢流阀、齿轮泵等；
（2）观察活塞杆活动情况，分析其伸缩运动时速度变化情况，是否与正常值不符，如速度比正常值低，就可断定是引起问题原因的液压元件，如齿轮泵、锁阀等；
（3）跟进执行元件的动作情况，观察其是否进行有规律运动，或者存在缓慢、爬行等问题，检查动作顺序和行程控制，并查找出导致动作异常的液压元件，如手动换向阀、液压缸活塞等；
（4）跟进系统整体运作情况，观察其是否存在噪音、振动、油温过高、漏油等问题，并查找出导致动作异常的部位元件，如密封圈、过滤网、管路接头等，并进行处理。

6 案例分析
近年来，由于部分施工企业在使用塔式起重机进行作业时，没有造成安全防控措施，导致安全事故发生，如2006年3月17日，云南省文山州砚山县的新兴水泥公司建设工程施工现场在塔吊顶升作业的过程中，发生一起塔吊倒塌事故，造成6人死亡，直接经济损失160万元。

分析其主要原因，是塔吊进行爬升加节安装时，施工人员违反塔吊使用说明书中关于塔机顶升的操作程序。

爬升套架上升至最大行程，塔吊上部结构处于不稳定状态。

两个爬升轴右侧一个推到最里端起到支承作用，而左侧爬升轴未推到位，没起到支承作用。

在左侧爬升轴未进入工作位置的情况下，拆除内套架下端与标准节的连接螺栓，在此状况下起动爬升电机，内套架沿齿条上升脱离标准节的瞬间，塔吊上部结构的载荷由两爬升齿轮转换到完全由右侧爬升轴承担，上部重心向左侧发生偏移。

同时，由于平衡臂侧不平衡力矩过大，上部的不平衡力矩在标准节上承担的力臂长度减小，造成标准节与滚轮接触处轮压过大，标准节承担不了塔吊上部的瞬间下坠冲击和滚轮轮压突然增大的载荷变化，左侧后主弦杆下部最先变形失稳，致使塔吊上部结构倾翻坠落。

此外，工程现场管理混乱、安装塔机的人没有相应资质；拆装人员对塔吊的构造、原理不清楚，安全意识淡薄；没有严格按照使用说明要求进行使用，导致惨痛教训。

7结论
塔式起重机的顶升作业属于安全隐患较多的作业，具有相当危险性，必须引起有关管理人员和操作者的高度重视，加强对作业人员的设备知识和安全意识的培训，严格按照使用说明书的有关规定进行操作，做好对设备的保养和维修工作，确保顶升作业安全进行，防止事故发生。

参考文献
[1]冯图，塔式起重机检测中的几个关注要点，建筑工程技术与设计，2015，12下
[2]姬鹏斌，塔式起重机液压顶升系统故障及预防，建筑机械化，2010（02）。