液压系统故障诊断

第十一章液压系统故障诊断

第一节概述

液压系统的故障诊断是指在不拆卸液压设备的情况下，凭观察和仪表测试判断液压设备的故障所在和原因。液压设备的故障是指液压设备的各项技术指标偏离了它的正常状态，如管路和某些元件损坏、漏油、发热、致使设备的工作能力丧失，功率下降，产生振动和噪声增大等。

在使用液压设备时，液压系统可能出现的故障是多种多样的。即使是同一个故障现象，产生故障的原因也不一样，它是许多因素综合影响的结果。特别是新装置的液压设备，在试车时产生的故障现象，其原因更是多方面的。液压系统是一个密闭的系统，各元件的工作状态是看不见，摸不着的。因此，在进行故障诊断时，必须对引起故障的因素逐一分析，注意到其内在联系，找出主要矛盾，这样才能比较容易地排除故障。

液压系统的故障主要是由构成回路的液压元件本身产生的动作不良、系统回路的相

少液压设备出现故障的有力措施。

当然，液压系统的故障除由元件本身和工作油液的污染引起的以外，还因安装、调试和设计不当等原因引起的也较多。

液压系统的故障诊断，过去一般凭经验，随着液压测试技术的发展，国内外正研制和应用专用的测试仪和设备。如手提式测试器、液压故障诊断器和液压故障检修车等。应用这些专用仪器和设备能在现场很快查出液压元件及系统的故障，并进行排除。

近年来，在液压系统故障诊断与状态监测技术方面取得了较大进展。如利用振动信

号、油液光谱分析、油液铁谱分析、超声波泄漏指示器、红外线测试仪等来进行检测的技术，利用微机进行分析处理信号和预报故障的技术等的应用已有不少报道。而在港口工程机械液压系统中，普遍使用这些技术来进行故障诊断及状态监测，则还需经过有关各方面的努力才可能逐步实现。

第二节液压系统的故障预兆

液压系统产生故障以前，通常都有预兆。如压力失调、噪声过大、振动过大、温升过高，泄漏过大等等。如果这些现象能及时发现，并加以适当控制或排除，系统的故障就可以减少或避免发生。

一、液压系统的工作压力失调

压力失调常表现为压力不稳定、压力调不上去或调不下来、压力转换滞后、卸荷压力较高等。产生压力失调的原因主要有以下几个方面：

1．液压泵引起的压力失调

1）液压泵的轴向、径向间隙由于磨损而增大；

2）泵的“困油”未得到圆满解决；

3）泵内零件加工及装配精度较差；

4）泵内个别零件损坏等。

2. 液压控制阀引起的压力失调

1）在压力控制阀中：

①先导阀的锥阀与阀座配合不良；

②调压弹簧太软或损坏；

③主阀芯的阻尼孔被堵塞，滑阀失去控制作用；

④主阀芯被污物卡住在开口位置或闭口位置；

⑤溢流阀作远程控制用时，其远程连接通道过小或泄漏；

⑥溢流阀作卸荷阀用时，其控制卸荷的换向阀失灵等。

2）在方向控制阀中：

①油路切换过快而产生液压冲击；

②电磁换向阀换向推杆过长或过短等。

3．辅助元件引起的压力失调

1）油滤器堵塞；

2）液流通道过小，回油不畅；

3）油液粘度太稠或太稀等。

4．其他

1）机械部分未调整好，摩擦阻力过大；

2）空气进入系统；

3）油液污染；

4）电机功率不足或转速过低；

5）压力指示装置有故障等。

二、振动与噪声

振动与噪声是同一物理现象的两个方面。当液压系统产生振动，除本身具有一定的振幅和频率外，同时还伴随着噪声。它不仅使液压系统引起故障，也有害于人类身体健康。所以，在液压传动中通常把噪声级限制在80dB以下。液压系统产生噪声的原因主要有以下几个方面：

1．机械系统振动引起的噪声

1）皮带轮、联轴器、齿轮、回转体的不平衡和滚动轴承的滚动体发生振动；

2）液压泵轴与电机轴不同心或联轴器松动；

3）管道支承不良等。

2．液压泵和液压马达质量不好引起的噪声

1）零件加工及装配精度不高；

2）泵的“困油”未得到圆满解决，流量和压力脉动较大；

3）轴承质量不好等。

3．系统密封不严引起的噪声

1）系统进入空气是液压系统产生噪声的主要原因。

4．液压控制阀失灵引起的噪声。

1）溢流阀的调压弹簧疲劳或端面与轴心线垂直度不良；

2）阀芯上的小孔堵塞；

3）阀芯在阀体内移动不灵活；

4）阀体内流动液体对阀壁的冲击；

5）流动液体的涡流或流体剪切等。

三、气穴及气蚀

气穴及气蚀现象是使液压元件和液压系统产生各种故障的原因之一，特别是在高压和高速流动的液压系统中尤为显著。现在，在液压元件及系统设计中已充分注意到了这一问题。对运行维护管理人员来说，最主要的是如何有效地防止空气进入液压系统，为此应特别注意以下几个方面：

1. 保持液压泵各结合面的连接及泵吸油管接头连接的紧密性；

2．注意油箱内的油位不能过低，回油管不能露出液面；

3．泵吸油管端的油滤器，既不能接近油面，也不应紧贴油箱底面；

4．定期清洗吸油油滤器，防止污物堵塞油滤器而造成泵吸油不足。

四、液压系统温升过高

液压系统的工作温度一般以30～55℃为宜。超过这个温度就会给系统带来不利的影响，从而使液压系统产生故障。油温过高的具体影响是：油液粘度下降，泄漏增加，泵的容积效率和系统效率显著下降；使膨胀系数不同的运动副之间的间隙发生变化，或造成运动件动作不灵甚至卡死，或造成泄漏增大使工作性能降低；使油液氧化加剧，使用寿命降低；使橡胶密封件加速老化、失效。造成液压系统油温过高的原因主要有以下几

个方面：

1．由机械摩擦损失引起的油温过高

1）液压元件的零件加工及装配质量差；

2）相对运动件之间的润滑条件差；

3）密封件质量不好以及调整过紧等。

2. 压力损失引起的油温过高

1）系统各类阀规格选用过小、管道通径小而多弯曲、无卸荷回路及节流调速方式选择不当等；

2）液压系统工作压力调整不当；

3）工作油液质量太差或粘度太大等。

3．容积损失引起的油温过高

1）选用的液压泵额定流量太大，工作时有大部分压力油从溢流阀流回油箱；

2）相对运动件间配合间隙太大，内、外泄漏量大；

3）密封件损坏或各结合面接触不良造成泄漏；

4）油箱容积太小，散热条件差，冷却器有故障等。

五、液压系统泄漏

泄漏既是液压系统的故障预兆，又是液压系统的一种故障，它包括外漏和内漏。目前，漏油仍是我国液压设备存在的共性问题，这个问题的解决直接关系到液压技术的发展和普及。因此，必须采取措施减少泄漏。造成液压系统泄漏的原因主要有以下几个方面：

1. 结合面处加工不良引起的泄漏。

1）密封槽过深或过浅；

2）平面密封的固定螺孔深度不合适，平面密封部分的定位误差太大；

3）组合密封垫和座孔不同心有偏斜；

4）密封面太粗糙等。

2．安装不良引起的泄漏。

1）在管接头的安装上，如管接头的紧固螺母和接头螺纹配合不当；

2）安装管接头时不易对中，有别颈现象；

3）紧固管接头时，采用密封带及密封剂的用量不合适；

4）焊接管接头时，因焊后使连接件歪斜等都会引起泄漏。

5）又如安装V、Y形密封圈时压紧力过大；

6）安装油泵、油马达轴颈处和滑阀阀杆外端处的油封时，唇边被键划破或被弹簧推掉等都会引起泄漏。

3．维护及选用材质不当引起的泄漏。

1）密封圈表面有损伤；

2）密封圈材质较软，密封间隙较大，被挤入间隙咬伤；

3）油液污染后损坏液压元件及密封等。