柱塞泵液压泵常见故障的诊断与监测

2014年第24期

工业技术科技创新与应用

柱塞泵液压泵常见故障的诊断与监测

张大千谢朝忠吕从双周扬

（海洋石油工程股份有限公司，天津300000）

柱塞泵作为液压系统中的动力源，具有极其重要的作用。和其它种类液压泵相比其具有下列优点：额定压力高，转速高，泵的驱动功率大；效率高，容积效率为95％左右，总效率为90％左右；寿命长；变量方便，形式多；单位功率的重量轻；柱塞泵主要零件均受压应力，材料强度性能可得以充分利用。柱塞泵虽有上述诸多优点，但是也具有相应的缺点：结构较复杂，零件数较多；自吸性差；制造工艺要求较高，成本较贵；油液对污染较敏感，要求较高的过滤精度，对使用和维护要求较高。柱塞泵在使用过程中会发生各种各样的故障，而这些故障发生的原因，主要是由于系统过热、传递介质（通常是液压油）的污染及变质等因素。

1柱塞泵常见故障的诊断

柱塞泵广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机械和船舶中。作为液压系统中的动力源，在运行工作中，正确的故障诊断与有效的监测，是确保其正常运行及能快速维修的基础。基于其工作环境的原因，主要是由于液压系统的污染，造成柱塞泵的故障。以下就常见故障展开分析，进而阐述柱塞泵故障诊断的方法。

2柱塞泵常见故障的分析

柱塞泵的常见故障通常为以下几方面：输出流量不足或不输出；中位时排油量不为零；输出流量波动；输出压力异常；振动和噪声；液压泵过热；漏油。如果工作环境恶劣（在高温和极寒的恶劣天气状况），也会降低液压泵的容积效率。

2.1柱塞泵由于液压系统污染引起的故障

柱塞泵污染问题通常包括以下两个方面。

2.1.1液压系统进水

包含下列两个原因：（1）设备在使用、抽注液压油、保存、运输过程中水分浸入。冷却系统的渗漏，外部气候的变化，雨雪和潮水等都可能使水分浸入液压油内。水分在液压油中会呈现下列三种不同的状态。a.溶解水溶解于液压油中的水分与液压油一起为均匀的单相物质。b.游离水在液压油中呈现第二相。游离水与油品中的溶解水呈平衡状态。水滴呈不同粒度大小，状态很不稳定，在各种力的作用下，表现为悬浮、互相缔合或逐渐沉降以及沉淀水等状态。c.乳化水当游离水珠被乳化膜包围时，就形成了乳化水，乳化水会相对稳定地存在。大量的游离水的进入，在液压系统内破坏了润滑油膜的形成，极大的降低了油品润滑性能，使金属表面锈蚀和运动摩擦表面产生金属屑，而这些金属屑又会随着液压油走遍整个系统。在这一过程中可能会造成阀芯卡死、滤器堵塞、密封被划伤或划破等现象。另外，液压油里的水会在较高的工作温度下与油产生氧化反应，使油氧化变质，降低了油品的使用寿命。（2）大气中的水蒸汽。当气候温暖的时候，空气的绝对湿度很大，油液中的水含量也相应地增大。当气候变冷时，油液中的溶解水便过饱和，这些水来不及全部逸出进入空气，便在液压油中生成微小水滴。当温度再次上升时，这些微小水滴的一部分便重新变成溶解状态，而另一部分便会聚结在一起，或成为沉淀水，仍呈游离水的状态，因此液压油还会从空气中吸收水分以达到饱和状态。这种状态重复多次，会使液压油大量地浸水。

2.1.2杂质污染

柱塞液压泵在工作时，液压系统各元件摩擦产生的金属沫和各种杂质（破损的密封等）随着液压油进入柱塞泵中，这些异物将会导致柱塞泵元件的损坏，尤其是诸多精密元件（如斜盘与滑靴的接触面、柱塞等）。

2.2柱塞泵过热

导致柱塞泵过度发的原因有三个：一是液体摩擦致热。即高压油通过缝隙泄漏到低压腔，损失大量的液压能，从而转化为热能；二是机械摩擦生热。即当运动物体表面处于干或半干摩擦状态时，运动部件之间相互摩擦产生热量；三是回油过滤器堵塞致热，因为堵塞会导致回油背压过高，从而引起油温过高和泵体过热现象发生。所以正确选择和定位油箱容积、冷却器和运动部件之间的间隙，便可防止发生泵的过度发热和油温过高现象。

2.3柱塞泵密封不良，主要是指泵内液压油从高压向低压渗透或内部密封损坏，内部元件有磨损或锈蚀都是造成泄漏的原因。

3柱塞泵常见故障的诊断方法

柱塞泵在使用中会出现各种各样的故障，对于常见故障能及时排查进而及时解决，是保证柱塞液压泵正常工作的基础。

3.1四觉诊断方法

柱塞泵故障诊断最为常见的方法即四觉判断法。这个方法要求维修人员具有丰富的维修经验，良好的专业知识积累。查看设备的外观是否良好，听设备运转的声音是否正常，触摸设备的表面检查是否有振动或者温度是否正常，嗅是对液压油是否有发臭或变质的味道。通过四觉诊断方法对一些简单的故障进行诊断，该诊断方法一般只是作为初步的故障诊断阶段，通过这些表象表现出来的问题，设定更加全面的诊断方案。

3.2液压试验台检测

随着科技的进步，液压系统随处可见，柱塞液压泵的应用也越来越广泛。对其进行检测的液压试验台也变得越来越精确。在液压试验台上检测可以得到柱塞液压泵的各项运行数据，空载时的输出空载流量和转速，再测出在试验压力下的泵的输出流量和转速。并以空载流量代替泵的理论流量，通过专业的计算可以计算出泵在试验压力下的容积效率。根据计算得出的容积效率数值和正常的数值进行比较（一般正常的柱塞液压泵容积效率在90%以上），如果偏差较大，就说明该柱塞泵需进行拆解修理。液压试验台的检测相对于四觉诊断法，更加直观和科学，通过数据直接就能知道柱塞泵的运行状况。

4液压系统的状态监控

柱塞泵是在液压系统中工作，因此不能单独对柱塞泵进行监控，也需要对和柱塞液压泵相关的元素进行监控。主要是液压油的压力、流量和温度等，最重要的是液压油的温度。如果温度过高，将对液压系统中的各种元件造成严重破坏。

4.1对液压系统温度的监测

温度是影响液压系统正常运行的主要因素，液压系统工作允许油温为15～80℃，最佳温度为25～55℃。由于温度过高将会造成油液粘度降低，密封件损坏等。因此需要对系统和柱塞泵壳体的温度进行实时监测并体现在监视器上。一旦液压系统出现温度过高这一现象，仪器可以得到有效的监测数据并报警，同时对于故障位置做出定位，然后做出故障诊断。

4.2对于元件的状态监测

主要是对于元件各数值的测量，比如设备转速、电磁阀电流值、液压油污染程度等进行全面的监测。液压油污染程度分为以下两个方面：（1）液压油中水的比例。（2）液压油中的杂质。通过这些监测能尽量避免系统性问题的出现。

5结束语

在柱塞液压泵的日常使用中，温度过高、油液污染通常是其故障的主要原因。随着现代科学技术的发展，对于柱塞泵做检测的液压试验台也越来越完善。同时在使用中也要构建一个完整的监测体系，做到早发现问题，早解决问题，从而确定和保障液压泵的正常使用。

参考文献

[1]苏尔皇.液压流体力学[M].北京：国防工业出版社，1979.

[2]邹先瑞.液压油中的水及其分离[J].山西机械液，2001.

摘要：文章主要基于柱塞液压泵常见故障的诊断展开论述，着重论述了故障产生的因素，以及液压泵故障诊断的方法。通过文章的论述，希望对相关工作提供参考。

关键词：柱塞液压泵；常见故障；诊断；监测

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