液壓系統(tǒng)故障診斷及排除實用方法

1、液壓系統(tǒng)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(tǒng)故障大部分并非突然發(fā)生，發(fā)生前總有預(yù)兆，當(dāng)預(yù)兆發(fā)展到一定程度即產(chǎn)生故障。引起故障的原因是多種多樣的，并無固定規(guī)律可尋。統(tǒng)計表明，液壓系統(tǒng)發(fā)生的故障約90％是由于使用管理不善所致為了快速、準(zhǔn)確、方便地診斷故障，必須充分認(rèn)識液壓故障的特征和規(guī)律，這是故障診斷的基礎(chǔ)。
以下原則在故障診斷中值得遵循：
（1）首先判明液壓系統(tǒng)的工作條件和外圍環(huán)境是否正常需首先搞清是設(shè)備機(jī)械部分或電器控制部分故障，還是液壓系統(tǒng)本身的故障，同時查清液壓系統(tǒng)的各種條件是否符合正常運行的要求。
（2）區(qū)域判斷根據(jù)故障現(xiàn)象和特征確定與該故障有關(guān)的區(qū)域，逐步縮小發(fā)生故障的范圍，檢測此區(qū)域內(nèi)的元件情況，分析發(fā)生原因，最終找出故障的具體所在。
（3）掌握故障種類進(jìn)行綜合分析根據(jù)故障最終的現(xiàn)象，逐步深入找出多種直接的或間接的可能原因，為避免盲目性，必須根據(jù)系統(tǒng)基本原理，進(jìn)行綜合分析、邏輯判斷，減少懷疑對象逐步逼近，最終找出故障部位。
（4）故障診斷是建立在運行記錄及某些系統(tǒng)參數(shù)基礎(chǔ)之上的。建立系統(tǒng)運行記錄，這是預(yù)防、發(fā)現(xiàn)和處理故障的科學(xué)依據(jù)；建立設(shè)備運行故障分析表，它是使用經(jīng)驗的高度概括總結(jié)，有助于對故障現(xiàn)象迅速做出判斷；具備一定檢測手段，可對故障做出準(zhǔn)確的定量分析。
（5）驗證可能故障原因時，一般從最可能的故障原因或最易檢驗的地方開始，這樣可減少裝拆工作量，提高診斷速度。
2、故障診斷方法
目前查找液壓系統(tǒng)故障的傳統(tǒng)方法是邏輯分析逐步逼近斷。此法的基本思路是綜合分析、條件判斷。即維修人員通過觀察、聽、觸摸和簡單的測試以及對液壓系統(tǒng)的理解，憑經(jīng)驗來判斷故障發(fā)生的原因。當(dāng)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，故障根源有許多種可能。采用邏輯代數(shù)方法，將可能故障原因列表，然后根據(jù)先易后難原則逐一進(jìn)行邏輯判斷，逐項逼近，最終找出故障原因和引起故障的具體條件。
此法在故障診斷過程中要求維修人員具有液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)知識和較強(qiáng)的分析能力，方可保證診斷的效率和準(zhǔn)確性。但診斷過程較繁瑣，須經(jīng)過大量的檢查，驗證工作，而且只能是定性地分析，診斷的故障原因不夠準(zhǔn)確。為減少系統(tǒng)故障檢測的盲目性和經(jīng)驗性以及拆裝工作量，傳統(tǒng)的故障診斷方法已遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代液壓系統(tǒng)的要求。
近年來，隨著液壓系統(tǒng)向大型化、連續(xù)生產(chǎn)、自動控制方向發(fā)展，又出現(xiàn)了多種現(xiàn)代故障診斷方法。如鐵譜技斷，可從油液中分離出來的各種磨粒的數(shù)量、形狀、尺寸、成分以及分布規(guī)律等情況，及時、準(zhǔn)確地判斷出系統(tǒng)中元件的磨損部位、形式、程度等。而且可對液壓油進(jìn)行定量的污染分析和評價，做到在線檢測和故障預(yù)防。再如基于人工智能的專家診斷系斷，它通過計算機(jī)模仿在某一領(lǐng)域內(nèi)有經(jīng)驗專家解決問題的方法。將故障現(xiàn)象通過人機(jī)接口輸入計算機(jī)，計算機(jī)根據(jù)輸入的現(xiàn)象以及知識庫中的知識，可推算出引起故障的原因，然后通過人機(jī)接口輸出該原因，并提出維修方案或預(yù)防措施。這些方法給液壓系統(tǒng)故障診斷帶來廣闊的前景，給液壓系統(tǒng)故障診斷自動化奠定了基礎(chǔ)。但這些方法大都需要昂貴的檢測設(shè)備和復(fù)雜的傳感控制系統(tǒng)和計算機(jī)處理系統(tǒng)，有些方法研究起來有一定困難。目前不適應(yīng)于現(xiàn)場推廣使用。下面介紹一種簡單、實用的液壓系統(tǒng)故障診斷方法。
2.1基于參數(shù)測量的故障診斷系統(tǒng)
一個液壓系統(tǒng)工作是否正常，關(guān)鍵取決于兩個主要工作參數(shù)即壓力和流量是否處于正常的工作狀態(tài)，以及系統(tǒng)溫度和執(zhí)行器速度等參數(shù)的正常與否。液壓系統(tǒng)的故障現(xiàn)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(xiàn)象，而同一故障又可能對應(yīng)著多種不同原因。例如：油液的污染可能造成液壓系統(tǒng)壓力、流量或方向等各方面的故障，這給液壓系統(tǒng)故障診斷帶來極大困難。
參數(shù)測量法診斷故障的思路是這樣的，任何液壓系統(tǒng)工作正常時，系統(tǒng)參數(shù)都工作在設(shè)計和設(shè)定值附近，工作中如果這些參數(shù)偏離了預(yù)定值，則系統(tǒng)就會出現(xiàn)故障或有可能出現(xiàn)故障。即液壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障的實質(zhì)就是系統(tǒng)工作參數(shù)的異常變化。因此當(dāng)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時，必然是系統(tǒng)中某個元件或某些元件有故障，進(jìn)一步可斷定回路中某一點或某幾點的參數(shù)已偏離了預(yù)定值。這說明如果液壓回路中某點的工作參數(shù)不正常，則系統(tǒng)已發(fā)生了故障或可能發(fā)生了故障，需維修人員馬上進(jìn)行處理。這樣在參數(shù)測量的基礎(chǔ)上，再結(jié)合邏輯分析法，即可快速、準(zhǔn)確地找出故障所在。參數(shù)測量法不僅可以診斷系統(tǒng)故障，而且還能預(yù)報可能發(fā)生的故障，并且這種預(yù)報和診斷都是定量的，大大提高了診斷的速度和準(zhǔn)確性。這種檢測為直接測量，檢測速度快，誤差小，檢測設(shè)備簡單，便于在生產(chǎn)現(xiàn)場推廣使用。適合于任何液壓系統(tǒng)的檢測。測量時，既不需停機(jī)，又不損壞液壓系統(tǒng)，幾乎可以對系統(tǒng)中任何部位進(jìn)行檢測，不但可診斷已有故障，而且可進(jìn)行在線監(jiān)測、預(yù)報潛在故障。
2.1.1參數(shù)測量法原理
只要測得液壓系統(tǒng)回路中所需任意點處工作參數(shù)，將其與系統(tǒng)工作的正常值相比較，即可判斷出系統(tǒng)工作參數(shù)是否正常，是否發(fā)生了故障以及故障的所在部位。
液壓系統(tǒng)中的工作參數(shù)，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(yīng)將這些非電量轉(zhuǎn)換成電量，然后經(jīng)放大、轉(zhuǎn)換和顯示等處理，被測參數(shù)則可用轉(zhuǎn)換后的電信號代表并顯示。由此可判斷液壓系統(tǒng)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(fù)雜，測量結(jié)果誤差大、不直觀，不便于現(xiàn)場推廣使用。
本人通過多年的教學(xué)和生產(chǎn)實踐，設(shè)計出一種簡單、實用的液壓系統(tǒng)故障檢測回路。檢測回路通常和被檢測系統(tǒng)并聯(lián)連接，此連接需在被測點設(shè)置的雙球閥三通接頭，它主要用于對系統(tǒng)進(jìn)行不拆卸檢測。它對液壓系統(tǒng)所需點的各種參數(shù)進(jìn)行直接的快速檢測，不需任何傳感器，它可同時檢測系統(tǒng)中的壓力、流量和溫度三個參數(shù)，而執(zhí)行器的速度和轉(zhuǎn)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(zhí)行器進(jìn)、出口安裝雙球閥三通，則通過測量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(zhí)行器部分）。增加參數(shù)檢測點，則可縮小故障發(fā)生區(qū)域。
系統(tǒng)正常工作時，閥門1開啟，2關(guān)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(diào)節(jié)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(shù)。但要求系統(tǒng)配管時，將雙球閥三通在需檢測系統(tǒng)參數(shù)的部位當(dāng)作接管或彎管接頭來配置。
1，2.截止球閥3，8.軟管4.壓力表5.流量計 6.溫度計7.溢流閥9.過濾器
2.1.2參數(shù)測量方法
第1步：測壓力，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(guān)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(tǒng)的實際工作壓力）。
第2步：測流量和溫度——慢慢松開溢流閥7手柄，再關(guān)閉球閥1。重新調(diào)整溢流閥7，使壓力表4讀數(shù)為所測壓力值，此時流量計5讀數(shù)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。
第3步：測轉(zhuǎn)速（速度）——不論泵、馬達(dá)或缸其轉(zhuǎn)速或速度僅取決于兩個因素，即流量和它本身的幾何尺寸（排量或面積），所以只要測出馬達(dá)或缸的輸出流量（對泵為輸入流量），除以其排量或面積即得到轉(zhuǎn)速或速度值。
2.2參數(shù)測量法實例
此系統(tǒng)在調(diào)試中出現(xiàn)以下現(xiàn)象：泵能工作，但供給合模缸和注射缸的高壓泵壓力上不去（壓力調(diào)至8.0Mpa左右，再無法調(diào)高），泵有輕微的異常機(jī)械噪聲，水冷系統(tǒng)工作，油溫、油位均正常，有回油。
從回路分析故障有以下可能原因：
（1）溢流閥故障。可能原因：調(diào)整不正確，彈簧屈服，阻尼孔堵塞，滑閥卡住。
（2）電液換向閥或電液比例閥故障。可能原因：復(fù)位彈簧折斷，控制壓力不夠，滑閥卡住，比例閥控制部分故障。
（3）液壓泵故障。可能原因：泵轉(zhuǎn)速過低，葉片泵定子異常磨損，密封件損壞，泵吸入口進(jìn)入大量空氣，過濾器嚴(yán)重堵塞。
故障診斷方法：
（1）應(yīng)用傳統(tǒng)的邏輯分析逐步逼近法。需對以上所有可能原因逐一進(jìn)行分析判斷和檢驗，最終找出故障原因和引起故障的具體元件。此法診斷過程繁瑣，須進(jìn)行大量的裝拆、驗證工作，效率低，工期長，并且只能是定性分析，診斷不夠準(zhǔn)確。
（2）應(yīng)用基于參數(shù)測量的故障診斷系統(tǒng)。只需在系統(tǒng)配管時，在泵的出口a、換向閥前b及缸的入口c三點設(shè)置雙球閥三通，則利用故障診斷檢測回路，在幾秒鐘內(nèi)即可將系統(tǒng)故障限制在某區(qū)域內(nèi)并根據(jù)所測參數(shù)值診斷出故障所在。檢測過程如下：
（a）將故障診斷回路與檢測口a接通，打開球閥2并旋松溢流閥7，再關(guān)死球閥1，這時調(diào)節(jié)溢流閥7即可從壓力表4上觀察泵的工作壓力變化情況，看其是否能超過8.0Mpa并上升至所需高壓值。若不能則說明是泵本身故障，若能說明不是泵故障，則應(yīng)繼續(xù)檢測。
（b）若泵無故障，則利用故障診斷回路檢測b點壓力變化情況。若b點工作壓力能超過8.0Mpa并上升至所需高壓值，則說明系統(tǒng)主溢流閥工作正常，需繼續(xù)檢測。
若溢流閥無故障，則通過檢測c點壓力變化情況即可判斷出是否換向閥或比例閥故障。
通過檢測最終故障原因是葉片泵內(nèi)漏嚴(yán)重所引起。拆卸泵后方知，葉片泵定子由于滑潤不良造成異常磨損，引起內(nèi)漏增大，使系統(tǒng)壓力提不高，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)是由于水冷系統(tǒng)的水漏入油中造成油乳化而失去潤滑作用引起的。
3結(jié)論
參數(shù)測量法是一種實用、新型的液壓系統(tǒng)故障診斷方法，它與邏輯分析法相結(jié)合，大大提高了故障診斷的快速性和準(zhǔn)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(jīng)驗性，診斷結(jié)果符合實際。其次故障診斷速度快，經(jīng)過幾秒到幾十秒即可測得系統(tǒng)的準(zhǔn)確參數(shù)，再經(jīng)維修人員簡單的分析判斷即得到診斷結(jié)果。再者此法較傳統(tǒng)故障診斷法降低系統(tǒng)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、馬達(dá)轉(zhuǎn)速。
（2）可以利用溢流閥對系統(tǒng)中被測部分進(jìn)行模擬加載，調(diào)壓方便、準(zhǔn)確；為保證所測流量準(zhǔn)確性，可從溫度表直接觀察測試溫差（應(yīng)小于±3℃）。
（3）適應(yīng)于任何液壓系統(tǒng)，且某些系統(tǒng)參數(shù)可實現(xiàn)不停車檢測。
（4）結(jié)構(gòu)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(jié)合在一起，可做成便攜式檢測儀，測量快速、方便、準(zhǔn)確，適于在現(xiàn)場推廣使用。它為檢測、預(yù)報和故障診斷自動化打下基礎(chǔ)。