液壓系統故障診斷及排除實用方法

1、液壓系統故障診斷的一般原則
正確分析故障是排除故障的前提，系統故障大部分并非突然發生，發生前總有預兆，當預兆發展到一定程度即產生故障。引起故障的原因是多種多樣的，并無固定規律可尋。統計表明，液壓系統發生的故障約90％是由于使用管理不善所致為了快速、準確、方便地診斷故障，必須充分認識液壓故障的特征和規律，這是故障診斷的基礎。
以下原則在故障診斷中值得遵循：
（1）首先判明液壓系統的工作條件和外圍環境是否正常需首先搞清是設備機械部分或電器控制部分故障，還是液壓系統本身的故障，同時查清液壓系統的各種條件是否符合正常運行的要求。
（2）區域判斷根據故障現象和特征確定與該故障有關的區域，逐步縮小發生故障的范圍，檢測此區域內的元件情況，分析發生原因，最終找出故障的具體所在。
（3）掌握故障種類進行綜合分析根據故障最終的現象，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，必須根據系統基本原理，進行綜合分析、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參數基礎之上的。建立系統運行記錄，這是預防、發現和處理故障的科學依據；建立設備運行故障分析表，它是使用經驗的高度概括總結，有助于對故障現象迅速做出判斷；具備一定檢測手段，可對故障做出準確的定量分析。
（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
目前查找液壓系統故障的傳統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的理解，憑經驗來判斷故障發生的原因。當液壓系統出現故障時，故障根源有許多種可能。采用邏輯代數方法，將可能故障原因列表，然后根據先易后難原則逐一進行邏輯判斷，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基礎知識和較強的分析能力，方可保證診斷的效率和準確性。但診斷過程較繁瑣，須經過大量的檢查，驗證工作，而且只能是定性地分析，診斷的故障原因不夠準確。為減少系統故障檢測的盲目性和經驗性以及拆裝工作量，傳統的故障診斷方法已遠不能滿足現代液壓系統的要求。
近年來，隨著液壓系統向大型化、連續生產、自動控制方向發展，又出現了多種現代故障診斷方法。如鐵譜技斷，可從油液中分離出來的各種磨粒的數量、形狀、尺寸、成分以及分布規律等情況，及時、準確地判斷出系統中元件的磨損部位、形式、程度等。而且可對液壓油進行定量的污染分析和評價，做到在線檢測和故障預防。再如基于人工智能的專家診斷系斷，它通過計算機模仿在某一領域內有經驗專家解決問題的方法。將故障現象通過人機接口輸入計算機，計算機根據輸入的現象以及知識庫中的知識，可推算出引起故障的原因，然后通過人機接口輸出該原因，并提出維修方案或預防措施。這些方法給液壓系統故障診斷帶來廣闊的前景，給液壓系統故障診斷自動化奠定了基礎。但這些方法大都需要昂貴的檢測設備和復雜的傳感控制系統和計算機處理系統，有些方法研究起來有一定困難。目前不適應于現場推廣使用。下面介紹一種簡單、實用的液壓系統故障診斷方法。
2.1基于參數測量的故障診斷系統
一個液壓系統工作是否正常，關鍵取決于兩個主要工作參數即壓力和流量是否處于正常的工作狀態，以及系統溫度和執行器速度等參數的正常與否。液壓系統的故障現象是各種各樣的，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象，而同一故障又可能對應著多種不同原因。例如：油液的污染可能造成液壓系統壓力、流量或方向等各方面的故障，這給液壓系統故障診斷帶來極大困難。
參數測量法診斷故障的思路是這樣的，任何液壓系統工作正常時，系統參數都工作在設計和設定值附近，工作中如果這些參數偏離了預定值，則系統就會出現故障或有可能出現故障。即液壓系統產生故障的實質就是系統工作參數的異常變化。因此當液壓系統發生故障時，必然是系統中某個元件或某些元件有故障，進一步可斷定回路中某一點或某幾點的參數已偏離了預定值。這說明如果液壓回路中某點的工作參數不正常，則系統已發生了故障或可能發生了故障，需維修人員馬上進行處理。這樣在參數測量的基礎上，再結合邏輯分析法，即可快速、準確地找出故障所在。參數測量法不僅可以診斷系統故障，而且還能預報可能發生的故障，并且這種預報和診斷都是定量的，大大提高了診斷的速度和準確性。這種檢測為直接測量，檢測速度快，誤差小，檢測設備簡單，便于在生產現場推廣使用。適合于任何液壓系統的檢測。測量時，既不需停機，又不損壞液壓系統，幾乎可以對系統中任何部位進行檢測，不但可診斷已有故障，而且可進行在線監測、預報潛在故障。
2.1.1參數測量法原理
只要測得液壓系統回路中所需任意點處工作參數，將其與系統工作的正常值相比較，即可判斷出系統工作參數是否正常，是否發生了故障以及故障的所在部位。
液壓系統中的工作參數，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將這些非電量轉換成電量，然后經放大、轉換和顯示等處理，被測參數則可用轉換后的電信號代表并顯示。由此可判斷液壓系統是否有故障。但這種間接測量方法需各種傳感器，檢測裝置較復雜，測量結果誤差大、不直觀，不便于現場推廣使用。
本人通過多年的教學和生產實踐，設計出一種簡單、實用的液壓系統故障檢測回路。檢測回路通常和被檢測系統并聯連接，此連接需在被測點設置的雙球閥三通接頭，它主要用于對系統進行不拆卸檢測。它對液壓系統所需點的各種參數進行直接的快速檢測，不需任何傳感器，它可同時檢測系統中的壓力、流量和溫度三個參數，而執行器的速度和轉速則可通過測量出口流量的方法計算得到。例如：只要在泵出口及執行器進、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、控制傳動部分或執行器部分）。增加參數檢測點，則可縮小故障發生區域。
系統正常工作時，閥門1開啟，2關閉，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。通過調節閥門1和溢流閥7即可方便地測出壓力、流量、溫度、速度等參數。但要求系統配管時，將雙球閥三通在需檢測系統參數的部位當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，再關閉球閥1。重新調整溢流閥7，使壓力表4讀數為所測壓力值，此時流量計5讀數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：測轉速（速度）——不論泵、馬達或缸其轉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速或速度值。
2.2參數測量法實例
此系統在調試中出現以下現象：泵能工作，但供給合模缸和注射缸的高壓泵壓力上不去（壓力調至8.0Mpa左右，再無法調高），泵有輕微的異常機械噪聲，水冷系統工作，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：泵轉速過低，葉片泵定子異常磨損，密封件損壞，泵吸入口進入大量空氣，過濾器嚴重堵塞。
故障診斷方法：
（1）應用傳統的邏輯分析逐步逼近法。需對以上所有可能原因逐一進行分析判斷和檢驗，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，診斷不夠準確。
（2）應用基于參數測量的故障診斷系統。只需在系統配管時，在泵的出口a、換向閥前b及缸的入口c三點設置雙球閥三通，則利用故障診斷檢測回路，在幾秒鐘內即可將系統故障限制在某區域內并根據所測參數值診斷出故障所在。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，再關死球閥1，這時調節溢流閥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，則應繼續檢測。
（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，則說明系統主溢流閥工作正常，需繼續檢測。
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漏嚴重所引起。拆卸泵后方知，葉片泵定子由于滑潤不良造成異常磨損，引起內漏增大，使系統壓力提不高，進一步發現是由于水冷系統的水漏入油中造成油乳化而失去潤滑作用引起的。
3結論
參數測量法是一種實用、新型的液壓系統故障診斷方法，它與邏輯分析法相結合，大大提高了故障診斷的快速性和準確性。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驗性，診斷結果符合實際。其次故障診斷速度快，經過幾秒到幾十秒即可測得系統的準確參數，再經維修人員簡單的分析判斷即得到診斷結果。再者此法較傳統故障診斷法降低系統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、馬達轉速。
（2）可以利用溢流閥對系統中被測部分進行模擬加載，調壓方便、準確；為保證所測流量準確性，可從溫度表直接觀察測試溫差（應小于±3℃）。
（3）適應于任何液壓系統，且某些系統參數可實現不停車檢測。
（4）結構輕便簡單，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合在一起，可做成便攜式檢測儀，測量快速、方便、準確，適于在現場推廣使用。它為檢測、預報和故障診斷自動化打下基礎。