煤矿机械液压系统的故障分析及故障诊断方法

  随着我国煤炭工业的高速发展,煤矿机械逐渐向着大型化、自动化、智能化的方向发展,液压系统越来越广泛用于煤矿机械,成为煤矿机械设备中不可缺少的重组成部分。但是由于煤矿机械工作环境恶劣,作业时间长,任务重,故障多发,故障的判断和排除也较为复杂,如果不能迅速进行分析和排除,就会对生产进度造成严重影响。因此,煤矿机械的设计人员、维修人员、使用者必须了解整个液压系统的传动原理、结构特点及元件、材料配置情况。但是,液压系统的故障既不像机械传动那样显而易见,又不如电气传动那样易于检测。因此,上述人员只有掌握了煤矿机械液压系统常见故障及诊断方法,才能高煤矿机械液压系统的可靠性,并实现对故障的迅速诊断和维修。 
  1.煤矿机械液压系统常见故障 
  一套完整的液压系统能正常、可靠地工作,必须具备许多性能求,主包括液压缸的行程、推力、速度及其调节范围,液压马达的转向、转速及其调节范围等技术性能;以及运转平稳性、精度、噪声、效率等。如果在实际运行过程中,能完全满足这些求,整个机械设备将正常、可靠地工作;如果有某些不异常情况,导致系统不能或不完全能满足这些求时,则认为液压系统出现了故障。引起液压系统故障点较多,对于煤矿机械而言,常见故障主有以下几个方面。 
  1.1 设备设计、制造的先天缺陷 
  因为设计人员设计不合理,生产制造过程中的失误,液压元件质量问题,密封件选用不当等,造成煤矿机械使用过程中,出现漏油、元件损坏、动力不足等故障,这些故障一般与液压油没有关系,属于设备生产制造商的责任,属于低级错误,需制造商承担相应损失。生产制造商应该加强对自身设计、生产制造过程的质量控制,避免该类缺陷的发生。 
  1.2 操作失误造成液压系统故障 
  液压系统在正常运转时由于操作人员操作不当而造成的故障,如错误开闭阀门,突然中断电源,操作温度或压力过高,补油时加错油品,油箱油面过高或过低,不及时从油箱底部放出分离的水等。由于操作失误造成的液压系统故障,大都不涉及液压油,但有些则从液压油的质量变化可以反映出来。该类故障主有操作者的失误造成的,使用单位应该加强对操作者的培训力度,避免该类故障的发生。 
  1.3 液压油的质量造成液压系统故障 
  液压系统有3个基本的“致病”因素污染、过热和混入空气。这3个不利因素有着密切的内在联系,出现其中任何一个问题,就会给液压油带来质量问题,就会连带产生另外一个或多个问题。或者由于选油不当或使用了不合格的油品的所致,可能液压油使用时间过长,不及时更换新油所造成。由实践证明,液压系统75%“致病”的原因,均是这液压油质量造成的。 
  2.煤矿机械液压系统常见故障原因分析 
  2.1 液压油温度过高 
  液压缸油温过高使橡胶密封件、软管早期老化、变质,降低使用寿命。由于密封部分丧失密封性能,液压系统严重泄漏,会使油液氧化至失效,从而引起腐蚀和形成沉积物,以至堵塞阻尼孔和加速阀的磨损,从而影响液压系统正常工作。油温过高,液压油黏度显著降低,液压缸泄漏则显著增加,液压系统效率明显下降。油温过高会引起热膨胀系数不同的运动副之间的间隙变化,壳体由于周围空气接触进行热交换而膨胀不大,但阀芯在高温下体积增大,使运动副间的间隙变小,影响阀芯的移动,增加磨损,严重时会“卡阀”,失去工作能力和破坏应有的精度。液压油温过高会严重影响机器的正常使用,缩短液压元件的使用寿命,并增加机器的维修成本。 
  2.2 液压油污染 
  液压系统经过一段时间运行后,看似“洁净“的液压油其实含有大量微小的杂质,随着这些杂质的逐渐积累,会对液压系统中的元件性能产生极大影响,从而导致液压系统运行失常。而这些东西损伤后又会导致更多的污物进入系统中,这样就形成恶性循环的损坏。通常来说,引起液压油污染的主因素有 
  (1)液压元件内部的残留。液压元件在组装时未将加工过程中产生的金属屑、焊渣等残留物清理干净,导致元件接入液压系统时该类残留物直接进入液压油。 
  (2)液压系统界外的引入。液压系统在组装过程中,引入的型砂、尘埃以及清洗溶剂等,或者在使用保养过程中通过油箱及通气孔引入的污染物。 
  (3)液压系统内部的自生。液压系统在工作过程中,元件不可避免的产生磨损产生磨粒;或者液流冲刷下来的软管胶料、过滤材料脱落的颗粒和纤维、剥落的油漆皮等。在液压油油温升高的情况下,液压油氧化分解产生有害物质。 
  (4)不同品牌的液压油混用,会改变原有液压油的化学和物理性质,容易产生胶体凝结,造成成分性能失效,不能达到润滑、降温、传递动力的目的。 
  2.3 泵、阀的原因 
  因泵不供油、油箱油位过低吸油困难、油液粘度过高、泵转向不对、泵堵塞或损坏、接头或密封泄漏、主泵或马达泄漏过大、油温过高、溢流阀调定值低或失效、泵补油不足、阀工作失效造成的系统无压力或压力不足。油中的污染物是阀失效的主原因,少量的纤维、脏物、氧化物或淤渣都会引起故障或阀的损坏。 
  3.液压系统故障诊断方法 
  煤矿机械的液压系统与其它机械的液压系统一样也是由机械、液压、电气仪表等检测装置组合而成的,故出现的故障也是多种多样的。出现的故障往往可能因多种因素造成的,因此分析液压系统故障必须了解和熟悉液压系统原理图,对液压原理系统中的相关元件了解,根据故障现象进行分析、判断,针对许多因素引起的故障原因需逐一分析,抓住主矛盾,才能较好的解决和排除。 
  3.1 简易故障诊断法 
  简易故障诊断法是目前采用最普遍的方法,它是靠液压维修人员凭个人的经验,利用简单仪表根据液压系统出现的故障,通过询问液压系统操作者了解液压系统设备状况,包括液压系统有无异常现象,对液压元件、密封件、液压油清洁度、滤芯清洗和更换状况进行了解,观察液压系统压力、速度、油液、泄漏、振动等系统工作的实际状况,听液压系统实际工作状态下的声音,对联接处的松紧程度判定,通过一系列的基本判断方法对液压系统进行分析、诊断、确定产生故障的原因和部位。 
  3.2 液压系统原理图分析法 
  根据液压系统原理图分析液压传动系统出现的故障,找出故障产生的部位及原因,并出排除故障的方法。液压系统图分析法是目前工程技术人员应用最为普遍的方法,它求技术、维修人员对液压系统具有一定基础并能看懂液压系统图掌握各图形符号所代表元件的名称、功能、对元件的原理、结构及性能也应有一定的了解,有这样的基础,结合动作循环表对照分析,就较容易找出故障所在。 
  3.3 智能诊断技术 
  智能诊断技术运用大量独特的专家经验和诊断策略,识别和预测诊断对象包括模糊诊断法、灰色系统诊断法、专家系统诊断法、神经网络系统诊断法等。将故障现象输入计算机,计算机根据输入现象及知识库中知识按推理集中存放的推理方法,推算出故障原因,并出维修或预防措施。这是煤矿机械液压系统故障诊断未来的发展方向。 
  结束语 
  在煤矿生产中,煤矿机械是非常重的生产设备,其液压系统的可靠性以及出现故障后能否快速诊断并进行维修,对煤矿的正常生产有直接的影响。这就对煤矿机械液压系统的设计、制造人员以及使用、维修人员出的更高的求,熟悉其常见故障出现的原因,掌握故障诊断的方法,显得尤为重。