液压系统的故障分析与诊断

2020/2/8液压系统的故障分析与诊断压力、温度等在线监测污染度与水分在线监测2020/2/89.1液压系统故障分析与诊断的概念液压传动：以液体作为工作介质来进行能量传递的一种功率传动和控制的方式。它通过能量转换装置（液压泵），将原动机（发动机或电机）的机械能转换为液体的压力能，又通过密闭管道、控制元件等，经另一能量转换装置（液压油缸、液压马达），将液体的压力能转换为机械能，以驱动负载，实现执行直线运动或旋转机构所需要的运动。2020/2/8液压系统组成主要由动力装置、执行机构、控制调节装置、辅助装置、液压传动介质等组成１—工作台；２—液压油缸；３—油塞；４—换向阀；５—节流阀；６—手动换向阀；７—溢流阀；８—液压泵；９—滤油器；10—油箱机床工作台液压系统2020/2/8动力元件：即液压泵，其作用是将原动机的机械能转变成液压能。执行元件：即液压油缸或液压马达，其作用是将液压能转化成机械能对外做功。控制元件：即各类控制阀，其作用是调节液压系统油液工作压力、流量和运动方向，以满足工作机械的要求。辅助装置：包括油箱、滤油器、密封件、冷却器及管道等。其作用是负责油液的贮存、净化、输送、散热和密封等辅助性工作。工作介质：即液压油，其作用是传递液压能，同时还起散热和润滑作用。2020/2/8按控制精度与选用的控制阀不同，液压系统可分为四种类型：①普通（开关式）液压系统：由普通（开关式）液压阀组成。一般用手动调节或电磁驱动来控制，所输出的压力、流量是间断而不连续的，系统经济便宜，但控制精度低。②电液比例液压系统：由电液比例阀组成的电液比例液压系统。其控制精度、系统价格均为中等。③液压伺服系统：由电液伺服阀组成的液压控制系统，具有重量轻、响应速度快、系统刚度大、控制精度高等特点，且输出量是连续的，但系统成本高。④大流量插装阀液压控制系统：由大流量插装阀组成的液压系统，具有高压大流量、结构简单和便于集成化等特点，也可实现开关和连续的伺服比例控制。2020/2/8按液流循环方式不同，液压系统可分为开式系统和闭式系统：①开式回路系统：液压泵自油箱吸油，进入液压缸后，通过节流阀调速和换向阀改变运动方向。特点是结构简单、散热性好、油箱体积较大，但空气与脏物容易进入，易产生振动和噪声。2020/2/8②闭式回路系统：这种系统的特点是油箱体积小、结构紧凑、减少了空气及尘埃进入系统的机会，但是油的冷却条件差。2020/2/8液压系统监测与故障诊断是建立在液压技术、控制理论、信息理论、电子技术、传感检测技术及识别技术等基础上的一门综合性的新技术，是对液压设备的液压系统运行状态及其异常特征进行监控、识别或判断的技术。状态正常为无故障状态，状态异常则为故障状态。液压系统故障诊断技术主要研究和识别液压系统运行状态和液压系统故障及其变化规律在诊断信息中的反映。2020/2/8液压系统故障分析及诊断的内容和过程液压系统故障分析及诊断的内容包括识别、预测和监控三个方面2020/2/8液压系统故障原因内因（ａ）液压元件结构设计存在潜在缺陷，或液压元件结构特性不佳，如滑阀在往复运动中易发生泄漏的液压系统故障等；（ｂ）液压元件材质不佳，制造质量低，留下隐患，易导致液压系统故障；（ｃ）液压系统设计不合理或不完善，使用时由于液压功能不全，导致液压系统故障；（ｄ）液压设备运输、系统安装调试不当或错误，导致液压系统故障等。外因（ａ）液压系统的运行条件：即环境条件与使用条件，如温度过高、水和灰尘的污染等，易导致液压故障；（ｂ）液压系统的维护保养不当和管理不善：如未能按时保养、未能按期换油、未能按时向蓄能器补充氮气等，易导致液压系统故障；（ｃ）自然因素和人为因素的突变：如密封圈老化失效、运行规范不合理、操作失误等，易出现液压设备事故及液压系统故障。2020/2/8（1）简易故障诊断法工程界常见的故障诊断方法是目前采用最普遍的方法，靠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，采用问、看、听、摸、闻等方法了解系统工作情况，并进行分析、诊断以及确定产生故障的原因和部位。2020/2/8①询问设备操作者，了解设备运行状况。②看液压系统工作的实际状况，观察系统压力、速度、油液、泄漏、振动等是否存在问题。③听液压系统的声音，如冲击声、泵的噪声及异常声，判断液压系统工作是否正常。④摸温升、振动、爬行及连接处的松紧程度，以判定运动部件工作状态是否正常。2020/2/8（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，并提出排除故障的方法。是目前工程技术人员应用最为普遍的方法。它要求人们对液压知识具有一定基础，并能看懂液压系统原理图，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。2020/2/8（3）其他诊断分析方法逻辑分析方法2020/2/89.2液压系统共性故障分析与诊断液压系统共性故障是各类液压系统都可能出现的一些故障，如系统噪声、振动大，压力不正常，动作不正常，液压冲击大，油温过高，液压油污染以及泄漏等。2020/2/8系统噪声、振动大的故障分析与诊断2020/2/8系统压力不正常的故障分析与诊断2020/2/8系统动作不正常的故障分析与诊断2020/2/8系统液压冲击大的故障分析与诊断2020/2/8系统油温过高的故障分析与诊断2020/2/8系统污染及泄漏控制油液的污染是导致液压系统出现故障的主要原因。由于油液的污染造成元件故障占系统总故障率的70％～80％，给液压系统造成严重的危害。污染物的来源与危害：液压系统中的污染物，指在油液中对系统可靠性和元件寿命有害的各种物质，主要有以下几类：固体颗粒、水、空气、化学物质、微生物和能量污染物等。2020/2/8污染物的种类、来源与危害2020/2/8污染物的种类、来源与危害2020/2/8针对各类污染物的来源采取相应的措施，但对系统残留的污染物主要应以预防为主，对生成的污染物主要靠滤油过程加以清除。控制污染物的措施2020/2/8对油液进行过滤是清除油液中污染物最有效的方法。过滤器可根据系统和元件的要求，分别安装在系统不同位置上，如安装在泵吸油管、压力油管、回油管、伺服阀的进油口及系统循环冷却支路上。控制油液中颗粒污染物的数量，是确保系统性能可靠、工作稳定，延长使用寿命最有效的措施。选择过滤器时，需考虑以下方面的问题：（１）过滤精度应保证系统油液能达到所需的污染度等级。（２）油液通过过滤器所引起的压力损失应尽可能小。（３）过滤器应具有一定纳污容量，以防止频繁更换滤芯。油液的过滤2020/2/8液压系统泄漏的原因是错综复杂的，主要与振动、温升、压差、间隙和设计、制造、安装及维护不当有关。外泄漏：油液从元器件或管件接口内部向外部泄漏。外泄漏会造成能源浪费，污染环境，危及人身安全或造成火灾。控制外泄漏，常以提高几何精度、表面粗糙度和合理的设计，正确地使用密封件来防止和解决漏油问题。内泄漏：元器件内部由于间隙、磨损等原因有少量油液从高压腔流到低压腔。内泄漏能引起系统性能不稳定，如使压力、流量不正常，严重时会造成停产事故。为控制内泄漏量，国家对制造元件的厂家生产的各类元件颁布了元件出厂试验标准，标准中对元件的内泄漏量做出了详细评等规定。液压系统泄漏的控制2020/2/89.3典型液压元件的故障分析与诊断2020/2/8液压泵常见的故障分析与诊断2020/2/8液压马达常见的故障分析与诊断2020/2/8液压缸常见的故障分析与诊断2020/2/8液压控制阀常见的故障分析与诊断2020/2/89.4液压控制系统的故障分析与诊断液压控制系统的安装与调试要点如下：（１）油箱内壁材料或涂料不应成为油液的污染源，液压控制系统的油箱材料最好采用不锈钢。（２）采用高精度的过滤器，根据电液伺服阀对过滤精度的要求，过滤器精度一般为5～10μｍ。（３）油箱及管路系统经过一般性的酸洗等处理过程后，注入低粘度的液压油或透平油，进行无负荷循环冲洗。（４）为了保证液压控制系统在运行过程中有更好的净化功能，最好增设低压自循环清洗回路。2020/2/8（５）电液伺服阀的安装位置尽可能靠近液压执行元件，伺服阀与执行元件之间尽可能少用软管。（６）电液伺服阀是机械、液压和电气一体化的精密产品，安装与调试前必须具备有关的基本知识，特别是要理解产品样本和详细阅读说明书。（７）液压控制系统采用的液压缸应是低摩擦力液压缸，安装前应测定其最低启动压力，作为日后检查液压缸的根据。（８）液压控制系统正式运行前应仔细排除气体，否则对系统的稳定性和刚度都有较大的影响。（９）液压控制系统正式使用前应进行系统调试。（10）液压控制系统投入运行后应定期检查以下记录数据，如油温、油压、油液污染程度，运行稳定情况，执行机构的零偏情况，执行元件对信号的跟踪情况等。2020/2/8液压控制系统的故障分析与诊断