钢铁机械液压装置中常见故障的诊断和监测

钢铁机械液压装置中常见故障的诊断和监测

姚征男

宝钢湛江钢铁有限公司

摘要：本论文旨在探讨钢铁机械液压装置中常见故障的诊断和监测方法。液压系统在钢铁生产中扮演着关键角色，因此及时诊断和监测系统故障对于生产效率和设备维护至关重要。通过详细介绍液压系统的工作原理、常见故障类型以及现代监测技术，本文提供了一系列有效的诊断和监测策略，以确保液压系统的稳定运行。

关键词：钢铁；机械液压装置；常见故障；诊断和监测；

引言：

钢铁行业是世界经济的重要组成部分，液压系统在钢铁生产中广泛应用。这些系统负责控制重要的机械过程，如钢铁轧制、冶炼和运输。然而，液压系统常常会面临各种故障，这可能导致生产中断、设备损坏和高昂的维护成本。因此，及时诊断和监测液压系统的故障至关重要。本论文将探讨在钢铁机械液压装置中常见故障的诊断和监测方法。

一、液压系统工作原理

液压系统是一种利用液体（通常是液压油）传递力量和执行运动的动力系统。它在工程、制造和工业领域广泛应用，包括钢铁工业。

1.1液压系统的基本原理

液压系统的基本原理建立在两个基本定律上：帕斯卡定律和连通性原理。1）帕斯卡定律：帕斯卡定律是液压系统的核心原理之一。该定律表明，在一个封闭的液体系统中，施加在液体上的压力将均匀传递到液体中的所有点，无论液体的形状或容器的大小如何。具体而言，如果在液体上施加一个压力，那么液体中的任何一个点都会感受到相同大小的压力。2）连通性原理：连通性原理涉及到液体在容器内的不可压缩性。这意味着液体在容器内无法被压缩，因此，当一个区域的液体被压缩或移动时，它会影响整个液体系统中的液体。

1.2液压系统的组成部分

液压系统通常由以下几个主要组成部分构成：1）液压泵：液压泵负责将液体从油箱抽取并增加其压力。这样，液体就能够提供足够的力量来执行机械工作。2）油箱：油箱是储存液压油的地方，它还允许液体在系统中循环。油箱通常具有过滤器，以确保液压油的清洁度。3）液压缸：液压缸是液压系统中的执行器，它可以是单作用缸或双作用缸。液压缸的活塞将液体的能量转化为机械运动。4）液压阀：液压阀用于控制液体的流量和压力。它们决定了液压系统中液体的方向、速度和流量分配。5）油管路：油管路是连接液压泵、液压缸和液压阀的管道系统。它们确保液体可以流动到正确的位置以执行工作。6）储油器：储油器通常用于调节系统的油压，以确保系统运行时能够提供足够的油液。

1.3液压系统的工作过程

液压系统的工作过程可以简要概括如下：1）当液压泵开始工作时，它会将液体从油箱吸入，然后增加其压力。2）压力增加的液体被送到液压缸中，使液压缸的活塞运动。这是通过打开或关闭液压阀来控制的。3）液压缸的运动可以用来执行机械工作，如提升、压紧或移动物体。4）当工作完成时，液压泵停止供液，液体返回到油箱，系统处于静止状态。

二、常见液压系统故障

在液压系统中，常见的故障可以影响系统的性能和可靠性，因此需要及时诊断和修复。

2.1泄漏

   液压系统中的泄漏是最常见的问题之一。泄漏可能发生在以下位置：1）管路和连接件：管路和连接件可能会因松动、腐蚀或损坏而导致液体泄漏。2）密封件：液压缸、阀门和泵等部件上的密封件可能会磨损或受损，导致液体泄漏。3）液压缸内部：液压缸内部的密封圈或活塞杆密封也可能会失效，导致泄漏。 泄漏会导致液压系统的压力下降，降低了系统的性能和效率，还可能导致液压油损失和环境污染。

2.2油温过高

   当液压系统的油温升高超出正常范围时，可能表明系统内部存在问题。高油温可能由以下原因引起：1）油液流动不畅：油液在系统中的流动不畅可能导致摩擦增加，进而使油温升高。2）油液污染：油液中的杂质和污染物可以阻碍液体的正常流动，导致高温问题。3）油液老化：油液老化会导致其性能下降，包括降低油润滑性，也可能引起油温升高。高油温不仅影响系统效率，还可能损害密封件和液压油的性能。

2.3液压缸失效

   液压缸是液压系统的关键组件之一，液压缸的失效可能包括：1）密封圈损坏：液压缸内部的密封圈损坏会导致泄漏和性能下降。2）活塞杆弯曲：活塞杆可能因负载不平衡或外部损坏而弯曲，影响运动。3）液压缸内部泄漏：内部泄漏可能会导致液压缸无法保持压力或失去控制。 液压缸的失效会影响工作负荷的举升、移动或定位，因此需要及时修复。

2.4阀门故障

液压系统中的阀门用于控制液体的流量和压力。阀门的故障可能包括：1）堵塞或卡住：阀门内部的异物或污染物可能导致阀门无法正常开启或关闭。2）泄漏：阀门的密封可能受损，导致泄漏。3）控制电磁阀故障：在液压系统中使用的电磁阀可能出现电路故障，导致控制失效。阀门故障会影响液压系统的控制性能和运行稳定性。

三、故障诊断方法

故障诊断是液压系统维护的关键部分，旨在及时发现和排除系统中的问题，以确保系统的可靠性和性能。

3.1压力测试

压力测试是最常用的故障诊断方法之一。通过测量液压系统中不同位置的压力，可以检测是否存在压力下降或异常。压力测试包括以下步骤：1）使用压力表或传感器测量液体在系统各个点的压力。2）比较测量值与正常操作条件下的标准值。如果存在异常，可能表示系统中有泄漏、堵塞或其他问题。 压力测试的优点是简单且成本较低，可以用于迅速识别压力相关问题。

3.2温度监测

   温度监测可以帮助诊断液压系统内部的问题，尤其是液压油的温度。高油温可能表明系统内部存在摩擦、液体流动不畅或油液老化等问题。监测方法包括：1）使用温度传感器测量液压油的温度。2）比较测量值与正常操作条件下的标准值。高温可能需要进一步检查和维护。温度监测有助于预防系统过热引起的损坏，并保持系统的正常运行温度。

3.3振动分析

   液压系统中的振动通常是机械故障的指示。使用振动传感器来监测液压系统的振动，可以帮助诊断以下问题：1）活塞杆弯曲或磨损。2）泵和电动机故障。3）阀门卡滞或故障。通过分析振动频率和幅度，可以确定故障的类型和严重程度，从而采取适当的维护措施。

3.4油质分析

   油质分析是通过检查液压油中的污染物、水分和杂质来诊断系统问题的方法。油质分析包括以下步骤：1）采集液压油样本。2）对样本进行实验室测试，包括颗粒计数、水分测量和化学分析。3）分析结果可以帮助确定液压油的健康状况和系统内部的问题。油质分析有助于及早发现油液污染或老化问题，从而减少液压系统的损坏和维护成本。

3.5声音诊断

   有时候，通过仔细倾听液压系统的声音可以发现异常。例如，阀门卡滞、液压泵噪音或液压缸内部的异常声音可能表明故障。声音诊断需要经验和耳朵训练，但可以在早期识别问题。

3.6视觉检查

   视觉检查是通过检查液压系统的外观来诊断问题。这包括检查管路、连接件、阀门和液压缸的外部是否有泄漏、损坏或异常现象。视觉检查可以帮助确定是否需要更进一步的诊断和维护。

结论：

在钢铁机械液压装置中，及时诊断和监测常见故障对于确保生产效率和设备可靠性至关重要。通过理解液压系统的工作原理、常见故障类型，以及采用现代监测技术，可以提高系统的可用性，减少维护成本，并确保钢铁生产的顺利进行。随着技术的不断进步，液压系统故障诊断和监测的方法将进一步完善，为钢铁工业的可持续发展提供更多支持。

参考文献：

[1]陈水良.钢厂液压系统故障判断排查对策研究[J].中国设备工程,2019.

[2]张友坡.基于液压系统的工程机械金属零件运行故障监测技术研究[J].世界有色金属,2019.