許正周 邵艷波

摘要：為保證液壓泵站安全、可靠、連續(xù)運(yùn)行和延長使用壽命，經(jīng)常需要定時(shí)和實(shí)時(shí)采集泵站噪聲，并把采集的數(shù)據(jù)存入泵站運(yùn)行記錄中，用于泵站狀態(tài)監(jiān)控或故障時(shí)分析。研究表明，液壓泵站的噪聲頻譜是由多次諧波組成的，具有較寬的帶寬，而且不同噪聲源噪聲的頻率分布具有很大差異，所以，在對液壓泵站進(jìn)行噪聲控制時(shí)，首先要識別主要噪聲源，然后才能進(jìn)行有效控制。當(dāng)前，泵站噪聲采集系統(tǒng)一般采用在工控機(jī)上安裝工業(yè)數(shù)據(jù)采集卡，并使用專用的聲級計(jì)拾音。

關(guān)鍵詞：液壓泵站；噪聲故障；綜合分析

液壓泵站是液壓系統(tǒng)的重要組成部分，液壓站設(shè)計(jì)和制造是否合理，直接關(guān)系到液壓站能否正?？煽康毓ぷ?。文章從液壓站的結(jié)構(gòu)人手，分析了由于液壓站設(shè)計(jì)或制造過程中的疏忽造成液壓泵異常噪聲產(chǎn)生的原因，提出了改進(jìn)措施。

1液壓泵站及其噪聲控制系統(tǒng)

液壓泵站是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源，它提供滿足系統(tǒng)壓力和流量需要的壓力能，是液壓系統(tǒng)的重要組成部分，通常由泵組、油箱組件、溫控組件、蓄能器組件和污染控制裝置等5個(gè)獨(dú)立的單元組成。

液壓泵站噪聲包括空氣噪聲、結(jié)構(gòu)噪聲以及流體噪聲。其中，最主要的噪聲源是液壓泵及其驅(qū)動(dòng)設(shè)備。此外，幾乎所有的液壓閥也都是噪聲源；液壓管路及附件在能量傳輸過程的同時(shí)也傳遞了噪聲，并且由于擾動(dòng)而在諧振頻率上擴(kuò)大了噪聲，也可以認(rèn)為是噪聲源。

當(dāng)前，液壓泵站噪聲控制的基本途徑有對噪聲源的控制、對噪聲傳播的控制以及對接收體的控制。其中，重點(diǎn)是對其主噪聲源——液壓泵的控制，此外，液壓泵站在設(shè)計(jì)、制造、改裝、使用以及保養(yǎng)時(shí)都要對工作介質(zhì)進(jìn)行污染控制，才能最終實(shí)現(xiàn)液壓泵站的低噪聲運(yùn)行。

2液壓泵站噪聲產(chǎn)生原因

2.1機(jī)械振動(dòng)引起噪聲

泵站工作時(shí)，電機(jī)和液壓泵高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分不平衡或聯(lián)軸器加工不當(dāng)以及安裝不當(dāng)發(fā)生偏心時(shí)，就會使轉(zhuǎn)動(dòng)部分產(chǎn)生周期性的不平衡離心力而引起強(qiáng)烈振動(dòng)。由于這種振動(dòng)是直接作用在泵站主體上的，就會引起各個(gè)部分的機(jī)械振動(dòng)。由于泵站的吸油管和供油管都是金屬導(dǎo)管，液壓泵的振動(dòng)必然會傳播出去，而且泵站殼體壁薄剛度不足，有3個(gè)較大的艙門且固定不牢靠，這樣就使其成為機(jī)械振動(dòng)噪聲源的主要輻射部位。另外，給電機(jī)散熱的風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時(shí)和軸承滾動(dòng)體滾動(dòng)時(shí)也會增加泵站的機(jī)械噪聲。

2.2液壓泵壓力脈動(dòng)引起噪聲

液壓回路的管道和閥類會將液壓泵的脈動(dòng)油壓反射，在回路中產(chǎn)生波動(dòng)引起液壓泵的共振，以至重新使回路受到激振，發(fā)出噪聲。尤其是液壓泵因油液污染等原因而出現(xiàn)柱塞和隨動(dòng)活塞瞬時(shí)卡滯時(shí)，會加劇供油量脈動(dòng)使噪聲更大。而且，當(dāng)排油腔排出高壓油后，柱塞腔內(nèi)尚有剩余高壓油，這部分高壓油與低壓腔接通時(shí)會突然將能量釋放出來而產(chǎn)生噪聲。另外，當(dāng)?shù)蛪河颓慌c高壓油腔瞬時(shí)接通時(shí)引起的壓力沖擊、顛覆力矩的變化以及處于高壓區(qū)柱塞數(shù)目的變化使內(nèi)部應(yīng)力變化等也是產(chǎn)生噪聲的原因。

2.3液壓設(shè)備之間存在磨損

在重力的作用下，空氣通過泵體內(nèi)部的漏泄途徑通過泵的吸人管漏入油箱，直到液位低于泵體吸人口最低位，使泵的油缸和吸人管路充滿空氣，若此時(shí)啟動(dòng)液壓泵，液壓泵將該部分空氣與液壓油一起排入系統(tǒng)，在高壓時(shí)空氣溶入液壓油，在低壓時(shí)又會從液壓油中析出，從而產(chǎn)生異常的噪聲，只有將溶入空氣的液壓油全部通過回油流回油箱，液壓油中的空氣在油箱中全部析出后系統(tǒng)噪聲才能消除。

3控制措施

3.1技術(shù)控制

1）將泄油管加長，使之出口位于油箱液面之下。以避免油泵殼體與大氣相通，造成空氣侵入。2）在液壓泵的吸入管路上增設(shè)阻力較小的單向閥，避免液壓泵在停用期間泵體液壓油回流。根據(jù)維修方案，首先在泄油管與油箱連接的接頭下方焊接接頭，下方加裝500mm、通徑為12mm的銅管，銅管出口位于液面以下300mm深度；同時(shí)拆卸液壓泵的吸人管，在吸入管與吸人濾器之間加裝一與吸入管同種通徑（DN32）的黃銅彈簧立式止回閥。該閥啟閥壓力很小，另外由于該閥采用用了NBR橡膠墊片，所以該閥的密封性能很好。

3.2做好數(shù)據(jù)采集工作

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)真實(shí)記錄特定的物理信號，是信號分析與處理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在許多工業(yè)控制與生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控中，都需要對各種物理量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析。一般基于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括傳感器、信號調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡和控制軟件等。其中數(shù)據(jù)采集卡是核心部件，需要根據(jù)被測量的精度、信號頻率范圍等具體要求進(jìn)行選擇。目前PC和工控機(jī)的獨(dú)立聲卡或板載聲卡都包括有晶振、AD/DA轉(zhuǎn)換芯片、數(shù)字信號處理芯片及其它輔助電路。根據(jù)采樣定理，聲卡處理信號的上限頻率可高達(dá)44kHz左右，故聲卡是一塊性價(jià)比非常高的音頻數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換卡。在有限條件下，完全可以利用計(jì)算機(jī)聲卡實(shí)現(xiàn)噪聲數(shù)據(jù)的采集。

3.3提高液壓泵的性能

由于液壓泵是泵站的主要噪聲源，因此，提高液壓泵的性能將是降噪的有效方法。（1）可以采用噪聲較小的新型柱塞泵來代替軸向柱塞泵。因?yàn)樵撔滦椭玫脑肼曋挥?2dB，比工作壓力相同的軸向柱塞泵的噪聲低得多。（2）改進(jìn)軸向柱塞泵設(shè)計(jì)。從目前來看，已經(jīng)有許多通過改進(jìn)軸向柱塞泵的內(nèi)部設(shè)計(jì)來降低噪聲的方法。在配油盤上設(shè)置預(yù)壓縮區(qū)和減壓區(qū)，避免了高、低壓油相通時(shí)產(chǎn)生的壓力沖擊，使其噪聲明顯下降；增加液壓泵斜盤和變量部分的結(jié)構(gòu)剛度以減小斜盤振動(dòng)激發(fā)的噪聲；將斜盤的耳軸支承改為滑動(dòng)軸承，在柱塞泵的各缸體上分別設(shè)置減壓閥，使缸體內(nèi)外壓力相等，可以有效降低噪聲。

綜上所述，通過對液壓泵站噪聲控制的研究可知，泵站產(chǎn)生噪聲的機(jī)理十分復(fù)雜，原因很多。所以降低泵站的噪聲也就有多種方法，但用什么方法，應(yīng)根據(jù)具體情況而定；而且各種方法都有一定的局限性，有時(shí)需要幾種方法共同使用才能達(dá)到滿意的降噪效果。