劉青苑

（上海城建隧道裝備有限公司，上海 200137）

工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性與安全性關(guān)系到工程推進(jìn)進(jìn)程。尤其與機(jī)械、電氣、燃?xì)獾葌鲃?dòng)方式相比，工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)具有誤差率小、壽命長(zhǎng)等明顯優(yōu)勢(shì)[1]，但同時(shí)也存在較大局限性。具體而言，由于以液壓油為工作介質(zhì)，工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)勢(shì)必產(chǎn)生表面泄漏現(xiàn)象。特別在連續(xù)工作環(huán)境下，工程機(jī)械液壓系統(tǒng)作業(yè)負(fù)荷變化幅度較大，會(huì)在一定程度上減緩整體工程進(jìn)度。因此，為滿足動(dòng)力要求及經(jīng)濟(jì)性要求，工程機(jī)械液壓系統(tǒng)就要及時(shí)調(diào)整自身的功率[2]。同時(shí)，工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在工作過(guò)程中會(huì)應(yīng)作業(yè)要求而隨時(shí)調(diào)整輸出較大功率，也會(huì)應(yīng)管理人員的需求進(jìn)行精細(xì)化工作。綜合來(lái)說(shuō)，工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和調(diào)速性就要具備良好的條件。尤其在不同場(chǎng)景下，工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的液壓油黏度會(huì)發(fā)生較大的變動(dòng)，一定程度上會(huì)影響液壓系統(tǒng)的性能。若液壓傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，會(huì)對(duì)整個(gè)工程產(chǎn)生較大的負(fù)面效應(yīng)[3]。鑒于此，有必要檢測(cè)工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的故障，由此判斷并做出維護(hù)方案，使得整個(gè)項(xiàng)目能夠有序推進(jìn)。

1 現(xiàn)實(shí)環(huán)境中工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障表現(xiàn)

1.1 高溫故障

工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的高溫會(huì)給系統(tǒng)穩(wěn)定性帶來(lái)較大負(fù)面影響，不僅會(huì)造成液壓油質(zhì)量惡化，也會(huì)降低零部件匹配度，降低工作精度[4]。究其原因，工程機(jī)械液壓系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期工作之后，未能通過(guò)專業(yè)人員進(jìn)行定期維護(hù)與保養(yǎng)。這使得制冷系統(tǒng)出現(xiàn)故障，對(duì)工程機(jī)械液壓系統(tǒng)帶來(lái)不可修復(fù)的損傷。因而，相關(guān)操作人員或管理人員在使用或管理工程機(jī)械過(guò)程中，應(yīng)著重關(guān)注此類細(xì)節(jié)問(wèn)題，并在適當(dāng)時(shí)期進(jìn)行維護(hù)。

1.2 液壓油泄漏故障

理論而言，操作人員在對(duì)工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)作業(yè)時(shí)，應(yīng)確保這類裝置為關(guān)閉狀態(tài)。若工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)未處于關(guān)閉狀態(tài)而產(chǎn)生失效現(xiàn)象，就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)液壓油大量滲漏現(xiàn)象[5]。隨后，空氣就會(huì)進(jìn)入液壓系統(tǒng)內(nèi)部，引起大量局部發(fā)熱現(xiàn)象，進(jìn)而對(duì)液力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生極大負(fù)面效應(yīng)。同時(shí)，工程設(shè)備中的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要憑借液壓油實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)工作。若發(fā)生液壓油泄漏故障，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)較大程度的問(wèn)題，使得設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不暢，對(duì)工程進(jìn)度產(chǎn)生阻滯作用。究其原因，由于工作環(huán)境惡劣，其他雜質(zhì)會(huì)侵入活塞、管道等工作系統(tǒng)，會(huì)對(duì)工程機(jī)械液壓系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)向效應(yīng)。設(shè)計(jì)人員需要將這類問(wèn)題納入工作中，為相關(guān)檢修人員提供理論參照，從而為推進(jìn)工程項(xiàng)目奠定基礎(chǔ)。

1.3 系統(tǒng)堵塞故障

堵塞是工程機(jī)械液壓系統(tǒng)常見(jiàn)故障現(xiàn)象，主要指零配件在液壓系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，會(huì)因彼此壓力而產(chǎn)生位移現(xiàn)象，由此堵塞內(nèi)部結(jié)構(gòu)并引起一定的故障[6]。這種情況下，若機(jī)器長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)偏差，就會(huì)導(dǎo)致正常系統(tǒng)工作無(wú)法順利開(kāi)展。或者說(shuō)，若內(nèi)部零部件存在一定雜質(zhì)或未能清洗干凈，工程機(jī)械液壓系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。具體來(lái)講，若工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間處于運(yùn)轉(zhuǎn)模式而未能夠及時(shí)被檢修或維護(hù)，一定程度上會(huì)提高系統(tǒng)內(nèi)部溫度[7]，從而產(chǎn)生較大程度故障。此情況下，工程機(jī)械液壓系統(tǒng)溫度若達(dá)到上限，易使系統(tǒng)內(nèi)部各類元件產(chǎn)生形變等損壞現(xiàn)象，也會(huì)導(dǎo)致油液發(fā)生變質(zhì)，不利于推進(jìn)工程進(jìn)度。并且，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)如出現(xiàn)無(wú)力承擔(dān)相應(yīng)外界荷載的現(xiàn)象，就會(huì)降低整體系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，甚至?xí)耆Ｖ惯\(yùn)轉(zhuǎn)。

2 工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障特征與原因

由于系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜，工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)作過(guò)程中通常會(huì)面臨一定故障。其中，液壓泵、控制閥、變矩器等零部件是工程液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的重要部分，也會(huì)發(fā)生一定故障[8]。這些組成因受外部或內(nèi)部多重因素影響，可能會(huì)出現(xiàn)液壓離合器接合不良、行走無(wú)力等狀況，進(jìn)而降低其他系統(tǒng)運(yùn)行效率[9]。這樣一來(lái)，工程機(jī)械液壓傳動(dòng)器無(wú)法正常運(yùn)行，導(dǎo)致整體工作項(xiàng)目推進(jìn)緩慢。經(jīng)過(guò)梳理，筆者認(rèn)為工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障特征與原因主要表現(xiàn)為如下方面。

1）隱蔽性。由于在封閉環(huán)境中工作，工程機(jī)械設(shè)備在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)很難被人們關(guān)注，這使得系統(tǒng)出現(xiàn)隱藏故障。實(shí)際上，工程機(jī)械液壓系統(tǒng)中的壓力測(cè)點(diǎn)預(yù)留與否是事關(guān)壓力檢測(cè)工作順利與否的關(guān)鍵，相關(guān)人員在工程機(jī)械液壓系統(tǒng)管路設(shè)置時(shí)需要預(yù)留壓力測(cè)點(diǎn)，使得相關(guān)人員可從明顯位置進(jìn)行觀測(cè)，方便維修。就目前情況而言，多數(shù)人員使用專門儀器才可以判斷壓力是否正常。但是測(cè)出壓力讀數(shù)并不能夠判斷出其壓力異常與否，這導(dǎo)致許多故障并不能為管理人員所掌控。

2）多樣性。當(dāng)前，工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障可能由多重原因造成。其中，機(jī)器構(gòu)造、泄漏都會(huì)使得壓力不穩(wěn)定，也會(huì)產(chǎn)生噪聲過(guò)大問(wèn)題。特別是工程機(jī)械液壓系統(tǒng)速度異常，是傳動(dòng)器系統(tǒng)故障多樣性的重要表現(xiàn)。在這一過(guò)程中，相關(guān)人員需要逐一調(diào)節(jié)工程機(jī)械節(jié)流閥、調(diào)速閥以及變量泵變量機(jī)構(gòu)。相關(guān)人員只有充分了解系統(tǒng)多樣性，才能測(cè)試執(zhí)行元件速度，為進(jìn)行下一步維護(hù)方案的制定提供參考。

3）復(fù)雜性。一般來(lái)講，工程液壓系統(tǒng)故障可能是由多個(gè)因素造成，而非單一因素導(dǎo)致的。其中，工程機(jī)械液壓系統(tǒng)低壓會(huì)導(dǎo)致液壓油泄漏，也會(huì)造成電動(dòng)水泵與閥門失效[10]。詳細(xì)而言，內(nèi)因（因素）和外因（誘因）是工程液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障的重要原因。其中，內(nèi)部原因主要指內(nèi)部結(jié)構(gòu)、狀態(tài)對(duì)液壓故障產(chǎn)生抑制或促進(jìn)作用；外部因素主要是由熱量、摩擦、磨損等外部破壞因素，對(duì)液壓元件和液壓系統(tǒng)液壓擾動(dòng)造成沖擊、破壞作用，一定程度上不利于推進(jìn)工作進(jìn)程。以動(dòng)作異常為例，在判斷工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是否正常時(shí)，就要通過(guò)復(fù)雜性診斷過(guò)程進(jìn)行分析，才能更好地判斷動(dòng)作是否異常。

3 工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷方法

3.1 簡(jiǎn)易故障診斷法

簡(jiǎn)單故障診斷法是目前應(yīng)用較為普遍、診斷效果較好的方案。從內(nèi)涵來(lái)看，維修人員根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)并憑借日常所使用的簡(jiǎn)單工具，以詢問(wèn)、觀察、傾聽(tīng)、觸摸等方式，評(píng)估液壓系統(tǒng)故障，在了解系統(tǒng)工作條件的基礎(chǔ)上，更詳細(xì)地分析故障原因。然而，這一方法要求較高，要求設(shè)備操作員需要具備如下操作技能：一是液壓系統(tǒng)是否正常工作，或者說(shuō)液壓泵是否異常；二是液壓油純度時(shí)間是否有效；三是故障前是否調(diào)整液壓元件，故障前后液壓系統(tǒng)出現(xiàn)何種異?，F(xiàn)象。在了解如上設(shè)備運(yùn)行狀況之后，設(shè)備管理人員還需進(jìn)一步了解此系統(tǒng)出現(xiàn)了哪些故障現(xiàn)象。

3.2 工具判斷法

為提高工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷效果，人們開(kāi)始研究更深層次的診斷工具，即借助專業(yè)工具進(jìn)行分析和評(píng)估。具體來(lái)說(shuō)，專業(yè)檢測(cè)儀器既能夠評(píng)價(jià)系統(tǒng)故障或故障本質(zhì)，亦能夠檢測(cè)系統(tǒng)中出現(xiàn)故障的位置，為維護(hù)人員提供精準(zhǔn)維修方案。也就是說(shuō)，專業(yè)檢測(cè)工具通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)液力、液溫、液面等內(nèi)容，并按實(shí)際需要將其安置到最優(yōu)位置，可探測(cè)液體進(jìn)出情況，從而明晰系統(tǒng)是否存在故障。

3.3 元件對(duì)換法

元件對(duì)換法主要面向單向閥、平衡閥以及溢流閥此類容易操作的元件。原因在于，此類元件體積相對(duì)較小，且容易拆卸，故在展開(kāi)多種檢驗(yàn)方法之前，人們大多通過(guò)此類方法進(jìn)行研究。在檢驗(yàn)之前，需先檢測(cè)元件是否正常，待確定之后再調(diào)換元件。此時(shí)，通過(guò)工程液壓系統(tǒng)工作狀況進(jìn)行檢驗(yàn)，由此找到比較合適的元件。元件互換方法也是診斷工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障的重要方案。就內(nèi)涵而言，其在于將可能存在故障的部件替換為正常部件，然后逐步排查故障出現(xiàn)在哪里，從而發(fā)現(xiàn)并消除部件之間的缺陷，找出具體原因。

3.4 智能診斷

智能診斷是當(dāng)下對(duì)工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷的重要補(bǔ)充方法，一般劃分為如下幾方面。一是模糊邏輯診斷。此方法主要是相關(guān)人員利用模糊連接方式，找出系統(tǒng)故障的原因和具體表現(xiàn)形式，據(jù)此探討故障原因與對(duì)應(yīng)優(yōu)化方案。二是信息系統(tǒng)診斷?，F(xiàn)實(shí)而言，工程機(jī)械液壓系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)信息庫(kù)的建立，可為相關(guān)維修人員提供必要的數(shù)據(jù)支撐。若系統(tǒng)重復(fù)發(fā)生故障，維修人員即可找到問(wèn)題癥結(jié)所在并據(jù)此提出維修方案。三是事故樹(shù)分析與診斷。此方法主要是維修人員通過(guò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析液壓傳動(dòng)系統(tǒng)誤差，在此基礎(chǔ)上將故障發(fā)生主要因素作為第一事件，由此描述故障，以布爾代數(shù)法得出解決方案。

4 工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障維修

4.1 液壓泵

作為向液壓傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞動(dòng)力的關(guān)鍵構(gòu)件，液壓泵結(jié)構(gòu)部分一般分為兩個(gè)方面，即油泵和電機(jī)。從各種施工實(shí)踐情況來(lái)說(shuō)，液壓泵的故障通常表現(xiàn)為液體的泄漏。這一故障的出現(xiàn)，容易降低泵體流量和壓力，難以契合工程機(jī)械液壓系統(tǒng)正常工作的需要。因此，相關(guān)工作人員需要及時(shí)清理齒輪，并及時(shí)更新、更換易磨損件。特別是對(duì)于針式泵故障的診斷，維修人員需要及時(shí)維修更換模式的定子，或者轉(zhuǎn)子、刀片。

4.2 液壓缸

液壓缸負(fù)責(zé)向系統(tǒng)提供壓力，是工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的核心要件。若液壓缸部件出現(xiàn)損壞并出現(xiàn)下述現(xiàn)象，就要進(jìn)行檢修。第一種現(xiàn)象是空氣進(jìn)入液壓缸內(nèi)，這需要相關(guān)人員進(jìn)行排氣處理。第二種現(xiàn)象是異物和水分進(jìn)入液壓缸內(nèi)，并由此導(dǎo)致局部拉傷和燒結(jié)。此時(shí)，維護(hù)人員應(yīng)盡快修磨一下缸筒內(nèi)壁，并判斷異物混入具體原因。第三種現(xiàn)象是液壓缸安裝不良，使得中心線偏離導(dǎo)向套的導(dǎo)軌。

4.3 液壓馬達(dá)

液壓泵故障概率一般要高于液壓馬達(dá)。所以在日常使用過(guò)程中，維護(hù)人員只需要對(duì)液壓馬達(dá)進(jìn)行簡(jiǎn)單維護(hù)，并采取各種措施減少發(fā)動(dòng)機(jī)故障，降低液壓馬達(dá)故障率，即可降低檢測(cè)概率。實(shí)際上，維修人員在日常維護(hù)與檢修過(guò)程中，需要注意如下問(wèn)題：一是確保添加的液壓油的純度符合要求；二是更換機(jī)油時(shí)避免液體滲入發(fā)動(dòng)機(jī)和空氣進(jìn)入液壓油。

4.4 控制閥

液壓控制閥作為工程液壓系統(tǒng)中關(guān)鍵的控制元件，主要用于控制液壓系統(tǒng)中流體流量、流動(dòng)方向與壓力，使其滿足工程液壓系統(tǒng)中各個(gè)元件不同動(dòng)作要求。具體來(lái)講，控制液壓系統(tǒng)中流體壓力的閥門包括多種類型，包括溢流閥、順序閥、減壓閥等；流量控制閥是控制流體流量的總稱。另外，特殊液壓閥是在普通液壓閥的基礎(chǔ)上為進(jìn)一步滿足某些特殊使用要求發(fā)展而成的，其中包括多路換向閥、電液伺服閥、插裝閥、疊加閥、電液比例閥和電液數(shù)字閥等。一定意義上，在多種配套設(shè)備檢修過(guò)程中，控制閥門的調(diào)整要求較為嚴(yán)格。這種情況下，控制閥的密封件有破損，在修理時(shí)，不能用力拉，以免影響閥芯的密封性。

5 工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障的維護(hù)方案

5.1 提升液壓系統(tǒng)的清潔度

提升液壓油清潔度，一定程度上是維持設(shè)備健康的重要方案?，F(xiàn)實(shí)而言，高質(zhì)量的液壓油對(duì)降低機(jī)器故障頻次、延長(zhǎng)工程機(jī)械壽命、減少維護(hù)成本有著極為重要的作用，液壓油的質(zhì)量很大程度上決定整臺(tái)機(jī)械工作質(zhì)量。定期過(guò)濾凈化精密液壓元件的雜質(zhì)，可提升液壓油的清潔度，減少設(shè)備磨損，提高油品有效使用率。若工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)混入雜質(zhì)或金屬粉，會(huì)大幅度磨損干擾液壓元件，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致意外，不利于推進(jìn)工程進(jìn)度。這種情況下，為提高工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，維護(hù)人員要通過(guò)各種方法消除油污和雜質(zhì)。同時(shí)，考慮到工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的部件較為復(fù)雜，維修人員要利用清洗液清洗每一個(gè)部件。此外，維修人員還應(yīng)清理機(jī)器孔洞和接縫中的灰塵，避免灰塵大量積累。最后，操作人員在使用機(jī)器之前，要清理周邊環(huán)境，避免一部分外部環(huán)境雜質(zhì)落入系統(tǒng)中。

5.2 防止液壓油混入空氣

鑒于空氣能夠被高度壓縮，少量空氣進(jìn)入系統(tǒng)會(huì)對(duì)工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生較大負(fù)面效應(yīng)。因而，維護(hù)人員需要做好保護(hù)措施，避免空氣進(jìn)入工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。在具體執(zhí)行過(guò)程中，維修人員應(yīng)加快檢查吸油管表面是否有裂縫、接頭是否牢固、密封是否良好；在將液壓油裝入回油管前，要確定油泵進(jìn)口的油濾器已經(jīng)松開(kāi)，以減小油液的吸油阻力。

5.3 維持液壓油溫度

目前來(lái)說(shuō)，55 ℃～60 ℃是液壓油最佳溫度區(qū)間。當(dāng)超過(guò)這一區(qū)間之后，工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)需配備高溫自動(dòng)預(yù)警裝置。當(dāng)溫度高于65 ℃時(shí)，系統(tǒng)會(huì)立即啟動(dòng)高溫自動(dòng)報(bào)警裝置，由此檢驗(yàn)水冷卻器，避免系統(tǒng)始終處于高溫狀態(tài)。也只有當(dāng)液 壓油的冷卻器工作處于正常狀態(tài)時(shí)，工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)才可以高效工作。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是推進(jìn)工程項(xiàng)目過(guò)程中的重要工具，一旦發(fā)生故障將會(huì)減緩工程進(jìn)度。只有對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性維護(hù)，確保工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)正常工作，才能更好地推進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)展。從實(shí)際情況來(lái)看，工程機(jī)械液壓系統(tǒng)面臨高溫故障、液壓油泄漏故障、堵塞系統(tǒng)故障等問(wèn)題，一定程度上會(huì)使得液壓傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)安全問(wèn)題。因此，維護(hù)人員有必要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)與維護(hù)，從而采取相關(guān)措施，維持液壓油的清潔，對(duì)系統(tǒng)工作環(huán)境進(jìn)行檢修，確保工程設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。