浅谈水利机械液压系统故障诊断及排查.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 27 日 作者简介：黄东民（1979），男，汉族，河南平顶山人，水利机械运行与维护工技师，大专，长期从事水利水电岗位运行与维护工作。-25-浅谈水利机械液压系统故障诊断及排查 黄东民 河南省白龟山水库运行中心，河南 平顶山 467000 摘要：摘要：水利机械液压系统在运行的过程中，很容易受多方面因素的影响出现故障。若相关工作人员可以依据实际情况，保障水利机械液压系统健康运行，可以使我国水利机械液压系统在社会发展新阶段朝着自动化和系统化的方向迈进。本文主要对水利机械液压系统故障诊断及排查方法详细研究。工作人员对水利机械液压系统故障诊断和排查时，可以依据水利机械液压系统的组成，和液压系统故障特征做出细致分析，判断水利机械液压系统故障，做好优化决策。或者，通过利用故障树分析法，进行系统故障排查，确保工作人员在很快发现问题并解决问题的情况下，最大程度避免水利机械液压系统运行困难，避免水利工程遭受相应的损失。关键词：关键词：水利机械液压系统；故障诊断；排查方法 中图分类号：中图分类号：TV7 0 引言 液压系统是水利工程机械中比较常见的系统，同样也是必不可少的环节。其是否能够正常运行直接影响水利工程的运行效果。对此，相关工作人员需不断加强水利机械液压系统故障诊断及排查力度，并做好精细化的优化，确保液压系统在密封的空间里健康持续的运作，避免相关工作人员在进行故障排查和开展维修工作过程中，执行过多盲目性的行为，在整体上提高水利工程的经济性和安全性。1 水利机械液压系统的组成 水利机械液压系统主要由动力元件和执行元件以及辅助元件和控制元件、液压油五个部分所组成。动力元件指驱动整个液压系统的原动机，如电动机、内燃机或蒸汽机等。工作人员可以根据不同的使用要求，选用单台或多台动力源。执行元件是指直接参与实现规定功能的零件，以缸体或柱塞为基本结构。执行元件分为若干种类型，如往复运动用的活塞式、摆动运动用的曲柄滑块式、直线往复运动的摆杆式、回转运动的齿轮齿条式、带叶片的主从动轴套筒式等。另外，执行元件还有不同的组合形式，如摩擦传动中的螺旋伞齿轮副或者行星轮系中的太阳轮与行星排，以及双作用薄壁气缸中的十字头或者气-液联合作用的喷嘴等。辅助元件包括蓄能器(滤清器)、压力表和管道。辅助元件的功能是补充能量和控制油液的压力。控制元件由单向阀、换向阀和溢流阀等部分组成。控制元件可以使液体流动方向与工作要求相符合，同样具有较强的应用性。液压油是液压系统中传递能量的工作介质，包含各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。这五个部分合力组成水利机械液压系统，使液压系统被用于交流拖动系统中，可以在不同的系统中发挥不同的功能。2 水利机械液压系统故障特征 水利机械液压系统在实际运作的过程中，液压系统的故障具有隐蔽性的特点。故障常常存在于密闭管道内，所以很难被轻易发现。例如，液压系统运行的环境是比较封闭的，主要依靠在封闭管道内具有一定压力能的油液传递动力，其系统的实际运行情况和采用的元件内部结构，相关工作人员并不能从外表就对其进行全面观察，所以，液压系统隐藏性较强的元件结构很容易受多方面因素的影响出现故障，并在没有被及时关注的情形下，扩大故障的影响性，使液压系统在一个时间段内同时出现多种故障。另外，水利机械中的液压系统很有可能在运行初期产生故障，主要原因在于水利机械中，管路与阀体的连接处很容易受机械振动而产生连接松动的问题，其密封圈在装配的过程中也会由于装配不科学，在运行初期存在许多损坏的现象，导致水利机械阀体结合部分漏油，再加上相关工作人员对管路中的清洁工作做的不到位，导致液压油在实际运行时，很容易带有毛刺或者杂物，影响水力机械局部的阀体被堵，影响整个液压系统工作的稳定性。中国科技期刊数据库 工业 A-26-水利机械液压系统维护人员便可以依据水利机械液压系统的故障特征，对相关故障进行诊断及排查，在明确故障可能会出现或者故障已经出现的情形下，优化维护决策，为保障水利机械液压系统的健康运行，为促使水利机械液压系统发挥良好的促进作用，奠定基础。3 水利机械液压系统故障诊断及排查方法 在水利机械液压系统维护工作中，水利机械液压系统的故障诊断和排查是一项非常复杂的工作，工作人员为确保故障诊断和排查工作执行的更加顺利和精准，要通过全面掌握故障发生的特点和分析查找故障产生的原因，才能落实科学有效的诊断排查方法，在整体上降低水利机械液压系统故障发生的概率。对此，高素质工作人员可以利用先进的工作思想和丰富的工作经验，在水利机械液压系统故障诊断及排查工作中，把液压系统图绘制出来，通过细节查找故障产生的原因，以及利用设备自带的诊断工具精准查找故障原因，或者，运用可行的分段法和系统检测法，实现对系统故障的精准诊断和正确排查，保障水利机械液压系统运行的健康性。3.1 建立并应用液压系统故障树 水利机械液压系统故障诊断及排查工作中，故障树是实际系统的故障组合与传递的逻辑关系的简洁而抽象的表达，同样，故障树的建立是故障树分析法中最基本、最关键的环节。工作人员为使所建立的故障树尽可能完善，可以在建树之前，对系统及其各组成部分产生故障的原因、后果以及各种影响因素间的因果关系有清晰、透彻的了解。保障故障树的可用性。例如，工作人员首先可以对所研究的对象作系统分析，对系统的正常状态和正常事件、故障状态和故障事件进行确切的定义。其次，在判明故障的基础上，确定最不希望发生的故障为顶事件，合理确定边界条件。以确定故障树的范围。最后，画出故障树，并在故障树中标注特定符号。确保故障树分析法的应用，可以把农田水利机械液压系统中各个元件所出现的故障和人为操作相连接，直观地表现水利机械液压系统是否会因为操作不当而出现各种故障问题，方便进行故障排查。在社会发展新阶段，水利工程中，故障树分析方法是检测水利机械液压系统是否存在故障的有效性方法之一，正是因为该方法在应用的过程中逻辑性比较强，所以，相关工作人员为保障水利机械液压系统故障诊断和排查方法具有一定的可行性，并精准检测出故障，对相关问题进行针对性的解决，可以利用故障树分析方法，全面、系统的探索水利机械液压系统的薄弱环节，落实系统设计和运行的改进措施。例如，相关工作人员在探究如何正确运用液压系统故障树方法的过程中，可以依据故障树分析是演绎推理，利用从上到下的方式，分析复杂系统初始失效及事件的影响。首先，定义要探讨的不想要事件。工作人员可以依据水利机械液压系统运行标准，将故障特征作为不想要的事件，并确保一个故障树分析只能对应一个不想要的事件。其次，获得系统的相关资讯。相关工作人员若选择了不想要的事件，所有影响不想要事件的原因及其发生机率都要研究并且分析。工作人员可以利用电脑软件研究相关机率，进行成本较低的系统分析，进行高效率分析。然后，绘制故障树。即在选择了不想要的事件，并且分析系统后，知道所有会造成此事件的原因（可能也包括发生机率）正确绘制故障树，更好的定义故障树的主要特性。随后，评估故障树。工作人员在针对不想要的事件绘制故障树后，需评估及分析所有可能的改善方式。换一个方式来说，是合理的加强风险管理，并且设法改善系统。由于这个步骤会导入下一个步骤，也就是控制所识别的风险。所以，工作人员可以设法找出降低不想要的事件发生机率的方式。最后，控制所识别的风险。此外，其他可以取代故障树分析的分析方式有可靠度方块图（RBD，也称为相依图 dependence diagram，简称 DD）及马尔可夫链。可靠度方块图等效于成功树分析（STA），在逻辑上恰好和故障树分析相反，而且用路径来代替闸。相依图和成功树分析成功（避免不想要事件）的机率，而不是不想要事件发生的机率。3.2 系统分析法 系统分析法在实际应用的过程中具有集合性和关联性以及针对性的特点。在水利机械液压系统故障诊断及排查工作中，相关工作人员可以根据任何复杂的液压系统都是由相关功能的电路组成的要点，以及每个故障都有一定情况的关键，采用应用性较强的系统分析方法，熟悉液压电路，消除故障。例如，相关工中国科技期刊数据库 工业 A-27-作人员在利用系统分析方法的过程中可以依据实际情况，划分和分解系统电路，仔细分析故障现象，确定故障电路。在此基础之上，确定故障部件，有针对性的对其进行调整、修复或更换，逐步消除故障。该方法虽然具备一定的可行性，但是对分析人员的要求非常高，工作人员要确保自身不断增强专业技能和丰富工作经验，这样才能使系统分析方法发挥最大的应用功效，以便于在进行液压系统故障诊断及排查工作的过程中，通过充分熟悉各种液压部件的结构和原理以及液压系统的结构和原理，顺利完成工作内容。除此之外，高素质工作人员也可以在应用系统分析方法的过程中将其划分为区域分析方法和综合分析方法。其中，工作人员执行区域分析方法，可以通过对整个液压系统图进行区域划分，通过了解故障表象，探究故障可能发生的具体区域，进而开展针对性较强的区域检查活动，分析判断故障产生的因素，解决故障。工作人员要确保在该过程中，自己可以看懂液压原理系统图，了解各种元件的结构和性能，高效率判断和排除故障。另外，相关工作人员进行综合分析时，可以通过对故障进行全面分析，整体包含故障发生的原因和发展全过程，加强对系统的测试，运用现代信息处理方式加强对数据处理的优化，得出准确的结果，以此断定发生故障的根本原因，落实有效的解决方法。3.3 分段法 分段方法应用于水利机械液压系统故障诊断及排查工作中，相关工作人员可以根据不同液压系统的液压回路进行功能分类，处理完成故障位置的精准分析，促使后续故障解决方法更加可靠。例如，技术人员应用分段法时，在空载调试阶段，可以根据该阶段是液压系统故障率最高的阶段，探究系统容易出现的（1）元件连接处泄漏。（2）阀心卡死或运动不灵活，造成执行机构动作失灵。（3）阻尼小孔被堵，造成系统压力不稳定或压力调不上去等问题，制定相应的优化对策，完成阶段诊断和排查。在带载试运行阶段，工作人员可以根据在空载调试完成后，很多问题已得到解决，且经过一段时间的空载运转磨合，系统油液比较清洁，阀心卡死、运动不灵活及阻尼小孔被堵的现象很少的状况，探究系统容易出现的（1）位置精度、同步精度达不到要求。（2）系统背压过大，设计压力不能驱动负载。（3）设计选择不当引起系统发热。（4）压力元件设定值不合理等问题，完成阶段诊断和排查。在稳定运行阶段，工作人员可以依据液压系统在带载试运行一段时间后，会有一段稳定的运行期，基本不会出现太大的问题的状况，探究系统容易出现（1）密封老化、损坏及螺栓松动等引起的泄露。（2）过滤器堵塞、油液问题等引起故障。（3）不正确的操作和维护等引起故障。等，完成阶段诊断和排查。在液压元件故障率高发阶段，工作人员可以根据在液压系统运行时间达到元件寿命后，液压油泵、液压马达等元件开始陆续出现故障，探究系统存在的（1）元件磨损严重造成系统内泄加大。（2）压力元件弹簧变软致压力不正常。（3）泵磨损严重导致供油量和压力达不到要求。（4）油缸密封严重损坏等问题，完成阶段诊断及排查。在水利机械液压系统发生故障时，工作人员虽然无法直接使用肉眼观察内部运转情况，但是不管任何故障都是有迹可循的，因此，工作人员只需要能够充分了解各种故障出现的因果关系以及正确处理故障的方法，就可以在出现故障时准确快速地解决问题。4 结语 结合上述文章论述的具体内容，由于水利机械液压系统运行的质量直接影响水利工程开展的综合效果，所以，相关工作人员为确保水利工程处理完成并达成预期的完成功效，需要加强对水利机械液压系统故障的诊断和排查，这样才能通过明确出现故障的原因，优化决策，落实有效的调整方法，保障水利机械液压系统运行的健康性和持续性，让水利工程更加可靠。另外，相关工作人员也需要再进行水利机械液压系统故障诊断及排查工作的过程中，结合企业生产效益和经济效益带来的影响，加强有效技术的引进和落实，提高系统使用过程中的管理力度，实现智能跟踪，既可以确保水利机械液压系统中的油压和油温等被实时监测，还可以提高日常保养工作执行的效果，防止液压系统受多方面因素影响，常常存在油液泄漏或其他的质量问题。在整体上减少液压系统故障的发生概率，开拓我国现阶段的技术与市场，强大我国大科技水平。中国科技期刊数据库 工业 A-28-参考文献 1李元棠.水利机械液压系统的故障诊断浅析J.大科技,2015(17):11.2左倩.QCS003 液压实验台故障树分析J.长沙航空职业技术学院学报,2016(3):123-125.3费大阪.浅析水利机械液压系统故障诊断及排查策略J.山东工业技术,2015(20):239.4王凌波.论水利机械液压系统故障诊断及排查J.技术与市场,2015,22(07):63-65.5祝海林,高澜庆.基于流量信号的液压系统故障诊断J.北京科技大学学报,2015(1):172-173.