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液压故障诊断的策略与技巧

液压故障生成发展的因果关系具有交错与重叠性特点，为了节省排除故障的时间，为了减少装拆过程的工作量以及避免因装拆带来的不利影响，不能不加考虑地，不分先后地逐一拆卸与检查液压组件与部件，而是有选择，有侧重，有次序地检查液压装置的内部状况，故障诊断人员必须在对液压故障症状表面观测的基础上，根据有关的判据，推断出各故障原因可能性的大小，然后再根据现场的具体情况，对液压装置作更深入细致的分析与评判。
现场故障诊断工作住住是在条件很不具备、情形十分紧迫的状态下进行的，讲究策略与技巧是十分必要的，其意义在于用系统与信息论作指导，充分认识现场的具体环境，选定故障分析的正确思路与方法，严密组织故障分析过程，避免各种混乱与失误，通过适当的办法弥补不足的条件，克服各种困难，实现快速准确地找出故障所在，取得满意的工作成效。
第1节 找出故障的特征信息
1.1 故障特征信息概述
尽管不同原因可引起某一相同的症状，但无论如何，它们有不同的表现形式。此外，不同故障原因在引起同一症状的同时，它们还会带来一些其它的现象，这些现象之间显然是有差异的。我们将症状本身的不同表现形式和不同原因所附带的特有信息叫做特征信息。将故障各种可能原因对应的特征找出来了，便找到了区分它们的标志，这样，当系统出现了某个症状，就可根据特征信息找出引起故障的真实原因。
特征信息可由个别参量来表示。在问题比较复杂时，往往需要将一系列参量综合起来，才能构成故障原因存在的特征信息
1.2 液压故障原因特征信息的分类
液压故障的不同原因的特征信息在下列三种。
（1）症状本身的差异
不同原因引起同一症状，它们的表现形式有差别，这种差别表现在症状的时间特征，力学特征，影响范围，作用强度及产生背影等的不同。例如，同是叶片泵发出异常噪声，泵内转子损坏与吸入空气引起的噪声有明显的区别，前者是周期性的，后者在系统带负载时明显，卸荷运行时消失。再如，同是液压缸不动作，有在任一位置都不能动作的情形，也有在端点上不动作的情形，还有在行程中某一点不动作的情形，有在空载下可动带负载不动的情，也有无论带不带均不动作的情形。有只能进，不能的退情形，也有只能退不能进的情形，也有进退均不能实现的情形，有时好时坏的情形，也有一直不动的情形，有在手动不动作的情形，也有在自动不动作的情形。毫无疑问，上述不同的情形对应着非常确定的不同故障原因。
故障分析必须对症状本身作出深入细致的观察与分类，弄清其特征，并追究其原因。
（2）不同原因存在时伴随而来的其它异常现象
一个故障原因引起某一症状的同时，也会带来一些其它异常现象，它们从不同的侧面反映故障的具体情况，在确定故障原因时，必须注意到症状之外的异常现象，并将它们与症状联系起来得出结论。例如，液压系统出现爬行，其可能原因有油内混入空气，液压泵磨损，溢流阀调不起压力及负载导轨阻力不均等。这一故障的不同原因所带来的异常现象及判断如下：
如果有爬行现象，且油箱内油面气泡增多，可以为故障原因是油内混入空气。
如果有爬行现象，且溢流阀溢流量增大，压力又调不高，可认为是溢流阀故障引起爬行。
如果有爬行现象，且有液压缸导轨上可观察到异常摩擦痕迹，可认为是导轨阻力不均引起爬行。
（3）液压组件结构状态的变化
液压组件结构状态的异常，引起液压系统性能下降或其它问题，其故障原因也有多种可能性，通过拆卸分解液压组件，观察测试其内部状况，可分辨出故障的真实原因。例如，单向阀有严重的内泄漏，其可能原因有，阀体密封面磨损，阀芯泄漏，其可能原因有，阀体密封面磨损，阀芯密封面磨损，污物滞留在密封面上等。要弄清到底是什么原因引起内泄漏，只有对它拆开检查，当组件的外部零件装配错误或联接不良时，对组件结构状态作表面观察也能找出故障原因。例如，对于XF型顺序阀（如图1所示），当它不起顺序控制作用时，可能原因的主阀芯在关闭位置卡死，外泄油管接在出口压力P2侧等．前者要打开阀进行检查才能确定，后者只需要对泄油管联接状况作表面观察即可得出结论。

图1 XF型顺序阀
一般可根据设备使用说明书或有关液压维修书刊找出症状的可能原因，通过对系统图，动作表，组件说明书及其它资料作详尽的机理分析与逻辑分析，找出故障原因对应的特征信息。
1.3 压铸机合型系统不增压故障原因特征信息分析实例
某1125A型卧式金属压铸机合型液压系统如图2所示。

图2 1125A型卧式金属压铸机合型液压系统
设备合型以后，有一增压过程，此时电磁铁2DT 、3DT与 5DT通电，压力油经阀Ｉ，减压阀，单向阀，阀２进入增压缸后腔５和柱塞缸后腔２增压（增大腔３的液压力），当合模力达到规定值后；由电接触压务表发出信号，执行压射。
故障症状为：增压时无法增高压力，亦即腔３的压力升不上去
引起此症状的可能原因有７种。
原因１：充液阀ＩＶ密封不良，使腔３泄压。
原因２：电磁阀３工作不可靠，使充液阀不关闭。
原因３：与腔３相连接的油管，接头松脱或破裂。
原因４：缸体或柱　塞裂纹砂眼，气孔等缺陷造成互相泄压。
原因５：合型缸与柱塞缸之间的密封件损坏，使腔３泄压。
原因６：柱塞与柱塞之间的密封损坏，引起腔３泄压。
原因７：合型缸与柱塞之间的密封损坏，引起腔３泄压。
根据液压回路各方面的情况，确定症状的不同故障原因如下：
对应原因１的特征信息是：１增压时充液阀３回油管有油液流出，２用煤油对充液阀３作密封锥面渗漏检查，有明显的渗漏发生。
对应原因２的特征信息是：增压时检查阀３的回油管，不能看到充液阀在切换过程中冲出的液流（说明未换向），２增压时充液阀３的回油管有油液流出。
对应原因3的特征信息是有关的油管或接头有油溅出。
对应原因４的特征信息是除增压失常之外，其它动作也不正常会出现运动失控，压力上不去等症状。
对应原因５的特征信息是增压时合型缸与柱塞缸之间的缝隙有油液外流。
对应原因6的特征信息是虽然压力增不高，但仍有一定的压力，腔３与腔２及腔５的压力相同，这个压力与减压阀调定的压力相等．当改变减压阀压力时，腔３的压力也相应改变。
对应原因7的特征信息是，增压时电液换向阀２的回油管有油液涌出（这是增压腔３泄漏出来的油，在密封良好时无此现象）。
根据上述特征信息与故障原因的关系，可在现场快速准确地找出增压故障的真实原因。
第2节 设定故障检测的先后次序
为了高效率地查找液压故障原因，必须设定一个合理的故障检测次序，排定故障检测次序有两个原则，一是根据故障原因可能性大小排序，二是根据组件或部件的拆缸分解及装配的难易程度排序。
2.1 按故障原因可能性大小排序
在故障分析过程中，应先对最可能存在的故障怀疑点作深入的检查，当发现第一怀疑点并不是真正的故障点时，再检查可能性相对较大的故障怀疑点。
确定故障原因可能大的依据
与故障原因相关的特征信息比较明显地出现了。
与故障原因相关的初始原因（原因的原因）比较充分地存在，如组件使用时间长是组件损坏的原因，而组件损坏又是症状的原因，故组件使用时间也是判断它是否损坏的依据。
也可按照有关的统计结论确定故障原因的可能性大小。
根据特征信息排定故障检测次序，就是面对症状的多个可能原因，先逐一对它们作初步的考察，确定它们各有哪些特征信息，再比较各种故障原因的特征信息出现的明显程度，依此排定故障检测次序。
根据引起故障的初始原因排定检测次序，就是先检查使用时间长的组件，先检查负载率高的组件，先检查被证明是质量差，易出故障的组件，先检查对液压油污染敏感的组件。
根据症状－故障原因统计的概率结论排定检测次序，就是利用已获得的统计结论，对同一症状的各种可能原因就可能性大小排序，当出现故障以后，先检查概率值大的故障点。例如，某厂一台XY-XS-4000A型注塑机，在半自动工作过程中可能会突然停止工作。问题出现在这样的大型复杂液压设备上，可能的故障原因是很多的，但现维修人员根据长年积累的数据，可很快找到故障原因，问题的根源大多（约80%）发生在供控制电液换向阀换向的油源上，它是个低压小型动力站，其溢流阀常因油污染不密封，不能调出压力，使各换向阀因无换向油压而不换向，使机器停止工作。
2.2 按拆卸分解与观察液压元部件的难易程度排序
面对液压故障的多种可能原因，在各种故障原因可能性大小并不清楚（如首次参加某不熟悉的液压设备的故障分析）的情况下，应按照拆卸分解及观测液压组件的难易程度设定检测次序，即先检查比较容易观察测试或易于拆卸的组件与环境因素（如油，电气系统，冷却水等），再检查较难拆卸的组件，特别是体积大，重量重的组件；先检查外部因素，再检查组件内部，先检查比较简单和组件，再检查结构功能比较复杂，其状况不甚明了的组件。就各组件而言，应先检查阀，再检查泵，最后检查液压缸与液压马达。现举一按“先易后难”原则检查液压故障的实例。
某液压回路如图３所示。故障症状为液压系统在工作过程中突然不工作了。
检查过程如下：
1） 查油箱油位，看看油位是否在最低油位以上。

图3 液压回路
２）手动操纵方向控制阀（电磁阀通过电磁铁两端的手动按钮推动），如果阀芯推不动，说明是方向阀出了故障；如果方向阀可以换向，且液压缸动作了，说明是电磁阀的电气线路出了故障；如果液压缸还不能动作，进行第三步。
３）检查泵站压力。方向阀处中位，查看泵出口处压力表的读数是否调至额定值。如果低得多，作下列检查：
压力表开关是否开了，压力表是否损坏。
溢流阀是否出故障。
吸油过滤器是否堵塞。
管路是否堵塞。
泵是否损坏。
如果压力低得不多，可作下列检查：
泵内是否有严重的内泄漏。
溢流阀调整是否调整不正确。
将溢流阀压力调高，再控制换向阀换向，液压缸应动作，如果液压缸的运动速度满足工作要求，故障就排除了，如果速度不能满足要求，则需修理液压泵。如果在溢流阀调整值后液压缸仍不能动作，则作下一步检查。
４）上述工作做完以后，仍没有排除故障，那么可能就是液压缸出故障了。首先不要急于拆卸液压缸．把方向阀打开到左位或右位，启动液压泵一段时间以后，启动液压泵一段时间以后，仔细摸一摸整个缸壁，看看是否有局部发热处。如果活塞处密封损坏了，就会有油液从高压腔漏至低压腔，油液从狭窄的缝隙流过时，液压能便转化为能热，如果没有局部热点，进行下一步检查。
５）拆开液压缸一端的管接头g1，把它联接到一个三通管接头上，三通的另外两端分别接压力表与截止阀，方向阀换向至左位，读压力表的读数，如果读数与主压力表读数不接近，说明管路堵死，如果接近，用同样的方法试验另外一个管接头g2，如果管路无堵塞，进行下一步。
６）拆卸分解并检测液压缸。
2.3 编制查找液压故障的程序图
在对液压设备故障的发生规律有了一定程度的认识之后，可综合各方面的因素，根据各故障点的可能性大小及先易后难的原则，编制查找液压故障原因的工作程序图，其目的是将现场故障分析及排除按合理的方式与步骤确定下来，以致当现场出现问题之后，人们可循最佳途径查找出故障所在，工作程序图指示判别标志，工作程序图应包括症状的和种可能原因，它由经验丰富的现场技术人员编制，有了工作程序图，既使现场工作并不熟练的人，也能顺利地进行故障分析，现举一液压故障分析程序图的实例。
图4是某切管机液压系统的卡紧回路，症状为液压缸双向无动作，根据有关因素，确定查找故障原因的工作程序图如图5所示。

1一溢流阀； 2一压力表； 3一溢流阀； 4一压力表； 5一液压缸； 6一电磁换向阀； 7一油泵； 8一电动机； 9一联轴器； 10一过滤网
图4 切管机液压系统的卡紧回路

第3节 积极假设，严谨验证
3.1假设－验证分析概述
在生产现场，往往会出现一些疑难故障，故障分析人员不知道系统中哪些参数处于正常状态，哪些参数处于不正常状态，不知道症状有哪些可能原因，更不知道各原因对应的特征信息，在这种情况下，故障分析必然是一个试探过程，通常的作法是对故障症状的可能原因作出积极和假设，再通过适当途径验证假设是否真正成立，通过假设与验证分析，住住能在困难中找到解决问题的路径，并扭转不利局面。在假设时，应尽可能将思路展开一些，不放过任何可能的故障点，有时甚至可将系统中所有组成要素都当作怀疑对象考察一番，验证时，则要找到有充分说服力的证据，以证实假设是能够成立还是不能成立，而不能模棱两可，假设与验证是交替进行的，即先对故障点作出假设，再通过试验，拆卸分解观测，或逻辑论证，辨别出假设的真伪。当假设被证实不能成立，再对另一个可能的故障点作假设验证分析，就这样不断重复上述分析方法，直至找出真正的故障原因为止。
图5 诊断次序图
假设－验证分析法将积极的探索精神与严密的逻辑论证紧密地结合起来，是典型的科学思维方法在液压故障分析中的具体应用，很值得人们在实践中广泛推行，以下介绍采用假设－验证分析法分析现场液压故障的实例。
3.2 挖泥般液压系统耙中吊架液压缸不收回故障原因的分析
某1500方耙吸式式挖泥船液压系统耙中吊架液压缸回路如图6所示。
（1）症状及有关情况
船舶在施工时，出现耙中吊架液压缸的活塞杆伸出一段时间后无法缩回的症状，该般的耙中吊架液压回路一其它液压回路（如耙中绞车）共享一台液压泵Ｂ供油，当故障发生时，耙中绞车回路工作正常。
图6 耙中吊架液压缸回路
（２）假设－验证分析过程
上述情况表明，换向阀6025前回路是正常的，问题发生在阀6625之后的有关组件上，吊架收回时，阀6025的S260电磁铁通电，压力油经阀6025，进入液控单向阀6046b，单向节流阀6046b（单向阀）再进入液压缸有杆腔，推动液压缸左行，回油从液压缸有杆腔出发，经单向节流阀6045a（节流阀），再经液控单向阀6046a和换向阀6025回油箱．因此，出现上述症状的可能原因有：换向阀6025故障，液控单向阀6046b故障，单向节流阀6046b（单向阀）故障，液压缸及负载故障，单向节流阀6046a节流阀故障，液控单向阀6046a故障等，现按液流经过先后顺序对各故障点作假设－验证分析。
1）假设换向阀6025故障，不能正常换向，引起症状
验证：让电磁铁S260能电，阀6025至阀6046b之间的软管有强烈的振动，说明压力油此时已通过了换向阀，假设不成立。
2）假设液控单向阀6046b故障，不能正常开启，引起症状。
验证：根据单向阀的工作原理及现场经验可确定，液控单向阀不会出现正向不开启的故障。对于阀6045b的单向阀不会出现正向不开启的故障，对于阀6045b的单向阀也可作同样的判断。
3）液压缸由于拆缸困难留最后评判
4）假设阀6045a节流阀关死，使回油不能顺利通过，引起症状。
验证：检查节流阀的调节状况，阀处于开启状态，假设不成立
5）假设阀6046a卡死，不能正常开启，让回油通过引起症状。
验证:将液控单向阀6046a的主阀芯从阀中取出，故障症状消失，吊架回收自如，假设成立。
经对单向阀6046a作进一步检查，发现用于开主阀芯的控制阀芯磨损发毛卡死，使控制油压无法顶开液控单向阀的主阀芯，引起回油路阻塞，换上新液控单向阀后，回路工作正常。
3.3 注塑机动力部件压力失调故障原因的分析
（１）液压回路及症状
某XS-XY-1000ＸＳ型注塑机动力部件如图7所示。

图7 注塑机动力部件
故障症状为，小泵压力可调至额定压力(14MPa)，大泵压力仅可调至５MPa，机器无法正常工作。
（2）假设－验证分析过程
1）假设D3电磁铁错误通电，使换向阀５Ｃ开启，使调整压力较低的远程控制溢流阀３起调压作用，引起大泵压力下降
验证：经对电磁铁电信号检测，症状出现时D3没有通电，假设不成立 。
2）假设换向阀５Ｃ在开启位置卡死，使溢流阀３起作用，引起症状。
验证：如果换向阀５Ｃ开启，它不仅会使大压力调不高，也会使小泵压力调不高，但事实上小泵压力正常，故假设不成立。
3）假设单向阀7内泄漏严重，不起单向作用，使大泵输出的液流在一定程度上经此阀到小泵溢流阀２卸荷，引起压力下降。
验证：经检查发现单向阀7很正常，假设不成立。
4）假设溢流阀，损坏或其它原因使其压力调不高，引起症状
验证：经检查发现溢流阀１很正常，假设不成立。
5）假设换向阀５Ａ磨损，使阀１的控制压力下降，进而引起大泵压力下降。
验证：将阀１的压力调至零，将换向阀５Ａ的油路封住，启动液压泵电机，不断调节溢流阀１，这时压力可调至额定压力，但这时还不以完全肯定换向阀５Ａ磨损引起故障，因为除了阀５Ａ之外，单向阀９如果存在内泄漏，在Ｄ１通电，阀１调压时会引起它的控制压力下降，于是再对单向阀９作进一步的检查，发现它正常，同时，将阀５Ａ重新接入回路，对它的回油口作了检查，发现Ｄ１通电之后，回油口有很急的油液涌出，这一迹象说明阀５Ａ磨损严重，假设成立。
经拆卸分解检测换向阀５Ａ发现，阀芯与阀孔之间的间隙达５０μm，远大于正常允许值，对阀芯与阀孔作了修配之后，故障排除。
3.4 塔式起重机液压故障原因的分析
（1）液压回路与症状
QFE25型塔式起重机液压系统如图8所示，故障症状为液压泵启动后，升降缸不能完成顶升动作．当换向阀7处于b位进，系统压力仅有９Mpa，正常压力为13Mpa，故不能完成顶升动作的直接原因是系统压力不足。
（2）假设验证分析过程
1）液压缸10活塞上密封圈划伤，导致内泄漏严重，引起症状。
验证：将活塞杆端部与塔身脱开，使活塞杆空载往复运动几次后，在任一位置停留一段时间，观察活塞杆是否在自重的作用下有缓慢下沉现象。没有，说明缸内无泄漏，假设不成立。

1一油箱， 2一过滤器； 3一齿轮泵； 4一电动机；5一溢流阀， 6一压力表； 7一换向阀； 8一节流阀； 9一双向液压锁； 10一液压缸
图8 QFE25型塔式起重机液压系统
2）假设油箱１油量少或吸油过滤器２堵塞，引起症状。
验证：观察油箱油标，发现油量正常，液压缸往复运动速度正常，无异常噪声，说明过滤器没有堵塞，假设不成立。
3）溢流阀５压力调不上去，引起症状。
验证：逐步旋紧溢流阀５的压力调整手轮，发现无论怎样旋紧手轮，压力表６显示的最大压力仍为9Mpa，（压力表量程为25MPa且工作正常），该阀为YF型高压溢流阀，额定压力可达32Mpa，用备用溢流阀代替机器上的组件，可调压力仍为9Mpa，这说明溢流阀本身没有问题，假设不成立。
4）液压泵３磨损引起症。
验证：该系统中所用泵为CB-E型齿轮泵，其壳体与端盖为铝合金材料，端盖上有弓形密封圈，采用８字型浮动轴套补偿轴向间隙，轴承为滑动轴承。卸下该泵解体检查时发现，泵端盖上的密封圈有损伤，从而使弓形密封圈内外压力串通，轴向间隙得不到补偿，与从动齿轮接触且靠近吸油腔一侧的壳体上有深达1.0~1.5mm 的沟槽，使经向间隙变大，这是由于齿轮上受到的不平衡径向力使滑动轴承磨损，导致壳体磨损，可见假设成立。
更换齿轮泵，重新启动液压泵，症状消除。
第4节 化整为零 层层深入
化整为零，层层深入的基本做法是，在考察问题时，将考察对象划分为低层次的若干子系统，每个子系统又作进一步的划分，直至分出系统构成的最基本的构成单元，在此基础上分别考察系统的各个子系统，找出问题所在的子系统，然后，对存在问题的子系统作深一层次的考察，求出问题所在的次级子系统，就这样不断深入，直至求出问题所在的基本单元。这种策略的特点在于通过划分层次与子系统，缩小考察范围，使本来难以直接观测的考察对象变得更加易于观测了，使本来复杂的问题简单化了。这是现场最常用的故障分析方法。
4.1 将系统结构与功能化整为零，层层深入分析液压系统及故障
液压系统是复杂庞大的，难以直接查出故障的具体位置，又不能盲目报搜寻，只能逐步深入地查出故障点．层层深入是在对液压系统层次的划分与子系统的划分的基础上进行的，在此，划分的正确合理是至关重要的，子系统划分要有利于各部分之间的隔离，使各部分的结构有明确的界线，各部分的性能特征无重叠之处，使各部分本身物状能充分地反映出来，系统的层次划分与系统构成的复杂程度相关，也与系统的结构功能特点，尤其是联接关系相关。复杂液压系统往往是由几个部件组成的，包括动力部件及各个执行部件，动力部件一般有几个供油回路，每个回路包括泵，溢流阀，卸荷换向阀及单向阀等．执行部件同样是由一系列执行回路构成，每个回路包括方向，速度与压力控制阀及执行组件，每个液压组件又可分出各构成零件。
例 某TTI-800型注塑机液压系统如图9所示，可按图10的方式对其划分。
将液压系统划分好了，就可层层深入地追查故障。例如，对于图9-9所示的系统。曾出现过整个系统无压力的故障，当时按照化整为零，层层深入的原则去查故障原因，顺利地查出了故障点，过程如下：
1）查出故障所在的部件。系统共有三个部件，在比例方向阀58出口与模动部件之间的Ａ处将油路堵住，启动油泵并调压，压力表50仍指示系统无压力，由此说明模运动部件与故障无关．在比例方向阀58出口处Ｂ处将油路堵隔，系统压力正常，这说明动力部件正常，故障点在注塑部件。
２）查出故障所在的回路。注塑部件共有三个回路，按上述方式在Ｃ，Ｄ与Ｅ等处对回路进行堵隔，查出故障在注射回路。

图9 TTI-800型注塑机液压系统

图10a Ⅰ层子系统
图10b动力部件的Ⅱ层与Ⅲ层子系统
３）查出故障组件。注射回路有电液换向阀56，单向节流阀45，液压缸65与46，由图9可知，单向节流阀与液压缸故障难以引起系统压力为零，换向阀故障引起症状的可能性最大，经拆卸分解换向阀发现，换向阀安装错误，将阀的ＡＢ口接在阀板的ＰＯ口上，由于该阀是Ｙ型阀，在中位时，ＡＢ口互通，系统压力在此处卸荷，压力为零。

图10c 模运动部件的Ⅱ层与Ⅲ层子系统

图10d 注塑部件的Ⅱ层与Ⅲ层子系统
4.2 将故障原因化整为零，层层深入分析故障
在液压系统中，一个症状对应一个系列故障原因，通过对故障原因的总结与分类，可以划分出故障原因的不同层次各层次所包含的子系统，故障原因的化整为零可通过因果关系图或故障树图来实现。

图11 泄漏因果关系图
（1）用因果关系图将故障原因化整为零
因果关系图通过简单的联线列解症状的各大类原因，以及每大类原因所包含的各具体的原因，例如，对于密封件漏油这一故障，可将故障原因分成三大类，设计加工方面的问题，安装使用中的问题，以及保管运输中的问题，每保管问题又包含一系列小问题（如图11所示）一旦系统出现泄漏，便可参照图11，并结合现场的有关情况，深入地追究故障原因。
（2）通过故障树将故障原因化整为零
故障树是一种将系统形式的原因作整体至部分按树枝状逐步细化的示意图，它显然是层次分明的，此方法已广泛地应用在系统的故障因果关系分析上，故障树能将液压系统复杂的关系直观地展示出来，它对故障分析人员有直接的提示作用。
故障树由表1所示的各种符号组成，故障树实际上就是用各种逻辑门的故障树。图12所示为液压缸爬行故障树图。
表1各种逻辑门

图12 液压缸爬行故障树图
作故障树图是故障分析的基础，作图的基本步骤如下：
给系统以明确的定义，选定某种可能发生的系统故障（亦即典型的涉及多种可能原因的症状）作为考察对象。
对系统故障进行定义，确定其界线，分析其形成原因，找出各有关事件及相互关系。
作故障树，对各中间事件与底事件作定义，确定各事件发生的判别标准，包括特征参量与检测方式。
故障树主要用于帮助现场指导现场工作，并在应用中不断修正与改进。
故障树图作好以后，可用于故障分析人员弄清故障因果关系，它最适合影响因素众多，因果关系复杂的系统性故障分析。在现场上，当出现某一故障时，可根据现场有的及可获得的信息，对照故障树，逐步深入地查出与故障相关的中间事件与底事件，最终理出故障机理，这样处理的优点是关系清楚，方法简单，有利于加快分析与处理现场故障的速度。
当资料，数据充分时，还可根据故障树对故障的各种引起原因进行定量分析，即找出各种故障原因的概率，然后对其采取预防与改进措施。
第5节 聚零为整 综合评判
液压系统发生故障以后，其故障信息是多方面的，它们通过不同的途径向外传播，故障信息可能经历多个环节，在远离故障点的某处反映出来，由于液压故障因果关系的重叠与交错，光从某一方面判断系统的问题可能无法得出结论。通过对系统多方面的信息的综合考察，可大大缩小问题的不确定性，得出更加具体的结论，随机性因果引起故障特征参量的漂移，综合评判则可以降低随机性因素对诊断结论的影响，因为随机性因素不太可能对故障的所有方面产生同样的影响，多参量及多种方式的分析评判并加以综合是现场液压故障分析的一项重要原则，它是系统理论在液压故障诊断技术领域的演绎与具体应用，故障分析人员必须牢牢把握。
5.1 综合系统多种症状及异常现象得出结论
在故障分析过程中，除了对系统的主要症状作必要的观测之外，还要考察其它方面的情况，看是否有异常现象，将各种症状综合起来，形成一个有机的故障信息群，信息群中的一条信息说明一个问题，随着信息量的增多，问题得以具体描述与刻画，答案也就显露出来了。
例：某NK-160型汽车起重机变幅液压回路如图13所示。

l一油箱；2一过滤器；3一发动机；4一齿轮泵；5一溢流阀；6、7一手动联动换向阀； 8一平衡阀；9、l0一变幅液压缸
图13 NK-160型汽车起重机变幅液压回路
起重机吊臂变幅机构主要用来改变作业半经（随之亦改变作业高度），要求它能带载变幅，并且变幅动作平稳可靠。
图13所示为６和７处于中位，此时４卸荷，以减少非工作状态时的功率消耗，防止温度升高，８也称限速液压锁，起锁定作用，用于防止重物自行下降，８安装在液压缸的底部，可防止管路及换向阀的泄漏使重物产生过大的下沉量。
当６和７处于左位时，４输出的压力油经８中的单向阀进入９和10的下腔，使活塞杆伸出，因９和10两缸铰接并联于起重臂上，基本上保持同步运动，此时吊臂仰角增大，当６和７处于右位时，４输出的压力油直接进入９和10的上腔，同时，进入顺序控制油路的控制油将顺序阀打开，于是，９和10下腔的回油便能经顺序阀回油箱，随着活塞杆缩回吊臂仰角变小。
该回路曾出现过这样的故障现象，在发动机供油量不变，变幅换向阀开度不变的情况下，吊臂降速度不稳，并越降越快，同时发动机转速自动增高，而且吊重越大，这种现象越明显。
面对这一系列异常现象，在确定发动机运转正常，与故障无关之后，对变幅液压回路作了下列分析。
１）吊臂能够实现降幅动作说明平衡阀上的控制活塞能将顺序阀打开，控制部分无问题。
２）降幅速度不稳，越降越快，以及吊重越大，症状越明显，这些现象充分说明顺序阀开启后使油缸下腔的油液无控制地直通油箱，阀芯对油路通道没有起调节与限速作用。
３）发动机转速的增高，是由于下降无阻力。泵出口负载下降，发动机负载也下降，在供油量不变的情况下，发动机转速必然增高，可见，发动机转速增高也是由顺序阀故障引起的。
综合上述结论，可知顺序阀失去控制液流速度的作用，将平衡阀拆下，对其顺序阀部分解体检查发现，顺序阀的调压弹簧已折断，更换新弹簧后，故障消除，变幅机构与发动机构均可正常工作。
5.2 找出不同症状之间的内在联系
在故障分析的过程中，可能会遇到这样的情形，即出现两个或以上的症状，表面上看来，它们似乎没有什么关系，但事实上，它们是同一个故障的不同表现，在这种情形下，要分别追究症状的原因，症状Ａ的可能原因与症状Ｂ的可能原因中的重叠部分便是可能性最大的故障原因。

图14液压系统图
例：某液压系统如图14所示。
系统的症状为：液压缸在接触工作位置时有冲撞现象，液压马达转速调整不灵敏。 Gd-hzj@ 13600094550
现分别对这两个症状进行分析，找出它们的可能原因。
1）液压缸冲撞问题的分析，引起液压缸冲撞的可能原因有：
液压缸内混入空气，在液压缸接近工作位置时，尽管已切换速度（由快速转慢速），但压缩的流体释放能量，使液压缸继续以高束运行，由此撞击工作台面。
液压缸接近工作位置时，由于行程开关或电路故障，未能发出快速转慢速的控制信号，使液压缸保持原速，撞击工作面。
比例流量阀故障（包括比例放大器故障）使流速失去控制，无法使液压缸减速。
2）液压马达转速调整不灵问题的分析，引起问题的可能原因有：
控制液压马达转速的比例数码器故障，不能调节比例流量阀的流量。
比例流量阀或其放大故障，使流速控制不灵。
液压马达或其负载出现异常，使速度调节更加困难。
将两个症状的可能原因作对比，便可发现，比例阀及放大器故障是两个症状共同的可能原因，故其出现的可能性最大。
进一步分解比例流量阀发现，主阀芯弹簧已折断，引起流量失控，进而引起液压缸的冲撞与液压马达速度调节不灵敏。
5.3 通过不同的方式对同一问题作考察并加以综合
对于机理复杂的的液压故障，为了得出比较精确可信的结论，往往要通过不同的方式，采用不同的技术手段，对同一问题进行考察，然后将各个结论综合起来，得出进一步的结论。
例，某液压泵站如图15所示，泵站由两台A2V型９柱塞斜轴式柱塞泵（排量为63ml/rpm）转速为1500rpm，２台20通径的电磁溢流阀Ｔ与８，以及过滤器与单向阀，在阀站靠近执行器处没有一台32通径的YF型溢流阀10及远程控制阀12，根据设计要求，系统压力脉动应小于0.4Mpa，因此，在泵出口及32通径溢流阀处分别设有容积为0.6L和4L的皮囊式蓄能器15, 16与18，用于吸收压力脉动，系统的工作压力为20Mpa。

图15 液压泵站图
系统在调试时出现强烈压力振荡的故障，当压力调至10Mpa，系统压力在４～16Mpa之间大幅度脉动。
故障分析过程如下：
１）用压力传感器和TD4037分析仪测取振动信号和作频谱变换，求出振动主要频谱在430~450Hz之间。
２）一台泵工作，另一台泵卸荷，测试压力振动情况，结论是压力振幅达±5Mpa。
３）关断截止阀21，改变管长，观测压力振动情况，发现压力振动基本消失。
４）核算泵流量脉动频率f0。
f0=nz/60=1480×9/60=222Hz
式中 n—泵转速
z—泵柱塞数
f0—流量脉动的一次谐波频率
５）计算溢流阀先导阀的固有频率ωmf。
ωmf =√K/m=√85000/0.0096=2975 rad/s =473Hz
６）根据有关文献推算蓄能器的固有频率，在几赫兹至几十赫兹之间
综合上述各方面的结论，可得出进一步的结论如下：
1）振动是管网共振造成的，与管长相关。
2）振源来自于柱塞泵的流量脉动
3）管网的谐振频率（430~450H），泵的流量脉动频率的２倍2f0(444Hz)，以及溢流阀先导阀的固有频率ωmf0(473Hz)三者接近时，会产生强烈的振动。
4）蓄能器固有频率过低，对200Hz以上的流量脉动不起滤波作用，对消振作用不大。
这一故障分析过程，由于结合了现场实验，频谱分析，振动机理分析与计算等多方面的结论，得出了比较精确的结论，经在回路中设置消振装置，排除了故障。
5.4 增补必要信息，逐步白化黑箱
所谓黑箱，是指人们对其内部状况知之甚少的系统．在液压故障分析过程中，人们也会遇到一些类似黑箱的设备或部件，在这种情况下，要积极增补必要的信息，使黑箱逐步白化。
白化黑箱的主要途径是：
１）对黑箱施加一个输入信号，观测其对输入信号的响应。
２）对黑箱中的某一部分作考察，根据它与黑箱中其它部件的关系，推断其它部分的情况，由此逐步地讲一个复杂系统的内部状态揭示出来。
3）观测黑箱的表面行为，推测其内部状况。
黑白化过程是一个分析与综合相结合的过程，是一个功能机理分析与故障机理分析相结合的过程。
例：某M7120A型平面磨床工作台运动液压回路如图9-16所示。
在图16中，开停节流阀（用来控制工作台的启动，调速，停止和卸荷，调速时，只通过阀芯圆柱面上的三角槽节流口通回油箱，即回油路节流调速（如断面Ｃ－Ｉ所示），Ｃ－３断面的三角槽节流口接进油路，起进油路节流调速作用，回油路节流三角槽更小，起主要节流作用，进油路三角槽主要是防止操纵时的压力冲击．图9-16所示为开停阀处在开的位置。回路的工作过程如下：

图16 M7120A型平面磨床工作台运动液压回路
工作台右行，如图示位置，其主油路为：
进油路，滤油器®泵Ａ®开停阀Ｃ－Ⅲ断面®２®换向阀Ｄ®４®液压缸左腔。
回油路：液压缸Ⅰ右腔®３®换向阀Ｄ®５®开停阀Ｃ®Ⅰ断面®油箱。
工作台左行。工作台右行到右端调定位置时，固定在工作台上的挡块拨动先导阀Ｅ的杠杆，使阀芯从右端到左端位置，控制油路换向。
控制油路为：
液压泵Ａ®精滤油器®１®先导阀Ｅ®Ｔ®单向节流阀Ｎ进入砂轮架断续进给阀Ｆ的右腔，推动阀芯向左移动．进给阀Ｆ左腔的油经油口６®先导阀Ｅ回油箱。
进给阀Ｆ换向以后，其右腔的压力油经单向节流阀Ｐ进入工作台换向阀Ｄ的右腔，推动阀芯右行由此，工作台液压缸换向左行，这时阀Ｄ左腔的油先导阀Ｅ左端Ｏ回油箱。
工作台左行的主油路为：
进油路®滤油器®泵Ａ®１®开停阀Ｃ®Ⅲ断面®２®换向阀　Ｄ®３®液压缸右腔。
回油路：液压缸Ｉ左腔®４®换向阀Ｄ®５®开停阀Ｃ®Ｉ断面®油箱。
系统故障的症状是左行速度正常，右行速度明显缓慢，按照增补必要信息，逐步白化黑箱的思路，查明了故障原因，分析过程如下：
１）液压缸有一个方向运动速度正常，这种迹象表明，液压泵排出的流量是正常的，油源部分的其它组件及管路也是正常的，否则，两个方向的运动速度都会下降。
２）由对回路的机理分析可知，开停节流阀Ｃ连续断续选择阀Ｇ与症状无关，进由是这两个阀在工作台左右移动过程中结构状态与液流方向都没有变化，如果它们对液压缸右行产生不良影响，那么也必然对液压缸左行产生不良影响。
3）将主溢流阀Ｂ压力调高，由1.2Mpa以下调至1.8Mpa，症状几乎没有改善，根据这一信息可推出症状与液压缸负载无关。
４）工作台换向阀Ｄ可能因磨损或其它原因产生泄漏，使阀在左行时正常，右行时缓慢．阀Ｄ的阀芯可直接从阀座上拆下来，于是将它拆下来，检测其内部磨损情况，未发现异常，将阀芯左右调头，重新装上，症状仍无变化，根据这一条信息，可推断换阀Ｄ本身，没有泄漏问题。
５）先导阀Ｅ，断续进给阀Ｆ及相应的节流阀，管路等如果出现堵塞与卡死，就不能将阀Ｄ换向的控制油输送到阀Ｄ的左腔，使阀Ｄ不能正常换向，引起缸右行的主油路不通畅。这一问题涉及的因素较多，判断起来也比较困难，于是采取间接判断的方式对其进行考察，具体做法是，将阀Ｄ两端的阀盖拆下，用手直接推动阀Ｄ的阀芯在阀孔中左右移动，控制液压缸左右运动，实验结果表明症状没有变化，这一信息证实了阀Ｅ，阀Ｆ及与换向控制油路相关的油路与症状无关。
将上述几方面的信息综合起来，可得出阶段性结论，症状与泵源及控制阀无关，由此可推断问题的根源在液压缸里，但表面看来，无法设想液压缸会有什么意外的因素影响其右行速度，于是将液压缸拆下来作分解，结果发现，缸右端有一钢垫卡在油口上，活塞杆左行时，右腔进压力油，可将垫片顶开，故对运动无影响，活塞杆右行时，右腔的油流出缸回油，回油将垫片推向油口，将油口遮住一大半，使回油发生困难，可见这块垫片相当于一个单向节流阀，引起液压缸右行缓慢。
第6节 抓住关键，顺藤摸瓜
现代液压设备日趋复杂，往往是机，电，液，气系统并存，相互交织，那些采用逻辑阀的液压回路更是组件众多，回路复杂，往往是一个动作从最初发现到最终完成要经历十多个环节协同工作，现有的设备技术资料包括各类电气图，液压原理图，气动系统图，以及电磁铁动作表等多是零散的，当现场出了故障，必须通过图纸来清理故障线索，但图纸数量多，