第8章液压系统故障诊断解读Word文档下载推荐.docx

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的配合面产生磨料磨损，使元件寿命缩短，泄漏增加，甚至出现动作失灵现象；

混入的固体微粒还可能将系统中阻尼孔、阀口、滤网堵塞，使系统不能正常工作。

油液化学成分变化使润滑性能下降，密封件损坏。

油液中混入空气油被乳化，或呈泡沫状使元件动作不稳定。

油液中混入水分，油被乳化降低了油的粘度，元件磨损加剧,运动件动作不稳定。

因此，监测油液污染程度具有十分重要的意义，任何液压系统在使用过程中监测油液的质量变化是一件必不可少的经常性工作。

822判别标准

、液压系统判别标准

液压系统种类繁多，性能差别很大，很难制定统一的判别标准，所以判别液压系统是否运行正常通常采用相对标准，即以系统调试结束时的性能参数值作为正常状态的依据。

当然也可以采用类比标准，也可以根据有关单位制定的标准或规定作为判别依据。

107

液压元件的运行状态，主要根据噪声、压力变化和内部泄漏量等参数进行诊断。

正常与否的判别标准通常以国家或有关单位制定的标准、规定为依据。

当然也可以采用相对标准或类比标准进行诊断。

下面推荐的几种元件判别数据可作诊断时的参考。

1•泵

各种泵正常状态的噪声值如下表。

表8-1泵的正常噪声

种娄

压力（MPa）

叶

片

泵

中屮型

7.0

70—7&

14.0-21.0

8070

二0

00—85

1LO

70—8&

7.0

7075

21*0

55—106

2.换向阀

换向阀正常与否以内部泄漏量和换向时间为根据，液控换向阀在压力为14MPa,不节流情况下，下表数值可作为正常状态的依据。

表8-2换向阀的正常特性

种类

"

力（KPa）

噪声（dB）

中小矍

7,0

70-75

14.0-21,0

SO-90

大型

7+0

80-85

双型

11.0

70-85

1!

■4-A护

L亠*

3.溢流阀

溢流阀的异常现象可根据泄漏量，泄流声音，压力表指针摆动，压力不稳定程度判断。

泄漏量是指溢流阀动作前流向油箱的油量，它反映了阀的磨损和划伤程度。

下面列出这些项目的正常值。

表8-3溢流阀的正常特性

M力（KFa）

噪声幽破:

叶片

中小型

1L0—21.0

80-90

SO-85

双世

表8-4溢流阀的正常特性

压力＜KFa）

中小唱

13.00

大盘

108

1•污染度等级

液压油污染物中固体颗粒危害最大，液压油引起的故障中约有90%是由污染颗

粒造成的。

所以评定液压油的污染度主要是根据单位容积油液中固体颗粒的数目

和尺寸或根据单位容积油液中固体颗粒的重量。

液压油污染度等级目前多数国家使用美国航空和宇航标准NAS—1638（表8-5,

8-6。

表8-6NAS—1638颗粒计数分级标准

表8-5NAS—1638重量分级标准（每100mL油液中污染颗粒重量

分级

100

101

102

103

105

币吐（隅＞

0.020

0.050

0.100

0.30

0.500

0.700

1.00

2.00

3.00

PClift亦

注:

污染等级00~4略去

我国的液压油污染度等级国家标淮GB/T14039-93（表8-7等效采用国际污染度标准IS04406制定,标准规定液压油污染度等级用两个代码组成，前面的代码表示每1mL油液中尺寸大于5卩m的颗粒数量，后面的代码表示每1mL油液中尺寸大于15卩m勺颗粒数量，两个代码间用一斜线分隔。

大于的颗粒是有代表性的细颗的颗粒是有代表性的粗颗粒，它的浓度是系统磨损加剧程度的度量。

例如污染等级

18/13,表示1mL油液中大于5卩m勺颗粒数在1300~2500之间;

大于15卩m的颗粒数

在40~80之间。

表8-7GB/T14039-93

0.100

0.500

村（IX*）

污染等级（每WobL油液中的颗粒SD

5

6

■J

8

9

10

8000

16000

32000

61000

12800

25600

53

16-25

1425

2850

&

700

11100

22800

45600

26-50

2S3

506

1012

2025

W5Q

310Q

1'

51-100

45

90

ISO

360

720

40

r

4

）100

16

32

61

128

256

毎1ml油液中頸枪数

等级代码

每111油液中颗粒数

5000000

30

>

80-160

14

2500000-5000000

29

s10--80

13

1300000-2500000

2B

20—-10

12

10000-1300000

27

〉10〜20

11

320000-510000

26

5-10

J160000-320000

25

2.5-5

109

2•判别标准

液压油的质量正常与否取决于油的污染程度和理化性能变化，下面的数据可作

为参考

1液压油污染度限度

NA5标弁

il-Sfc法

一股掖压装宜

5ut^j/lOOuL

ttH1PIW阀或有3皿以下M汕器的城置

5T级

较小和滑动部分间隙专LEriBlUTSg

B级

100级

用件空命装置或媲求动作川显ft离的萌置

9級

讪级

重量法、计数法等级标准分别见表8-5和8-6。

2物理化学性能变化限度

一股液压裝迓

使用何亚阀或fJlogM卜谑汕器的专

3混入水分限度（重量%

装置粘称

NAS标淮

计数法

茧虽:

法

-股液压裝逬

Smg/lOOxL

便用伺曬阀或有以T滤汕器的装置

5-6

壮小冷「冥K和淆劲部分『叫隙/I15^以卜KH

8级

8.3液压系统故障诊断方法

随着液压系统的不断发展，液压系统的状态监测与故障诊断技术越来越受到重视。

前面讲的故障树分析法、模糊诊断法、故障诊断专家系统和人工神经网络故障诊断系统等技术都在液压系统领域得到了应用和发展。

但是，由于液压系统是一个有机联系的多元件封闭结构，它的故障根源既隐蔽又复杂，给故障诊断带来的困难很大。

所以液压系统的故障诊断目前仍多采用传统、人工逻辑分析方法。

8.3.1简易诊断

液压系统简易诊断是操作者必须经常进行的工作。

简易诊断通常是依靠简单

的仪表和操作者的感官与经验，根据执行机构的工作状况、泄漏、温度、振动、噪声和液压油质量等的变化作出正常与否的结论。

可以在系统不工作时进行，也可以

开机进行（最好先去掉载荷。

但要注意安全，防止故障加重；

防止人身事故。

8.3.2精密诊断

精密诊断须依靠检测仪对系统故障的原因、部位、程度作出判断与预报。

重要的系统可以在线监测诊断，由传感器采集信息，由计算机进行分析处理与诊断。

一般系统则是在简易诊断的基础上进行，进行过程一般如下：

在熟悉有关资料、了解系统工作原理，清楚每个元件与辅件性能和作用的基础

110

111上，按功能将液压系统划分成几个区域。

分析故障时，首先应按故障现象的特点确定故障所在的区域，然后按一定顺序在确定区域内进行查找，若有必要还可用液压回路检测仪检测元件性能，把故障的确切位置、程度和原因确定下来。

严禁盲目拆

只能调整一个变量，以免产生干扰，调整后若故障无变化，则应复位后再进行另一个变量的调整；

二要注意调整的幅度，避免过大、过小，以免产生新的故障；

三要注意调整后若缺乏把握，开动系统的时间就不宜太长，以防意外。

、划分区域确定故障所在范围

k

I.'

-

J"

即、拙部廿

一ST

图8-3液压系统的区域划分

般液压系统如图8-3所示可划分成以下几个部分

（1动力部分

包括泵，电机，溢流阀及卸荷回路等部分，这是液压系统的心脏，为系统提供所需的能量（一定压力和流量的液压油，推动整个液压系统工作。

（2油箱部分

包括油箱,油位计,滤网,恒温器，冷却器,油温表等部分，这是储存、处理液压油的部分，为系统提供所需质量的工作介质，对泵和所有元件的性能和寿命都有很大的影响。

（3整个系统控制部分

包括系统压力、流量控制元件，蓄能器,压力开关等控制整个油路的所有装置。

（4执行机构控制部分

包括油缸，油马达等执行机构和它们专用的压力阀、流量控制阀、换向阀和安

全阀等。

控制部分的数量随执行机构的数量而改变，图8-3中的三个执行机构相互独立，所以控制部分也是三个。

控制部分的复杂程度与执行机构的工作特性相适应,

最简单的控制部分只由一个换向阀组成。

必殒调蹩时

kp.M

构时，则故障源必在该执行机构的控制部分；

若所有执行机构都有相同的故障，则故障源可能在整个系统的控制部分，也可能在动力部分或油箱部分，诊断时就应在这三部分按一定顺序查找。

、明确查找顺序，找出故障部位

确定了故障源的区域，还须要在区域内按一定顺序查找故障的具体部位和原

因。

查找时一般是按油液通过的路线依次进行，当然也可按先简后难的顺序进行，只要认真而系统地逐个进行全面检查，就可能作到万无一失，找出有故障的部位。

但是有理由时，跳过某些部分，某些方面的检查，直接转到有怀疑的地方，可以节

省很多时间,

洌如

设计不良,

环境条件不适合，

滑动部分跑合不良等，一般说就不是产生故障的原因，所以出现了故障时，可以不考虑与这些因素有关的方面，应当考虑与磨损、污染、生锈、变质、弹簧疲劳等因

检修时折卸过的地方。

三、检测元件性能

当故障缩小到回路的一个部分或一个元件时，有时需要检测元件性能才能准确定出故障的程度、部位和原因，液压回路测试器就是用来完成这一任务的专门仪器。

这种仪器的回路中主要装有压力表、流量计、温度计和控制油压的加载阀，可

以对管式连接液压系统的流量、压力和温度进行检测，可以作选择性检测也可以进行全系统检测。

根据与管路的连接方式不同，液压回路测试器分为旁通式和直通式两种。

定限度的咼压，串接在液压系统的压力回路中，在系统工作时测量液压油的流

量、压力和温度。

用于封闭的液压系统，当然也可当作旁通式检测仪使用，对系统进行旁通测试。

为了便于旁通式测试器的使用，在液压系统的管路上可以接入永久性的“T'

型接头（即三通接头，不测试时用堵头将一端堵死，检测时打开堵头，接上测试器的进油管,就可在不影响系统工作条件下进行检测。

这种检测方式通常称为“T”试验,实际上

它是旁通测试的一种。

新型的“T型接头有采用磁性旋塞作堵头的，定时拆下旋塞可以检查油的污染程度；

也可采用带传感器的堵头，给监测工作带来方便。

液压回路测试器的使用可以通过以下例子说明。

图8-4是一个简单的液压系统，若故障现象是在负载加大时，液压油缸动作减

慢。

为了查出故障部位，需要使用检测仪检查泵、阀、缸的泄漏量，因为一般来说动

CT

例如又如

图8-4液压系统图图8-5液压泵故障的旁通测试

112

1.采用旁通式测试法

1液压泵测试

按图8-5所示在A处将液压泵与系统断开接入测试器，空载启动电机以额定转速旋转，油液全部经测试器流回油箱，调节测试器的加载阀，使系统压力由空载逐渐上升到系统的工作压力（不能超过因为没有溢流阀保护，如果流量计示值减少到不能允许的程度，就说明液压泵有故障。

工程上常以不加载（即全开的流量为泵的理论流量，允许的流量损失百分比（容积效率不能超过25%。

在检测时应注意压力表的指针若有跳动，说明液压泵吸油侧液面太低，过滤器堵塞或吸油管密封不严出现了气穴现

象，这时应先进行维修，排除跳动现象后，才能进行测试，否则要影响检测工作的质

2溢流阀测试

按图8-6在B处断开接入测试器，启动电机,先逐渐调节测试器的加载阀，压力表显示的数值为该液压系统溢流阀的调定值时，调节溢流阀使之溢流。

然后重新调节测试器的加载阀，在溢流阀打开之前，如果测试器流量计显示的数值变化大，就说明故障在溢流阀。

此时应进一步检查溢流阀的阀芯及阀座有无磨损伤痕。

图8-6溢流阀故障的旁通测试

3方向控制阀测试

按图8-7在C处断开接入测试器。

启动电机逐渐调节测试器加载阀，在溢流阀

打开之前，若流量基本不变，则换向阀良好，若变化大则换向阀泄漏大，故障在换向阀。

图8-7换向阀的旁通测试

因为液压系统的流量和泄漏与泵的转速、油液温度和油压等都有密切关系，故

做上述测试时，必须规定上述参数的大小，并且在试验过程中保持基本不变。

若以上测试的记录数据如下表：

®

<

i/lZR

则各元件泄漏损失流量可计算如下（系统工作压力为9.8MPa时：

113

液压泵泄漏损失流量为75-68=7（L/min,9.3%<

25%,正常；

溢流阀泄漏损失流量为68-45=23（L/min,33.8%,查表8-3,故障；

换向阀泄漏损失流量为45-38=7（L/min,15.5%，查表8-2,不正常；

总流量损失为75-38=37（L/min,49.3%

因此，诊断结论为:

此系统流量损失近50%,所以液压缸完成规定动作所需时间要增加一倍。

流量损失最严重元件是溢流阀，应立即更换或维修；

换向阀损失也大，应在适当时间更换或修理；

液压泵流量损失不严重，还可继续使用。

2.采用直通测试法

将测试器串接在液压系统被测元件之后，如图8-8、图8-9、图8-10所示,检测方法完全与旁通式相同。

8-8液压泵故障直通测试图8-9溢流阀故障直通测试

33

图8-10换向阀直通测试图8-11“T”接头接法

3.采用“T”验

如图8-11所示，在管路中设置三通接头，检查回路的流量损失，和泵及其它元件的流量损失，以此确定系统、元件的工作状态。

1测回路流量损失（回路试验

将换向阀置上位，用加载阀逐渐加压到系统的工作压力，液压缸活塞行至终点时,流经测试器的流量Q1,即为推动活塞运动的实际流量。

若泵的理论流量为Q0,则

回路流量损失为（Q0-Q1。

按同样方式进行换向阀下位”试验，若回路流量损失只是上位”试验大,则故障部位在换向阀和（或其后的液压缸；

若上下位”试验流量损失都大,则故障部位除换向阀和液压缸外还可能在液压泵和溢流阀。

为了找出故障的

确切部位还须按泵阀缸顺序进行以下检测。

2测泵流量损失（泵试验

在A处设置密封档板截住油流，调节检测仪加载阀到工作压力，流经测试器流量Q2为泵的实际流量。

泵的流量损失为（Q0-Q2。

3测换向阀和液压油缸流量损失（堵缸试验

在B处设置密封挡板，油流不能进入液压缸，流往测试器的流量Q3即为进入液压油缸的流量。

换向阀上位接入系统流量损失为（Q2-Q3，液压油缸流量损失为（Q3-Q1。

1158.4液压系统状态监测的仪器设备

液压系统压力、流量、温度监测所用的仪表：

压力表，流量计,温度计等都比较普遍,在这里只介绍液压油污染度的监测仪器与方法。

液压油污染度主要取决于其

中固体微粒的含量。

固体微粒含量的测定方法通常有以下几种：

（1称量法

将100mL的油样通过微孔尺寸为0.8卩m勺干燥过滤膜,用溶剂洗去纸上的油液后,进行干燥称重，减去过滤膜重量即得固体微粒的重量，然后按表8-5确定污染度重量等级。

这种方法简单易行，但不能反映微粒的数目与尺寸分布，在大中型企业中已逐渐被淘汰。

（2颗粒计数法

将稀释后的油样通过0.5卩m勺过滤膜，用有格子的特殊显微镜进行观察并计

数。

这种测量方法所用设备简单，但工作量大、误差也较大。

（3自动颗粒计数法这类测量方法所用仪器设备是利用光电、超声波等技术间

接测量微粒的大小与数量，然后按表8-6、8-7确定污染度等级。

图8-12是一种常用的光电避光型自动颗粒计数仪，图8-13是它的传感器，当流动的油液中有一个颗粒穿过照射光敏元件的光束时，由于微粒的蔽光作用使光敏元件的受光量由强变弱,

产生一个电脉冲信号,脉冲的强弱与颗粒大小有关，脉冲的数量与颗粒的数量有关。

将脉冲信号放大后与预置阈值电压相比较便可鉴别颗粒的大小，由计数器分档计数后就可由显示器显示出来。

自动颗粒计数法测量迅速，结果准确，可以对油液进行在线测量，但需要的专门设备价格昂贵，所以应用还不普遍。

流体

图8-12遮光型自动颗粒计数器图8/3传感器

现场监测液压油的污染度普遍使用的是一些简单易行的方法，常见的有以下几种：

（1斑痕试验法

在一片洁净的过滤纸上滴1~3滴使用中的液压油，如中心部分深浓，分界线清晰,则油污染度大，大微粒多，如中心部分扩展很宽则说明油污染度大，小微粒多。

如没有中心部分只有扩散部分则说明油污染度小。

（2外观检查

在玻璃容器中检查油的透明度，污染微粒、气味变化、

以此判别油的污染程度。

这种方法只用于要求不高的液压系统。

表8-7外观透明无变化透明色变淡变成乳白色变成黑褐色透明有小黑点透明有闪光油液污染程度的判断气味正常正常正常有臭味正常正常状态良混入别种油混有空气和水氧化变质混入杂质混入金属粉末由于人眼的能见度下限为40m,故能观查出杂质的油液已很脏了，必须更换。

8.5例一：

液压系统故障诊断实例数控机床的液压系统使用了一年以上，开始工作30〜40分钟内情况异常，表现如下：

液压泵发出咯吱咯吱噪声85dB（A，背景噪声70dB（A;

排油口液压表指针跳动±

10bar。

但在40分钟后情况恢复正常，表现如下：

噪声下降到75dB（A;

压力表指针无跳动；

油温从

20C上升到45C。

联轴节轴线不重合泵损坏或磨损泵噪声进油管路漏气气穴液压油粘度大进油管路堵塞

（1）故障分析产生泵噪声的原因如上图所示。

由于噪声只在运行初期出现，所以噪声原因不可能是泵损坏、磨损或联轴节轴线不重合，只能是气穴引起，而且引起气穴的原因也不可能是进油管漏气。

又由于设备

已经使用了一年多，所以设计不当，油的粘度大也不会是产生气穴的原因，因此

只能推测为堵塞”。

（2）检查和结论经检查发现滤网部分堵塞，清除后情况就恢复正常。

因此诊断结论为：

油受污染，滤网堵塞，吸油阻力大，泵内出现气穴引起异常噪声和压力波动。

但油温上升后油的粘度变小，吸油阻力变小，气穴现象消失。

所以40分钟后泵的状况恢复正常。

例二：

使用中的QTZ25型自升式塔式起重机，其顶升液压系统出现了执行元件（油缸）无动作故障，起重机的塔顶升不上去。

下面对此采用逻辑分析法进行故障诊断。

116

（1）液压系统工作原理液压系统如图8-14所示。

换向阀在b位工作时，高压油经节流阀8进入油缸上腔，缸筒10上升带动起重机的塔顶升高，油缸下腔的油经换向阀流回油箱，完成上升任务。

上升力由溢流阀5调定，上升速度由节流阀8调节。

9是双向液压锁紧阀可保证缸筒10在上升或下降过程中能在任何位置停留，锁紧不动。

图8-14顶升液压系统原理图1-油箱；

2-过滤器；

3-齿轮泵；

4-电动机；

5-溢流阀；

6-压力表；

7-换向阀；

8-节流阀；

9-双向液压锁；

10-液压缸

（2）故