洪方

（中國(guó)水利水電第十二工程局有限公司，浙江 杭州 321027）

0 引言

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的工程建設(shè)也在飛速發(fā)展，并取得了一些突破性的進(jìn)展。2008年奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)、新農(nóng)村建設(shè)等一系列重大工程，對(duì)促進(jìn)我國(guó)工程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展發(fā)回來重要作用。隨著我國(guó)工程建設(shè)的迅速發(fā)展，對(duì)工程機(jī)械的需求量越來越大，工程機(jī)械液化系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)故障診斷與維修已成為建設(shè)與發(fā)展的一個(gè)不可或缺的環(huán)節(jié)。在工程機(jī)械中，使用最多的是液壓系統(tǒng)械，其將直接影響著工程機(jī)械的工作效率和質(zhì)量。因此，為了保證工程機(jī)械的正常運(yùn)行，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)液壓系統(tǒng)的維修，并運(yùn)用先進(jìn)的故障診斷技術(shù)，進(jìn)一步強(qiáng)化延長(zhǎng)工程機(jī)械的使用壽命。

1 國(guó)內(nèi)工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的維護(hù)及故障診斷技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

在現(xiàn)階段，我國(guó)對(duì)工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的維修和故障診斷技術(shù)進(jìn)行了深入的探討，并得到了良好的發(fā)展。液壓系統(tǒng)在工程機(jī)械中起著舉足輕重的作用，對(duì)保證工程機(jī)械工作的質(zhì)量起著關(guān)鍵作用。由于液壓系統(tǒng)械的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其故障診斷也具有較大的繁雜性，由此將使其檢修出現(xiàn)較大的困難。通過對(duì)工程機(jī)械的調(diào)研和分析，可以發(fā)現(xiàn)大部分的故障都是由液壓系統(tǒng)引起的。20世紀(jì)以來，我國(guó)一直致力于工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的維修與故障診斷技術(shù)。在故障診斷中，最常用的方法就是人工智能和轉(zhuǎn)移函數(shù)。在這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)上，得到了北京大學(xué)、燕山大學(xué)等高校的大力支持。最初的技術(shù)研發(fā)工作還停留在基本的研究階段，主要是對(duì)故障的分析和診斷技術(shù)進(jìn)行了創(chuàng)新。21世紀(jì)是一個(gè)科技時(shí)代，科學(xué)技術(shù)日新月異，不斷創(chuàng)新，在引進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)以后，運(yùn)用故障樹方法進(jìn)行故障診斷，其也已經(jīng)成為工程機(jī)械液壓系統(tǒng)維修的一種主要方法。隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，使國(guó)內(nèi)工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的維修與故障診斷技術(shù)得到了極大的發(fā)展。該智能故障診斷方法操作簡(jiǎn)便，且具有一定的概率性，可以提高液壓系統(tǒng)械維修的工作效率，由此將值得廣泛推廣運(yùn)用。期間運(yùn)用推理原理與模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合，可以對(duì)液壓系統(tǒng)械系統(tǒng)的故障進(jìn)行更加精確的診斷，進(jìn)而有效地對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化管理。

2 工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的工作特征和故障類型

2.1 工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的工作特征

由于工程機(jī)械經(jīng)常在戶外作業(yè)，受到暴曬和雨淋的可能性較大，對(duì)工程機(jī)械的腐蝕也比較嚴(yán)重。并且由于施工過程中的工作內(nèi)容千變?nèi)f化，導(dǎo)致工程機(jī)械的負(fù)荷變化較大，對(duì)設(shè)備的磨損和對(duì)液壓系統(tǒng)的破壞尤其明顯[1]。目前，工程機(jī)械的工作具有以下3個(gè)特點(diǎn)：①工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)具有較大的封閉性，可以在不同的環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)，具有較好的可操作性。②該工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)具有工作穩(wěn)定、可承受多種壓力、可適應(yīng)多種機(jī)械運(yùn)行的特點(diǎn)。③工程機(jī)械的液壓控制系統(tǒng)具有靈活性，能在施工過程中進(jìn)行多種作業(yè)，并能適應(yīng)多種惡劣的工作條件。

2.2 工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的故障類型

工程機(jī)械在使用過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)部件的磨損、系統(tǒng)失效等問題，從而對(duì)液壓系統(tǒng)的工作造成嚴(yán)重的影響，造成機(jī)械的工作能力下降、動(dòng)作無法恢復(fù)等，具體如下：①由于液壓系統(tǒng)本身就是密閉的，如果被損壞，液壓油將會(huì)泄漏，同時(shí)也將會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境產(chǎn)生較大的污染，而泄漏故障會(huì)使設(shè)備的磨損增大，對(duì)設(shè)備的性能和質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響，從而使建筑單位的造價(jià)也隨之提高。②由于油溫過高，會(huì)使液壓油的性能發(fā)生故障，使部件在高溫下發(fā)生變形，從而使設(shè)備的工作精度和效率降低，并且也將對(duì)工程設(shè)備的使用造成極大的危害。③由于工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)無法正常工作，同時(shí)也將使其出現(xiàn)動(dòng)力損失現(xiàn)象，從而影響施工進(jìn)度。④在使用過程中，工程機(jī)械液化系統(tǒng)如果出現(xiàn)了一些異常聲響，這些聲響會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)加劇，并且對(duì)工程設(shè)備的工作環(huán)境造成嚴(yán)重的損害，從而對(duì)工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生不利的影響。⑤工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了問題，其也會(huì)造成工程機(jī)械的動(dòng)力源受到影響，從而影響到整個(gè)液壓系統(tǒng)的工作，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)工程機(jī)械出現(xiàn)癱瘓問題，同時(shí)也將對(duì)工程建設(shè)產(chǎn)生不利影響[2]。

3 工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的故障診斷步驟

3.1 了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)

技術(shù)人員應(yīng)掌握工程設(shè)備的工作狀況，對(duì)其操作狀況有一定的認(rèn)識(shí)，以便對(duì)其進(jìn)行正確的診斷。

3.2 熟悉機(jī)械液壓系統(tǒng)的原理

工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)是不同的，需要熟練掌握其工作原理，熟悉其工作過程中的操作參數(shù)，以便對(duì)其進(jìn)行故障診斷和處理。

3.3 分析診斷故障

通過對(duì)液壓系統(tǒng)的壓力等因素的分析，找出故障原因，提高故障處理的效率。

3.4 故障處理

在查明故障原因后，根據(jù)故障原因提出相應(yīng)的處理措施，確保施工過程簡(jiǎn)單、有效，以此更好地達(dá)到節(jié)約維護(hù)時(shí)間和費(fèi)用的目標(biāo)，進(jìn)而使得設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，確保施工進(jìn)度。

4 工程機(jī)械液壓系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題

4.1 在液壓系統(tǒng)運(yùn)行中空氣和水侵入

在液壓系統(tǒng)工作時(shí)，由于油液中的氣體較容易從液力中脫離，流入液力機(jī)械系統(tǒng)中，從而導(dǎo)致液力在工作時(shí)產(chǎn)生“氣蝕”現(xiàn)象。由于空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)，較容易使液壓系統(tǒng)產(chǎn)生氧化反應(yīng)，從而影響到液壓系統(tǒng)的質(zhì)量。在給液壓系統(tǒng)上更換液壓油時(shí)，不能充分地將油腔內(nèi)的氣體排出；油泵的油嘴沒有進(jìn)行密封，由此也將使得油面出現(xiàn)暴露問題。此外，由于液壓系統(tǒng)中的水分含量太高，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)部件生銹，進(jìn)而嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)的工作效率[3]。

4.2 液壓油的選擇不合理，液壓系統(tǒng)清洗不干凈

在工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的工作中，液壓油是液壓系統(tǒng)的主要能源，對(duì)液壓系統(tǒng)的工作起著舉足輕重的作用。如果不能合理地選用液壓油，會(huì)導(dǎo)致液壓系統(tǒng)失效，從而降低其使用壽命。目前在使用液壓油的時(shí)候，由于沒有嚴(yán)格的選擇合適的液壓油，導(dǎo)致液壓油在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用并不理想，反而會(huì)給液壓系統(tǒng)的使用帶來危險(xiǎn)，進(jìn)而將直接影響到液壓系統(tǒng)的使用。而且，在清理液壓系統(tǒng)的過程中，由于沒有清洗干凈，也將導(dǎo)致液壓系統(tǒng)中出現(xiàn)大量的間隙和小孔，進(jìn)而使得大量的固體顆粒進(jìn)入，導(dǎo)致油路出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。

5 工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)

5.1 現(xiàn)場(chǎng)常規(guī)診斷技術(shù)

在工程機(jī)械液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，一般都是由技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)故障診斷，這是目前最有效的解決辦法。在現(xiàn)場(chǎng)的常規(guī)診斷中會(huì)有以下5個(gè)步驟：①檢查液壓系統(tǒng)的油壓、油溫、液壓油的劣化、液壓系統(tǒng)的密封部位有沒有滲漏、機(jī)械零部件有沒有破損、零部件有沒有松動(dòng)、變形等。②通過對(duì)液壓系統(tǒng)噪聲的分析，從各種聲響特點(diǎn)中找出相應(yīng)的故障。例如，尖銳的呼嘯聲是因?yàn)榭諝膺M(jìn)入了液壓系統(tǒng)，而發(fā)出的噠噠聲則是因?yàn)檫^載閥門的壓力太大。期間根據(jù)液壓系統(tǒng)的噪聲判斷其對(duì)應(yīng)的故障種類和程度，將能夠更好地為故障的診斷提供依據(jù)。③對(duì)工程機(jī)械液壓系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷時(shí)，采用的方法也比較簡(jiǎn)便、快速。通過觸摸液壓系統(tǒng)，可以感知到系統(tǒng)的振動(dòng)和油溫，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)故障類型的判定[4]。一般情況下工程機(jī)械液化系統(tǒng)油溫度高是因?yàn)榭諝膺M(jìn)入了液壓系統(tǒng)中，而產(chǎn)生振動(dòng)的原因是因?yàn)榫o固件的松動(dòng)以及系統(tǒng)的進(jìn)氣。④根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)操作，判斷出液壓系統(tǒng)是否存在一種或多種故障，從而判斷出故障的范圍，并明確診斷的方向。在液壓系統(tǒng)的故障診斷中，也可以通過更換部件，觀察更換前后的工作情況，判斷出故障點(diǎn)。⑤由于工程機(jī)械的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源。在液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)先對(duì)其進(jìn)行檢查，比如，在引擎旁邊聽聽有沒有異常的響聲，也要注意引擎有沒有漏油，排氣口有沒有藍(lán)色的煙霧。通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的觀測(cè)，可以準(zhǔn)確地判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的失效原因，從而確保發(fā)動(dòng)機(jī)的工作和對(duì)液壓系統(tǒng)的供電。

5.2 對(duì)換診斷技術(shù)

在工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的故障診斷中，由于缺乏專業(yè)的診斷儀器，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的故障無法排除，而液壓系統(tǒng)中的許多設(shè)備和零部件都比較復(fù)雜，難以拆解，所以可以通過更換可能存在問題的部分，通過對(duì)液壓系統(tǒng)的操作，觀察其工作狀況從而判斷出問題的根源。而在實(shí)際的交換作業(yè)中，由于技術(shù)人員的要求比較高，且僅限于小型零件，因此存在一些限制。該技術(shù)能較好地保護(hù)原有的零件，確保液壓系統(tǒng)的工作。

5.3 儀表測(cè)量技術(shù)

隨著科技水平的提高，各類測(cè)試設(shè)備的性能也越來越完備，在工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的故障診斷中，采用儀表測(cè)試技術(shù)將能夠使得故障診斷和檢修更加方便高效。期間借助儀表測(cè)量技術(shù)也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)各個(gè)操作參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并參考正常的數(shù)值范圍來判斷哪個(gè)部件發(fā)生了故障。儀表測(cè)量技術(shù)通常用于檢測(cè)液壓系統(tǒng)的溫度、壓力，并對(duì)其進(jìn)行故障診斷，而無法對(duì)工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的全方位檢測(cè)。因此，在使用上依然存在一定的局限性[5]。

5.4 鐵譜分析和智能技術(shù)的結(jié)合

在工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)維護(hù)中，由于造價(jià)高昂，導(dǎo)致施工單位的造價(jià)上漲。而鐵譜技術(shù)則可以通過檢測(cè)油液中的金屬粒子判斷機(jī)器的工作狀況，通過對(duì)其進(jìn)行分析和研究，從而找出其失效的原因。該技術(shù)在不影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，能達(dá)到零拆裝故障的目的，提高工程機(jī)械的工作效率。

6 工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)故障診斷

6.1 液壓故障診斷系統(tǒng)

加強(qiáng)對(duì)工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的日常故障診斷與維護(hù)，并總結(jié)出各種故障的表現(xiàn)及處理辦法，從而形成一套較為完備的液壓診斷體系。由于這些故障的診斷與維護(hù)都是一線技術(shù)人員和專業(yè)人士的工作成果，在實(shí)踐中有較高的參考價(jià)值和處理基礎(chǔ)，而隨著技術(shù)人員的不斷改進(jìn)，其診斷和維護(hù)工作也越來越熟練，從而為技術(shù)人員的診斷與維護(hù)工作提供了有力的支撐，同時(shí)也能夠更好地提高工程機(jī)械的維護(hù)周期，并且減少建設(shè)單位的建設(shè)費(fèi)用。

6.2 防止空氣混入

在工程機(jī)械的正常工作中，液壓系統(tǒng)中存在著一定的氣體。由于液壓系統(tǒng)壓力的改變，會(huì)對(duì)裝置產(chǎn)生一定的影響，當(dāng)氣壓變小時(shí)，液壓系統(tǒng)就會(huì)把氣體排放出去。該氣體對(duì)液壓系統(tǒng)部件的沖擊較大，使其發(fā)出刺耳的響聲。液壓系統(tǒng)中的空氣量越大，產(chǎn)生的氣流沖擊就越大，從而導(dǎo)致設(shè)備的工作穩(wěn)定性降低。而當(dāng)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不順暢時(shí)，也將直接影響到工程機(jī)械的正常生產(chǎn)。同時(shí)，液壓系統(tǒng)中的氣體也會(huì)對(duì)裝置進(jìn)行氧化，加速老化。

6.3 保持液壓油溫

工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的溫度，但不能太高，否則會(huì)對(duì)液壓油的品質(zhì)造成較大的影響，甚至?xí)?dǎo)致液壓油的泄漏，導(dǎo)致液壓油和管道發(fā)生氧化，對(duì)設(shè)備的安全造成較大的威脅。所以，在工程機(jī)械的工作中要注意適當(dāng)?shù)募恿?，加?qiáng)對(duì)液壓系統(tǒng)的防護(hù)，防止由于高溫而損壞，在實(shí)際工作中要根據(jù)戶外的情況，盡量避免在炎熱的氣候條件下進(jìn)行作業(yè)，在低溫條件下，要對(duì)設(shè)備進(jìn)行長(zhǎng)期的熱機(jī)作業(yè)，以科學(xué)、合理的方式進(jìn)行作業(yè)。

6.4 防止水混入

工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)中，大量的水分會(huì)導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的損傷，從而影響到液壓系統(tǒng)的潤(rùn)滑，從而影響到工程機(jī)械的工作。因此，在日常維護(hù)中應(yīng)盡量避免水流入油缸、油液系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)油水過多，應(yīng)及時(shí)采取過濾措施，以減少油液中的含水率。在實(shí)踐中，采用蒸發(fā)法檢測(cè)含水量比較簡(jiǎn)單快捷，如果在汽化時(shí)不會(huì)產(chǎn)生水汽，說明液壓油的水分含量較低，能夠正常工作。

6.5 防止內(nèi)燃機(jī)故障

工程機(jī)械內(nèi)燃機(jī)的工作性能對(duì)液壓系統(tǒng)的工作有較大的影響。所以，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)時(shí)，應(yīng)經(jīng)常對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑油和質(zhì)量進(jìn)行檢查，以避免在施工過程中由于摩擦造成的機(jī)油滲漏。或者由于沒有及時(shí)的更換而使機(jī)油的效率下降，從而引起引擎的磨損。另外，還需要檢查發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)，看看冷卻水有沒有充足的冷卻水，這是一種非常復(fù)雜的工作環(huán)境，較可能會(huì)導(dǎo)致冷卻水的腐蝕和滲漏，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)“開鍋”，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的損壞。

7 結(jié)語

綜上，工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的失效特征是多種多樣，強(qiáng)化對(duì)故障問題的檢測(cè)和檢修工作將能夠更好地確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而延長(zhǎng)工程機(jī)械使用的整體壽命。在工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)故障診斷與維修技術(shù)運(yùn)用中，相關(guān)檢修人員需要切實(shí)強(qiáng)化自身的專業(yè)知識(shí)，持續(xù)改進(jìn)故障診斷的程序與方法，對(duì)檢修技術(shù)進(jìn)行持續(xù)的創(chuàng)新與優(yōu)化，以保證設(shè)備的工作穩(wěn)定，進(jìn)而更大限度上提高設(shè)備的工作質(zhì)量與效率。