白立剛 王連玉 王 魁

（兗礦能源集團股份有限公司濟寧三號煤礦，濟寧 272069）

隨著煤礦行業(yè)的發(fā)展，液壓系統(tǒng)在機電設(shè)備中的應(yīng)用日益廣泛，在提高設(shè)備性能和效率方面發(fā)揮了重要作用。然而，由于工作環(huán)境的惡劣和設(shè)備的高負荷運轉(zhuǎn)，液壓系統(tǒng)容易受到各種故障的影響，不僅會導致設(shè)備停機和生產(chǎn)損失，還可能對礦工的人身安全造成威脅。因此，研究煤礦機電設(shè)備液壓系統(tǒng)的故障診斷與維護技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 煤礦機電設(shè)備液壓系統(tǒng)的組成

液壓系統(tǒng)是一種利用液體傳遞能量的系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于煤礦機電設(shè)備。其基于Pascal 定律，即液體在封閉容器內(nèi)均勻傳遞壓力。液壓系統(tǒng)主要由液壓泵、液壓缸、液壓馬達、液壓閥、油箱、液壓濾清器、接頭和管路等元件組成。這些元件的設(shè)計和性能直接影響液壓系統(tǒng)的效率和功能。液壓系統(tǒng)的核心是液壓泵，液壓泵通過機械作用將液體（通常是專用的液壓油）吸入并加壓，然后將高壓液體輸送到系統(tǒng)中。泵的主要類型有齒輪泵、柱塞泵和螺桿泵等，都以某種方式增加了液體的壓力。液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件包括液壓缸和液壓馬達，其中液壓缸用于將液體能量轉(zhuǎn)化為機械運動。當高壓液體進入缸體時，液壓缸的活塞會受到推力執(zhí)行線性運動。液壓馬達與液壓缸類似，但它是將液體能量轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動，通常用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)設(shè)備，如輸送帶、風扇和液壓機械臂。液壓閥可以控制液體的流動方向、流量和壓力，從而實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的精確控制。不同類型的閥門起著不同的作用，例如方向控制閥用于控制液體的流向，溢流閥用于控制系統(tǒng)的壓力，比例閥用于實現(xiàn)精確的流量控制等。油箱是儲存液壓油的容器，通常包括過濾器、油位指示器和冷卻器等附件。保持液壓油的質(zhì)量和溫度對于系統(tǒng)的正常運行至關(guān)重要。液壓濾清器用于去除液壓油中的雜質(zhì)和污染物，以保護系統(tǒng)元件免受損害。定期更換濾清器元素是維護液壓系統(tǒng)的重要步驟。液壓系統(tǒng)中使用的管路和接頭必須具備足夠的強度和密封性，以確保液體不泄漏，并能夠承受高壓。管路和接頭的選擇與安裝對于系統(tǒng)的性能和可靠性至關(guān)重要[1]。

2 煤礦機電設(shè)備液壓系統(tǒng)的常見故障與診斷

2.1 壓力不穩(wěn)定或過高

首先，油液污染是導致壓力不穩(wěn)定的常見原因之一。油液中的雜質(zhì)和污染物會堵塞閥門、液壓缸和管道，干擾油液的正常流動，導致壓力波動和不穩(wěn)定。其次，液壓泵的問題可能導致壓力不穩(wěn)定。液壓泵的內(nèi)部損壞、磨損或泄漏會導致泵性能下降，進而影響系統(tǒng)的工作壓力。再次，閥門故障。閥門是液壓系統(tǒng)中的重要組件，用于控制油液流動和壓力分配。如果閥門出現(xiàn)內(nèi)部損壞、卡滯或泄漏，將影響壓力的穩(wěn)定性。最后，油液溫度過高可能導致壓力升高。在高溫條件下，油液的黏度降低導致泄漏增加，同時會使系統(tǒng)的工作壓力變得不穩(wěn)定[2]。

2.2 泄漏問題

泄漏問題通常表現(xiàn)為液壓系統(tǒng)中的油液從管路、接頭或密封元件中流出。泄漏點可能位于油缸、閥門、管路連接處和油封等部位。泄漏的原因包括密封件老化、損壞，管路連接處松動或磨損，油缸內(nèi)部部件磨損等。為了診斷泄漏問題，可以采取以下措施。首先，仔細觀察液壓系統(tǒng)的外部，尋找任何可能的油液跡象，包括油滴、污漬和濕潤區(qū)域。檢查系統(tǒng)的各個部位，特別是連接處和密封處。其次，使用紙巾或棉布輕輕擦拭可能的泄漏點，以檢查是否有油液殘留，有助于確定漏油點的具體位置。最后，詳細檢查泄漏點，查看密封件是否受損或老化，管路連接處是否松動，油缸內(nèi)部是否存在磨損或損壞的部件。確定泄漏位置后，可能需要進一步拆解和檢查，以找出泄漏的根本原因。

2.3 閥門和執(zhí)行元件故障

閥門和執(zhí)行元件故障直接影響系統(tǒng)的正常運行和性能，因此了解其故障原因及診斷技術(shù)對于維護煤礦機電設(shè)備的液壓系統(tǒng)至關(guān)重要。閥門故障包括閥芯卡住、密封件失效、閥體損壞或堵塞等，可能導致液壓系統(tǒng)的液壓流量受阻，影響執(zhí)行元件的運動。為了診斷閥門故障，可以使用壓力檢測儀器來檢查液壓系統(tǒng)中的壓力變化，以確定是否存在閥門堵塞或泄漏。通過仔細觀察閥門的動作和聲音，也有助于故障診斷。執(zhí)行元件故障包括油缸漏油、活塞卡住、密封失效或液壓馬達無法正常運轉(zhuǎn)等，可能導致液壓系統(tǒng)中的運動部件無法正常工作。為了診斷執(zhí)行元件故障，可以通過觀察運動部件的動作來檢查是否存在異常。此外，可以使用壓力檢測儀器來檢測油缸的壓力變化，以確定是否存在泄漏或卡住問題[3]。

2.4 液壓油污染與氣泡問題

液壓油污染是一個廣泛存在的問題，指液壓油中存在各種雜質(zhì)、固體顆粒和污染物的情況。污染物可能是灰塵、金屬屑、水分、瀝青質(zhì)等。當存在油污染問題時，液壓元件和閥門可能會損壞，因為顆粒和污染物可以引起摩擦和磨損，進而影響系統(tǒng)的工作效率。瀝青質(zhì)等污染物可能導致沉積物的積累，影響油的流動性，從而降低系統(tǒng)的性能。為了診斷油污染問題，通常需要進行油質(zhì)分析，包括檢查液壓油的顏色、清晰度以及使用光譜分析來確定污染程度。

氣泡問題是液壓系統(tǒng)中的常見故障。氣泡通常由液壓油中的空氣或其他氣體引入系統(tǒng)，可能導致系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定、振蕩和性能下降。為了診斷氣泡問題，可以采取多種方法。首先，要檢查液壓油箱的油位，因為低油位可能會造成氣體被吸入系統(tǒng)。其次，檢查密封件是否漏氣。密封件的損壞或老化可能會導致氣體進入液壓系統(tǒng)。最后，排除氣體吸入點是確定氣泡來源的關(guān)鍵步驟。通過仔細檢查和維修，可以有效解決氣泡問題，確保液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3 煤礦機電設(shè)備液壓系統(tǒng)的維護與預(yù)防性保養(yǎng)

3.1 定期檢查和維護計劃的制定

定期檢查和維護計劃有助于提前識別潛在問題，減少不必要的停機時間，降低維修成本，并延長液壓系統(tǒng)的壽命。首先，制定定期檢查和維護計劃是為了確保液壓系統(tǒng)的長期可靠性和性能穩(wěn)定。計劃的制定需要考慮設(shè)備的使用頻率、工作環(huán)境、生產(chǎn)負荷以及壓力和溫度等因素。通常，液壓系統(tǒng)的制造商會提供建議性的維護計劃，但是最好根據(jù)具體情況進行調(diào)整和優(yōu)化。其次，定期檢查包括對液壓系統(tǒng)各個部件的視覺檢查、測量和測試。這些部件包括液壓泵、閥門、油箱、管道、油缸和密封件等。通過檢查液壓油的質(zhì)量、流量、壓力和溫度等參數(shù)，可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題。此外，需要檢查油液泄漏、氣泡和異物是否存在以及管路和連接件的緊固狀態(tài)。再次，維護計劃需要確保所有液壓系統(tǒng)部件和元件得到及時的維修和更換，包括定期更換液壓油和濾芯、清洗和潤滑關(guān)鍵部件、緊固螺栓和接頭以及更換磨損或受損的密封件和軟管。定期維護有助于防止故障的發(fā)生，延長設(shè)備的使用壽命，并提高系統(tǒng)的性能。最后，維護計劃應(yīng)具體明確責任人員和時間表，確保維護工作按計劃執(zhí)行。同時，要建立詳細的維護記錄，記錄包括每次維護的日期、維護內(nèi)容、使用的零部件和維護人員的簽名。這些記錄不僅有助于跟蹤系統(tǒng)的歷史維護情況，還可以為未來的維護提供有用的參考[4]。

3.2 液壓系統(tǒng)清洗和過濾

液壓油起到傳遞壓力、潤滑和密封的關(guān)鍵作用，因此保持液壓油清潔和系統(tǒng)內(nèi)部無雜質(zhì)至關(guān)重要。首先，液壓系統(tǒng)的清洗是確保系統(tǒng)內(nèi)部元件和管道干凈的關(guān)鍵步驟。新的液壓系統(tǒng)在安裝前應(yīng)進行清洗，以去除制造和運輸過程中可能產(chǎn)生的雜質(zhì)、碎屑和殘留物。系統(tǒng)清洗通常涉及采用特定的清洗劑和工具沖洗系統(tǒng)內(nèi)部，并確保所有管道和元件沒有殘留的雜質(zhì)。清洗后系統(tǒng)應(yīng)經(jīng)過適當?shù)呐艢獬绦?，以確保氣泡不會進入液壓油。其次，液壓系統(tǒng)的過濾是維護液壓油清潔的關(guān)鍵步驟。過濾器是用于去除液壓油中雜質(zhì)、顆粒和污染物的裝置。液壓系統(tǒng)通常配備有多個不同級別的過濾器，包括粗濾器和細濾器。粗濾器用于去除較大的顆粒，而細濾器用于去除微小的顆粒和污染物。定期檢查和更換過濾器是確保系統(tǒng)正常運行的重要措施，這是因為過濾器在過濾液壓油時會逐漸堵塞，降低流量和系統(tǒng)性能。最后，液壓系統(tǒng)清洗和過濾的頻率和方法應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的使用情況和工作環(huán)境確定。在惡劣條件下，工作系統(tǒng)可能需要進行更加頻繁的清洗和過濾。同時，應(yīng)定期監(jiān)測系統(tǒng)的液壓油質(zhì)量，通過取樣和分析來評估油的清潔度和性能。如果發(fā)現(xiàn)問題，必須采取適當?shù)拇胧﹣砭S護和修復(fù)系統(tǒng)。

3.3 液壓油的更換與管理

液壓油是液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)，不僅傳遞壓力和動力，還具有冷卻、潤滑和密封等重要功能。因此，保持液壓油的質(zhì)量并進行適當?shù)墓芾碇陵P(guān)重要。首先，定期更換液壓油。隨著時間的推移，液壓油會受到污染、氧化和磨損等影響，影響其性能。定期更換液壓油可以有效去除污染物和降解產(chǎn)物，確保系統(tǒng)保持高效運行。更換液壓油的頻率取決于系統(tǒng)的使用情況和工作環(huán)境，通常需要根據(jù)制造商的建議執(zhí)行。其次，液壓油的管理包括儲存和處理。液壓油應(yīng)存儲在干燥、清潔和溫度穩(wěn)定的環(huán)境中，以防止污染物進入。此外，定期檢查油箱和油濾器，確保沒有積聚雜質(zhì)和污垢，并維持油箱中的油位在適當范圍內(nèi)。管理液壓油的過程中，還應(yīng)注意遵守環(huán)保原則，妥善處置廢棄的液壓油，以減少對環(huán)境的不良影響。最后，選擇適當?shù)囊簤河?。根?jù)系統(tǒng)的要求和工作條件，選擇合適的液壓油類型和黏度等級非常重要。應(yīng)仔細研究制造商的建議和液壓油的性能參數(shù)，以確保選用的液壓油與系統(tǒng)兼容，并滿足其性能要求[5]。

3.4 密封件和軟管的維護

首先，密封件的維護是保持液壓系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵。密封件用于防止液壓油泄漏，同時起到防止污染物進入系統(tǒng)的作用。定期檢查密封件的狀態(tài)和性能，包括密封圈、O 形圈和密封墊等，以確保它們不存在磨損、損壞或老化現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)任何問題都應(yīng)立即更換，以防止泄漏和系統(tǒng)性能下降。其次，軟管的維護同樣重要。液壓系統(tǒng)中的軟管用于傳遞液壓油和連接各個液壓元件。這些軟管通常承受高壓和高溫，因此容易受到磨損和老化的影響。定期檢查軟管的外觀和性能，包括裂紋、變形和滲漏等。如果發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即更換受損的軟管，以防止泄漏和系統(tǒng)故障。最后，密封件和軟管的正確安裝是維護的關(guān)鍵。必須確保密封件正確安裝并緊固，扭緊軟管的連接處，以防止松動和泄漏。此外，使用適當?shù)囊簤河秃蜐櫥瑒匝娱L密封件和軟管的使用壽命。

4 結(jié)語

綜上所述，液壓系統(tǒng)在煤礦機電設(shè)備中的應(yīng)用不可避免會伴隨各種故障風險。通過深入研究和采用有效的維護與診斷技術(shù)，可以最大限度降低風險，提高設(shè)備的可靠性和安全性。在未來的研究中，還需要繼續(xù)探索新的技術(shù)和方法，為液壓系統(tǒng)的維護和故障診斷提供更多創(chuàng)新性的解決方案。