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康恒森

（寶鈦集團有限公司）

近年來不同規(guī)格的自由鍛造油壓機，在我國各地的冶金工業(yè)等領(lǐng)域中廣泛運用，設(shè)備的相關(guān)運維管理工作也在隨之升級。但結(jié)合實際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，部分工作人員在油壓機的液壓系統(tǒng)運行管理方面仍存在欠缺，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)故障和隱患，對設(shè)備及生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。為改變這一現(xiàn)狀，本文圍繞自由鍛造油壓機液壓系統(tǒng)的故障診斷與維修工作具體展開研究。

1　自由鍛造油壓機液壓系統(tǒng)構(gòu)成

1.1進(jìn)液與回程控制閥塊

自由鍛造油壓機液壓系統(tǒng)中，主缸進(jìn)液閥塊屬于主要的控制閥塊零件，由集成化的比例流量控制閥構(gòu)成。油壓機運行時，液壓系統(tǒng)加壓后可以通過該流量控制閥，充分保障壓機主缸安全穩(wěn)定運行，并且可以提升主缸的卸壓速度。同時液壓系統(tǒng)中包含回程缸控制閥塊，該類型的控制閥塊可以對回程缸的進(jìn)排液情況實行精準(zhǔn)管控，也可以在壓機運行時為其活動部分提供必要的背壓。

1.2充液系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)中的充液系統(tǒng)主要由緩沖罐、充液罐、充液閥塊等構(gòu)成，其中充液罐在壓機迅速下降時，可以通過充液閥向主缸補充油液，防止主缸在快速下降過程中下，出現(xiàn)吸空等不良的現(xiàn)象。緩沖罐通常位于充液罐和充液閥塊之間，能夠?qū)⒊渑乓毫骶彌_，并且緩沖罐具有管控充排液量的應(yīng)用優(yōu)點，如果充排液數(shù)量較多時，緩沖罐可以實現(xiàn)大流量平穩(wěn)充排液。

1.3主控閥站

在自由鍛造油壓機的液壓系統(tǒng)中，主控閥站主要由不同的控制閥塊共同組成，這些閥塊通常在距離執(zhí)行油缸、壓機、壓機旁地下室較近的位置安裝，壓機運行時能夠有效減小所產(chǎn)生的沖擊振動[1]。并且還能夠?qū)�壓機中高壓液體的壓縮體積和高壓管路的長度等參數(shù)科學(xué)合理管控，壓機的動作會更加平穩(wěn)，防范運行安全隱患。

泵控液壓系統(tǒng)工作原理

1、2—主液壓泵；3—液壓缸；4—充液泵；5—泄壓閥

2　常見的液壓動作異常故障舉例分析

在某案例中，液壓系統(tǒng)實際運行過程中，出現(xiàn)了壓力頻繁波動的故障情況，導(dǎo)致液壓動作異常。具體表現(xiàn)為，系統(tǒng)壓力在設(shè)定值附近上下波動，波動幅度達(dá)到±13%，且波動頻率較高，每分鐘8-10次。這種不穩(wěn)定的壓力狀況導(dǎo)致鍛造胚料的尺寸和形狀難以控制，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

在該故障的處理中，工作人員第一時間檢查液壓系統(tǒng)是否存在異常狀況，同時觀察壓力表指針的波動情況，記錄波動幅度和頻率。之后檢查油箱油位，發(fā)現(xiàn)油位正常，無異常下降現(xiàn)象。最后對液壓泵出油口、液壓缸進(jìn)出油口等關(guān)鍵位置的壓力仔細(xì)檢查，測量具體的參數(shù)值。

檢查后工作人員將詳細(xì)記錄的參數(shù)值與設(shè)定值、波動范圍進(jìn)行了對比分析，如表1所示。

從表格中可以看出，實際壓力值與正常值存在較大的偏差，這嚴(yán)重影響了液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上，分析壓力波動數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)壓力波動呈現(xiàn)周期性，與液壓泵的工作頻率有關(guān)。初步推測可能是溢流閥故障，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力無法穩(wěn)定。同時考慮液壓系統(tǒng)動作異常的故障還受到油液污染的影響，油液中的雜質(zhì)可能堵塞溢流閥等液壓元件，影響壓力異常，導(dǎo)致故障產(chǎn)生。

為了進(jìn)一步判斷液壓系統(tǒng)故障原因是否由溢流閥導(dǎo)致，工作人員設(shè)計實驗檢測溢流閥的工作狀態(tài)。將溢流閥從系統(tǒng)中拆除，連接至測試回路，施加設(shè)定壓力，觀察閥芯動作情況。實驗結(jié)果顯示，閥芯卡滯，無法正常調(diào)節(jié)壓力，表明故障原因由溢流閥導(dǎo)致，并且進(jìn)一步拆解分析發(fā)現(xiàn)，溢流閥的閥芯表面存在磨損和固體顆粒污染現(xiàn)象。之后對液壓油液清潔度進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)液壓油中存在大量金屬顆粒和雜質(zhì)，油液污染嚴(yán)重，導(dǎo)致閥芯磨損和卡滯，出現(xiàn)故障。

確定故障原因后維修人員第一時間更換了溢流閥，更換的新溢流閥，確保閥芯動作靈活，無卡滯現(xiàn)象。安裝溢流閥至系統(tǒng)中，進(jìn)行功能測試，確保壓力穩(wěn)定。同時，排放液壓系統(tǒng)中的舊油液，對油箱進(jìn)行徹底清洗，更換新的、清潔的液壓油，確保液壓油符合系統(tǒng)要求。不僅如此，還安裝了液壓油過濾器，提高液壓油清潔度，防止再次污染。維修結(jié)束后，還對液壓系統(tǒng)進(jìn)行全面調(diào)試，確保各元件工作正常。進(jìn)行壓力穩(wěn)定性測試，記錄壓力波動數(shù)據(jù)，如表2所示。

通過對比維修前后的數(shù)據(jù)，可以明顯看出，維修后的液壓系統(tǒng)壓力更加穩(wěn)定，各監(jiān)測點的實際壓力值與設(shè)定值的偏差均 大幅減小，液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到了顯著提升，有效降低了整個液壓系統(tǒng)故障和液壓動作異常等問題產(chǎn)生的概率。

3　液壓系統(tǒng)故障診斷與維修要點

3.1液壓系統(tǒng)中油箱與充液系統(tǒng)故障維修

在自由鍛造油壓機的液壓系統(tǒng)中，油箱與充液系統(tǒng)屬于液壓系統(tǒng)的重要組成部分，如果發(fā)生故障會對油壓機的液壓泵、控制閥乃至整個液壓系統(tǒng)的正常運 行直接造成不良影響，因此需要強化其故障診斷與維修。

第一，應(yīng)防范油箱破損、管道漏油等故障。仔細(xì)檢查油箱箱體、空氣過濾器等零部件，防止油箱中液壓油被污染影響整個液壓系統(tǒng)，同時管道連接處等部位也屬于故障高發(fā)點，應(yīng)及時檢查分析判斷是否存在緊固件松動脫落、密封件老化損壞、和管道各焊縫破損的不良狀況。若發(fā)現(xiàn)故障須及時修理或者更換油箱、定期更換油箱的空氣濾芯、更換損壞的密封件和管路并重新預(yù)緊，并密切關(guān)注油箱中液壓油的清潔度，進(jìn)而對系統(tǒng)的正常工作減少不利影響。對于油箱中液壓油清潔度檢查時，可以安裝液壓油在線監(jiān)測系統(tǒng)FCU污染監(jiān)測儀，如果液壓油中的水分、固體顆粒等雜質(zhì)超標(biāo)須及時采取措施，例如更換吸油口處的過濾器濾芯，采用濾油機將液壓油箱中污染物盡快清除。同時如果油液中混入空氣或氣體，容易導(dǎo)致液壓系統(tǒng)產(chǎn)生氣泡，應(yīng)及時排除。此外如果已發(fā)生化學(xué)改變的液壓油應(yīng)禁止使用，將清潔的油過濾后注入油箱中循環(huán)15-20分鐘后直至排出干凈的液壓油，再將主油箱中的液壓油加油至符合要求的液位。

第二，除了油箱，充液系統(tǒng)同樣屬于液壓系統(tǒng)的重要組成部分，需要診斷與維修對應(yīng)的故障。首先，充液管路過長并且管徑較大的應(yīng)及時調(diào)整，否則充液系統(tǒng)在排液或充液時會產(chǎn)生很大的沖擊和振動，在一定程度上對管路造成破壞。此時故障維修人員可以重新合理調(diào)整緩沖罐的布設(shè)位置，將振動和對充液管路的破壞減輕。其次，充液系統(tǒng)由于壓力和液位控制不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊�，容易�?dǎo)致充液系統(tǒng)出現(xiàn)大流量泄壓等故障問題，維修技術(shù)人員可以在液壓系統(tǒng)中低壓補償器和充液罐等位置設(shè)置傳感器，對系統(tǒng)的液位和壓力實行雙重管控和安全保護(hù)。同時還可以設(shè)置專門的補償系統(tǒng)和油液智能排放系統(tǒng)，將充液罐中的液、氣壓力和兩者之間的比例智能化、自動化調(diào)節(jié)，保障液壓油能夠處于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液位和壓力范圍數(shù)值內(nèi)，使得充液系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)可以正常安全地進(jìn)行工作。此外需要防范充液系統(tǒng)的過載溢流現(xiàn)象，在自由鍛造油壓機工作時，應(yīng)對工件的變形抗力實行管控，避免坯料變形抗力值超出設(shè)備載荷能力，防止產(chǎn)生過載現(xiàn)象，對油壓機的回程和卸壓等液壓系統(tǒng)造成不良影響甚至損壞。

3.2液壓系統(tǒng)中主泵與油缸壓力異常故障診斷

自由鍛造油壓機液壓系統(tǒng)中主泵與油缸容易出現(xiàn)故障現(xiàn)象。首先，在液壓系統(tǒng)中液壓油缸可能出現(xiàn)油壓過低，導(dǎo)致油缸壓力和動作異常。該種故障情況主要由主泵壓力異常、油缸的管線與壓力控制閥異常導(dǎo)致。例如，主泵的工作壓力遠(yuǎn)低于額定壓力，在控制管線中，出現(xiàn)節(jié)流阻力太大的現(xiàn)象，或者壓力控制閥失效、控制壓力未能合理調(diào)整等現(xiàn)象。此時故障檢修人員需要仔細(xì)測試各部位的控制壓力，將壓力重新調(diào)整至合理范圍內(nèi)。同時液壓油缸可能出現(xiàn)初始動作緩慢的異常故障，主要由溫度因素導(dǎo)致。在外界環(huán)境溫度較低的情況下，液壓油的黏度會增大，液壓油的流動變慢，導(dǎo)致液壓缸動作緩慢。維修診斷時可以投入黏溫性能更強的液壓油，確保其在低溫條件下借助相應(yīng)加熱設(shè)備能將啟動油溫提高，最終提高啟動時動作速度。其次，在液壓系統(tǒng)的各類主要液壓泵方面，可以診斷與維修液壓泵的進(jìn)油口、出油口壓力及泵內(nèi)零件故障。仔細(xì)檢查進(jìn)、出油口壓力是否正常，有無進(jìn)入空氣，如果進(jìn)有空氣應(yīng)及時排氣處理，確定無空氣進(jìn)入后，可以檢查是否存在異常聲響，如在軸承部位加入潤滑脂，之后仔細(xì)觀察泵噪聲大小。對于泵內(nèi)零件，應(yīng)合理調(diào)整零件之間的配合間隙，防止泵的運行壓力無法升高等故障。同時應(yīng)加強零件裝配方面的質(zhì)量管理，避免引發(fā)液壓泵故障。

3.3合理選擇液壓系統(tǒng)故障診斷與維修方法

自由鍛造油壓機液壓系統(tǒng)的故障類型較多，應(yīng)針對性采取故障診斷與維修方法。

第一，液壓系統(tǒng)常見的故障按照具體的性質(zhì)特點，可以劃分成隨機故障和確定故障。按照指示形式，可以劃分成報警與無報警顯示等。自由鍛造油壓機的液壓系統(tǒng)龐雜，液壓系統(tǒng)的故障存在隱蔽性較強、偶發(fā)性較強和復(fù)雜多樣等特點。在診斷分析與維修故障時，需要對液壓系統(tǒng)內(nèi)各元件之間的作用功能和整個液壓系統(tǒng)充分了解掌握。例如，可以將液壓系統(tǒng)的液壓原理圖、液壓元件的工作原理和參數(shù)與實際調(diào)研的液壓系統(tǒng)中的元件參數(shù)及液壓動作關(guān)聯(lián)情況等進(jìn)行對比分析，之后結(jié)合專業(yè)的故障診斷能力，找出復(fù)雜隱蔽的故障原因。

第二，還可以根據(jù)元件故障產(chǎn)生時液壓系統(tǒng)可能出現(xiàn)的現(xiàn)象，針對性選擇診斷與維修方法。通常情況下液壓系統(tǒng)常見的故障現(xiàn)象主要包括壓力失調(diào)與振動噪聲等，此時 液壓系統(tǒng)的故障需要機械和電氣系統(tǒng)配合檢查，相同的故障原因會引發(fā)多個不同的故障現(xiàn)象，相同故障原因也更加復(fù)雜，壓力不穩(wěn)和振動噪聲的故障現(xiàn)象可能同時出現(xiàn)。診斷維修故障時，可以將多個癥狀組合，定位故障源。例如，可以通過合理設(shè)定檢測次序的形式定位故障源，采用從簡單到復(fù)雜或遵循主要到次要的順序，使得液壓系統(tǒng)的故障診斷維修處理的時效性提升[2]。例如，在故障原因不明的情況下，可以根據(jù)液壓系統(tǒng)中元件的分解拆卸難度差異，先對簡單易拆分的元件進(jìn)行檢查，之后檢查系統(tǒng)中的馬達(dá)和液壓缸等復(fù)雜的元件，最后再次深入檢查可疑故障點，找出故障原因。

此外，對于較為復(fù)雜的液壓系統(tǒng)故障，可以結(jié)合多種算法和身體感官診斷維修。例如，身體感官方面可以采用聽診和觸診法，通過聽覺和觸覺，分析判斷液壓元件的故障。如通過感官對于液壓控制元件的溫度和振動進(jìn)行分析閥芯是否受到異物干擾，之后根據(jù)實際情況及時拆卸或清洗、更換元件。算法方面可采用推理驗證法和化零為整綜合判斷法。推理驗證法主要指先積極假設(shè)故障原因，之后再選擇合理的算法，不斷驗證分析猜想，直至驗證通過，查明故障的原因。化零為整故障診斷中，可以利用不同的技術(shù)手段考察相同的故障問題，之后綜合比較得出最終的故障診斷結(jié)果。

3.4強化液壓系統(tǒng)故障診斷維修信息化建設(shè)

在信息化背景下，自由鍛造油壓機液壓系統(tǒng)故障診斷與維修中，可以利用鍛造現(xiàn)場生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)可視化監(jiān)控硬件等信息化裝置，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的故障診斷與維修。首先，在信息化軟件的支持下，液壓系統(tǒng)故障診斷維修時，工作人員可以更加精準(zhǔn)地選擇故障診斷維修方法。為了進(jìn)一步提升應(yīng)用效果，可以對軟件的功能和模塊等優(yōu)化設(shè)計。例如，可以根據(jù)實際情況設(shè)計數(shù)據(jù)處理模塊，添加軟件的數(shù)據(jù)庫查詢等系列功能，并設(shè)置基于C/S結(jié)構(gòu)下查詢編輯數(shù)據(jù)模塊，實現(xiàn)清晰劃分液壓系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)的訪問，可以精準(zhǔn)有效提高維修作業(yè)人員故障診斷的效率。硬件裝置中可以通過異常信息反饋功能，借助網(wǎng)絡(luò)繼電器等類型的中間轉(zhuǎn)換設(shè)備，使用數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)篩選、數(shù)據(jù)清洗等方法，分析判斷出生產(chǎn)現(xiàn)場和鍛造油壓機、液壓系統(tǒng)可能存在的異常數(shù)據(jù)信息，并且可以將找出的異常信息信號和報警燈等設(shè)施相互連接，將液壓系統(tǒng)的異常故障數(shù)據(jù)信息向鍛造生產(chǎn)現(xiàn)場傳輸，提醒現(xiàn)場人員及時處置[3]。也可以將異常故障數(shù)據(jù)向不同的移動終端設(shè)備中傳輸，將異常預(yù)警信息數(shù)字化可視化呈現(xiàn)，為液壓系統(tǒng)異常故障的診斷與維修提供便利。

4　結(jié)論

自由鍛造油壓機的運行故障會直接影響液壓系統(tǒng)和鍛造作業(yè)質(zhì)量，必須針對油箱及充液系統(tǒng)、液壓泵及液壓油缸等自由鍛造油壓機液壓系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分，采取相關(guān)的技術(shù)要點和方法，對液壓系統(tǒng)的故障進(jìn)行診斷與維修，并加強液壓系統(tǒng)的預(yù)防性和信息化形式故障診斷維修力度，保障液壓系統(tǒng)和油壓機安全穩(wěn)定運行。

參考文獻(xiàn)：

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來源：鍛造技術(shù)圈

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