浅谈水利机械液压系统故障诊断及排查:液压系统故障诊断

　　摘要：鉴于造成液压系统故障有诸多因素，且水利机械液压系统是在绝对封闭状况下运行，损坏与失效经常发生在内部，故障的判断和排除也较为复杂。因此，本文提出一种的新的故障排查方法故障树分析法，且效果明显。供大家交流。
　　关键词：水利机械液压系统；故障树分析；组成；诊断及排查
　　中图分类号：TV53文献标识码:B
　　随着现代化技术的不断应用，机械水利机械液压系统的故障也越来越复杂，为了合理的使用水利机械液压系统，发挥其优越性能以提高生产率和经济效益，必须对水利机械液压系统出现的故障进行及时、正确的测试与诊断。然而水利机械液压系统的故障检测是一个封闭的黑箱问题，人们不可能直接观测到系统内部非正常工作过程的现象，如何通过实验获得可信的内外部表征，对系统状态进行及时地分析判断，并诊断故障，是当前水利机械液压系统故障检测的主要研究课题之一，要作好这项工作，除了需要专门的知识和丰富的经验外，更需要一些先进的检测方法作指导。
　　1．液压系统的组成
　　一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。 动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个水利机械液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。控制元件在水利机械液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力 控制阀又分为益流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。 辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位油温计等。
　　液压油是水利机械液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。
　　液压系统的组成也说明了一旦发生设备的损坏，它的故障诊断及排查是很有难度的。因此，本文提出一种新方法，故障树分析法是一种逻辑性强、直观形象的可靠性分析方法,通过故障树分析过程可以透彻了解系统,找出系统薄弱环节,以便改进系统设计、运行和维修。
　　2．故障树分析法简介
　　故障树分析法(Fault Tree Analysis简称FTA)是系统可靠性研究中常用的一种重要方法,是对复杂动态系统失效形式进行可靠性分析的有效工具.故障树分析法将所研究系统的最不希望发生的故障状态作为故障分析的目标,然后找出直接导致这一故障发生的全部因素(包括硬件、软件、环境、人为因素等),再找出造成下一级事件发生的全部直接因素,一直追查到毋需再深究的因素为止.通常把最不希望发生的事件称为顶事件,不再深究的事件称为基本事件,而介于顶事件与基本事件之间的一切事件称为中间事件,用相应的符号代表这些事件,再用适当的逻辑门把顶事件、中间事件和基本事件联结成树形图,即得故障树.它表示了系统设备的特定事件(不希望发生事件)与各子系统部件的故障事件之间的逻辑结构关系.故障树分析法就是以故障树为工具,分析系统发生故障的各种原因、途径,提出重点监视、有效维修和改进措施.在设计阶段,该法可用于预测引起系统失效可能的原因组合;系统出现故障时,应用该法可较快、较准确地确定其原因.
　　3．水利机械液压系统故障树的建立
　　现以叉车水利机械液压系统常见故障(工作装置升降无力或不能起升)为例,运用该方法进行具体分析.
　　图1叉车工作部分液压系统原理图
　　1. 油箱； 2. 齿轮； 3. 多路换向阀； 4. 门架倾斜液压缸； 5. 升降液压缸； 6. 滤油器； 7. 单向节流阀
　　图1为叉车工作部分水利机械液压系统原理图。根据原理图分析故障机理,形成以升降无力或不能起升为顶事件的故障树,如图2所示(其中T为顶事件,E为中间事件,X为底事件)。
　　图2升降无力或不能起升故障树
　　图2中所列底事件中X1:升降液压缸活塞密封不良,内泄较大；X2:活塞杆拉毛别劲,X3:油温过高,粘度下降,内泄增加；X4:油箱损坏,密封不严,导致外泄；X5:液压泵损坏；X6:滤油器损坏；X7:油量不足；X8:溢流阀卡死在打开位置；X9:单向阀卡死在小开度或关闭位置；X10:单向节流阀卡死在小开度或关闭位置；X11:液压油管管接头漏油；X12:多路换向阀2阀体阀芯磨损严重,内泄增大；X13:多路换向阀2阀体之间的O型密封圈破损或漏装,造成漏油。
　　4．故障排查及诊断
　　根据所列故障树底事件,升降无力或不能起升故障共有13个.按照本文所述方法进行故障排查及诊断.
　　第1步:观察叉车其他系统是否正常工作,加限制条件,缩小诊断范围.通过观察发现,门架前倾、后倾均正常.因此,E3和E4中的一部分油路故障(升降和倾斜共用的油路)可排除,即底事件{X3X4X5X6X7X8X9}均可排除,故障原因缩小在{X1X2X10X11X12X13}中.
　　第2步:利用观察法,进一步缩小诊断范围.检查油管管接头是否漏油,只需检查倾斜和升降不共用部分油路的管接头.故障原因缩小在{X1X2X10X12X13}中.
　　第3步:根据液压元件平均失效率,确定底事件的排查顺序.常用液压元件百万小时的平均失效率如表1所示.根据表1,剩余底事件发生概率从大到小顺序为X12>X10>X13>(X1+X2),因此确定排查顺序为换向阀、单向节流阀、升降液压缸.按照以上分析结果,依次拆检了故障元件.发现单向节流阀卡死在关闭位置.经过研磨、清洗后,故障排除。
　　表1常用液压元件百万小时的平均失效率
　　5．结束语
　　总之，故障树分析法是一种实用、新型的水利机械液压系统故障诊断方法，它与逻辑分析法相结合，大大提高了故障诊断的快速性和准确性。其次故障诊断速度快，故障树分析理论可以进一步将常规的故障诊断方法和计算机技术有机地结合起来,形成专家系统,为水利机械液压系统进行更有效的故障诊断。
　　参考文献
　　[1]梁亚东.PLC水轮机双调节系统研究[D].浙江大学,2002.
　　[2]李风芝,谢晓尧,高建瓴.可靠性理论在水轮发电机组故障诊断中的应用[J].贵州工业大学学报(自然科学版),2007,01.
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