液压振动故障预警

关键词： 液压泵 振动 液压 系统

液压振动故障预警（精选三篇）

液压振动故障预警 篇1

在液压系统中, 液压泵、溢流阀和压力泵是最容易产生振动的液压元 (部) 件, 而油箱、液压缸、管路、液压泵、溢流阀、压力阀和方向阀是最容易传递振动的液压元 (部) 件, 综上所述, 液压系统的振动源主要有三种种:液压泵振动、液压元件振动和液压缸及辅助装置振动。

1.液压泵振动

液压泵振动主要有以下几种原因:液压泵中的流体脉动、回转体处于不平衡状态和吸油阻力较大。

(1) 液压泵中的流体脉动。

液压泵中的流体振动产生的主要原因是气穴现象和泵的流量、压力的周期性变化。在液压泵压油和吸油的循环中, 就会有周期性的流量和压力变化产生和压力脉动出现, 这样就会引起液压的振动, 并且经过出口传向整个系统。与此同时, 液压回路中的管道和阀类会将液压泵里出现的压力反射出去, 压力会在整个液压回路中进行波动, 从而使泵产生一定程度的共振, 因而就会出现振动。另外, 液压系统中 (一般指开式回路) 大概溶解了5 %的空气, 当液压系统中的压力因为种种原因出现低于空气分离压的时候, 液压系统中溶于油中的大量气体就会快速分离出来, 产生气泡, 产生的气泡遇到高压便会被其压破, 因而就会产生比较强的液压冲击。

对于上述振动的控制办法有:在设计时, 齿轮的模数要尽可能取小, 齿数尽可能取多, 缺载槽的尺寸和形状要合理, 柱塞泵的柱塞数应取为奇数, 最好是7～9个, 并在进油配流盘和排油配流盘上对称地开上三角糟, 防止柱塞泵出现困油的现象。为了防止空气的混入, 泵的吸油口应该足够大, 并且应没入油箱液面以下的一定深度, 以防泵吸油后液面会下降。

(2) 回转体处于不平衡状态。

液压系统中, 液压泵、电动机和液压马达都在进行高速度的回转, 一旦其转动部件处于不平衡状态, 液压系统中就会出现周期性的不平衡的力, 这就会引起转轴的弯曲振动。控制这种振动的方法是用精密的动平衡实验对转子进行相关的处理, 实验中要注意尽可能地避开其共振区。

(3) 吸油阻力较大。

如果液压泵的吸油阻力较大, 在液压系统中就会产生空穴, 在这种条件下液压系统就会出现振动现象, 这是液压系统产生振动的主要原因。液压泵的吸油阻力较大主要分为两种情况:吸滤器出现堵塞或者容量不够造成的吸油不足和外吸油滤油器由于自身密封不良所造成的不同程度的吸入空气。

2.液压元件振动

液压元件的振动主要是由于液压冲击造成的。液压冲击就是管路内的流动液体常常因为阀门的关闭而在管路中产生一个较高的压力峰值。液压冲击不仅能够引起巨大的振动与噪声, 而且在压力峰值足够大的时候还会损坏液压系统。为避免或减少液压冲击, 可适当增加阀门的关闭时间, 并在有可能出现液压冲击的位置或其附近设置一定数量的蓄能器来吸收压力波, 也可以使用软管或适当地增大管径, 这将有利于振动的减少和吸收。

3.液压缸及辅助装置振动

(1) 电动机振动。

电动机振动主要包括电磁振动和机械振动。其中, 机械振动包括转子的不平衡所引起的振动, 由于安装不合适所引起的轴承的振动及电动机与电动机支架之间因共振而产生的振动。控制电动机振动的方法是:电动机壳体与电动机轴和轴承的配合一定要适当, 其过盈量要适中, 电动机的两端盖上的孔应同轴, 轴承的润滑要好。

(2) 联轴器振动。

联轴器是连接电动机与液压泵的机构, 一旦电动机和液压泵不同轴使得联轴器产生偏斜, 就会产生振动。因此, 在安装联轴器时, 电动机与液压泵之间的轴距应保持在尽可能小的范围内。

二、解决液压系统振动的有效措施

为减少或避免液压系统的振动现象, 必须要对液压系统的振动源头进行调查, 并对液压系统的声压级以及频率进行相关的测量与分析, 从而得到振动源的频率特性和大小。根据实际情况, 采取相应的措施或办法, 具体的措施或办法主要有:尽量使用低振动的电机, 并且联轴器尽可能要使用弹性的, 这样就可以明显减少该环节里产生的振动;在液压阀、液压泵和电动机的安装面上设置一定数量的防振胶垫;尽可能将管道替换成液压集成块, 可有效地减少振动;使用橡胶软管和蓄能器, 这样可明显减少由压力脉动产生的振动及噪声, 一般情况下蓄能器可以吸收10 Hz及10 Hz以下的噪声, 而使用液压软管可以有效降低高频噪声;在系统

中, 应设置必要的放气装置;另外, 使用带吸振动功能的防护罩, 罩在液压泵上也可以有效地降低振动。

振动是液压系统中存在的主要问题, 其能够严重损害液压系统的运行, 严重妨碍了液压技术的进一步发展, 因此液压系统振动问题急需关注并且解决。在实际情况中, 我们能做到的只是减轻液压系统的振动, 不可能完全避免这种问题, 因此我们要有针对性的找到问题的根源, 的解决问题, 寻找行之有效的措施来缓解液压系统的振动问题, 减轻液压系统的振动带来的危害, 为我国液压系统的快速稳步发展添砖加瓦。

摘要：目前液压系统普遍存在的问题之一就是振动和噪声, 研究对当前液压系统出现振动的问题进行了探究与分析, 提出了一系列行之有效的应对方法及解决措施。

液压振动故障预警 篇2

1. 监测技术简介

作为风电机组核心传动部件, 齿轮箱具有结构紧凑、转矩大、高速重载等特点, 对其齿轮、轴承等部件的设计、加工、装配及运维均有较高要求。由于齿轮箱运行状态直接影响到风电机组的可靠性和稳定性, 因此齿轮箱便成为风电机组状态监测体系中普遍关注、重点跟踪的部件之一。

目前, 针对齿轮箱的故障监测和预警技术主要包括油液监测、振动监测、声学监测、性能监测以及红外监测等, 前两者是目前国内风电领域应用较为广泛的技术手段。油液监测通过分析齿轮箱在用润滑油的性能变化及其携带的磨损颗粒等载体, 获取设备润滑、磨损等信息, 用以评价设备运行状态、预警故障隐患。振动监测通过采集齿轮箱运行时对应检测点的频率、幅值等参数, 并根据参数的间歇性、周期性变化来评估齿轮箱的运行状态。两种手段各有优缺点, 见表1。

2. 两种监测技术联合应用的理论基础

齿轮箱故障多集中在齿轮、轴承部位, 齿轮的主要故障形式有齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合及断齿等, 轴承主要故障形式有疲劳剥落、轴承磨损、轴承胶合、轴承腐蚀及保持架变形等。

以润滑油及其携带的杂质、设备运转时的振动信号为载体, 通过分析摩擦、磨损和振动三者之间的关系, 结合齿轮箱常见故障类型, 可对齿轮箱油液监测、振动监测的联合应用作如下推论。

(1) 润滑不良是设备磨损的主因之一, 磨损和振动是故障的结果表现形式, 通过探测磨损和振动的异常信息可以监测设备运行状态。

(2) 设备正常运行时, 摩擦副之间的磨损以及振动信号均无异常, 而当设备出现故障时, 其磨损和振动信号在理论上也会出现异常。通过捕捉、总结油液、振动的数据、信号特征, 并将其划档、分类, 便可将数据、信号与故障类型相对应, 即可判断设备有无故障, 故障严重程度如何。

二、两种监测手段联合应用流程

油液监测、振动监测均有离线、在线两种监测方式, 随着技术进步和成本下降以及运维水平的提升, 在线监测将是大势所趋。但目前国内风电场采用较多的仍是离线监测方式, 现以离线监测为例, 说明这两种监测方式在风电领域的联合实施流程 (图1) 。

三、两种监测手段在风电现场联合应用效果

龙源电力集团将上述两种状态监测技术进行了有效结合, 并将其纳入风电场技术监督体系中, 在风电机组故障预警方面收到良好效果。

(1) 油液监测发现的报警案例中, 近80%集中于油品使用过程中、在设备故障发生前, 及时采取更换滤芯、更换油品等措施, 可避免后期的润滑和磨损故障;另外20%的案例集中于设备故障发生后, 此时可通过现场检查、内窥镜检查、振动监测等方法进行核实确认, 并据结果进行检修。这一方面说明了油液监测可发现萌芽期、发展期、严重期的多类型故障, 另一方面也说明了其在故障萌芽期通过润滑管理监督排除故障隐患的特殊作用。

油液监测在风电现场应用的不足:①对瞬间崩齿类故障难以提前预警, 对于非渐进型的崩齿故障, 油液监测尚无法在过程中提前做出有效预警, 而多是通过崩齿后的大粒径磨损颗粒做出判断, 存在技术上的滞后性, 通过振动监测可一定程度上弥补此缺陷。②无法对齿轮箱故障进行定位。油液监测可通过齿轮油中磨损颗粒等指标的变化对齿轮箱故障做出预警, 但目前尚不能确定磨损的具体部位;故障定位除内窥镜检查外, 多个案例证明, 油液监测预警故障、振动监测定位故障, 是目前解决此问题的有效途径。

(2) 振动监测能够捕捉到的齿轮箱故障形式主要有齿面点蚀、轮齿断裂、轴承损伤以及啮合故障等。能够捕捉到的发电机故障主要为发电机轴承故障, 其中轴承电腐蚀情况占多数, 一般对损伤轴承进行更换处理。同时, 振动监测能够准确判断发电机不对中现象。

振动监测在风电现场应用的不足:①低转速部件和行星级故障判断的准确性较低。振动监测的故障诊断是基于旋转设备的振动机理实现的, 所以只要能够检测到相应频率的振动信号, 可以准确判断设备的故障部位。但是由于加速度振动传感器对低频信号灵敏度较低, 振动监测对低速转动部件的准确性不高。而且传感器拾取的行星轮系的振动信号传播路径不直接, 也是导致行星级故障判断准确率低的原因之一。②由于离线振动难以做出准确的趋势分析, 对故障严重程度判断的准确性也存在偏差。此类故障可以通过油液监测的元素分析、铁谱分析等手段来予以一定程度的补足。

四、联合应用的典型案例

1. 油液监测早期预警, 振动监测协同跟踪

A机组齿轮箱2014年初开始进行定期监测 (图2) , 2015年初该机组齿轮油样品出现铁元素含量和铁磁颗粒含量 (PQ指数) 升高现象, 并对该机组齿轮箱报“注意”警示, 建议取样复检, 并对齿轮箱进行振动监测。复检结果显示其铁元素含量和铁磁颗粒含量升高趋势更加明显, 分析铁谱 (图3) 显示其样品中疲劳剥落磨粒居多, 且有少量磨粒直径已超过50μm, 属于明显的异常磨损阶段。

现场根据油液监测建议, 对机组齿轮箱开展振动监测, 结果见图4~图6。图4加速度时域波形显示机组齿轮箱高速轴明显存在频率为18.1 Hz的冲击, 图5加速度频谱在3500 Hz附近存在能量峰值, 图6加速度包络谱中18.1 Hz及其倍频占主要成分, 其中18.1 Hz为高速轴转动频率, 说明该机组齿轮箱高速轴振动异常, 日常应加强关注并及时进行复测。

机组齿轮箱内窥镜检查结果见图7, 显示其齿面 (尤其是齿根处) 点蚀明显, 且有多处擦伤。此案例表明:油液监测可以在故障早期通过润滑油的劣化捕捉设备运行异常信号, 并提请振动监测对故障予以协同跟踪、确认, 大幅提高了故障预警的准确性。

2. 油液监测发现故障, 振动监测定位故障

B机组齿轮箱2012年11月开始进行定期监测 (图8) , 2014年10月该机组齿轮油样品出现铁磁颗粒含量 (PQ指数) 异常升高现象, 分析铁谱 (图9) 显示其样品中疲劳剥落磨粒居多, 且有少量磨粒直径已>300μm, 另有少量铜颗粒, 属于明显的异常磨损, 同时黏度的急剧降低也应是异常磨损的剪切作用所致。遂对该机组齿轮箱提出“报警”, 建议振动监测进行确认。

现场根据油液监测结果对该机组开展振动监测, 进行故障定位, 结果见图11和图12。图11加速度频谱显示在低频段 (300 Hz和500 Hz附近) 均存在振动幅值较高能量峰, 间隔频率为中间轴转动频率7.5 Hz;经包络分析 (图12) , 存在中间轴转频7.5 Hz及其倍频和高速轴转频30 Hz及其倍频, 说明中间轴、高速轴齿轮啮合存在严重损伤, 需立即停机检查。

对B机组齿轮箱内窥镜检查结果如图10, 显示其中间轴大齿轮和高速轴齿轮齿面已断齿。此案例表明:在油液监测发现故障后, 不能确认故障具体部位的情况下, 可通过振动监测度不同测点的信号采集和分析, 确定故障发生部位。

3. 振动监测发现故障, 油液监测寻找原因

2013年3月对C机组齿轮箱进行振动监测, 结果见图13、图14, 图13时域波形振动能量加大且存在明显冲击成分, 加速度频谱在50 Hz和200 Hz低频段均存在频率为7.2Hz边频成分, 将其进行包络分析 (图15) , 7.2 Hz及其倍频占主要成分, 7.2 Hz为中间轴转动频率, 说明C机组齿轮箱中间轴存在磨损, 建议现场关注该机组运行情况, 并进行油液监测。

C机组齿轮箱油液监测的趋势图上 (图16) 可以看出:该机组齿轮油的黏度在2014年5月出现异常降低, 6月复检结果与之相同, 结合元素和黏度数据, 推断为混油所致。与现场核实, 运维人员在定检时, 误将液压油加入到齿轮箱中, 导致润滑油黏度降低, 油膜变薄, 从铁元素和PQ指数的异常升高来看, 也说明齿轮箱已出现异常磨损。

该机组齿轮箱内窥镜检查结果见图17, 其中间轴齿面有明显磨损。此案例表明, 在振动监测发现故障后, 油液监测可进一步确认, 并寻找设备故障在润滑管理方面的原因。

五、结论

油液监测和振动监测的联合应用, 可以互通有无、取长补短, 通过技术上的交叉印证, 在保障设备润滑安全、提高故障预警效率、定位设备故障位置等方面体现了协同作用, 起到“既重发现, 更重预防”的良好效果, 发挥其在故障预警和隐患消除方面的双重优势, 可切实提高设备管理水平, 在风电机组齿轮箱故障预警中起到了积极作用, 也为其他设备的状态监测模式提供了一定的参考。

摘要：油液监测和振动监测是设备状态监测的2种常用技术手段, 在国内风电运维领域得到广泛应用。从理论基础、实施流程、应用效果及典型案例方面, 给出两种技术手段在风电机组齿轮箱故障预警实践中的积极作用。

液压振动故障预警 篇3

压路机的运转主要依靠液压系统来带动, 液压系统的运转可以带动压路机的前轮产生振动, 保持运转, 从而实现压路机对地面的夯实程度, 确保地面压实。液压系统之所以被现代压路设备作为动力系统是由于其安全性高, 稳定性好, 易于操作, 施工效果好等特点, 能够满足现代道路施工的高要求。液压系统带动前轮振动, 其振动幅度在一定范围内, 如果其振动幅度偏高或者偏低, 则说明液压系统给出现了故障, 要及时进行检修, 避免延误工程进展。一般情况下, 液压系统的故障分析往往较为困难。

1如何根据不同的故障现象判断故障原因

1.1轴向柱塞泵故障及其原因分析

1.1.1在施工时, 压路机运转频率突然降低或出现排油故障, 这种现象可能是由于以下原因造成的:设备油量不足;相关部件产生较大磨损, 配合失灵;一些机体效能发挥受限。

1.1.2设备发生机用油渗漏现象, 可能是由于机械部件出现较大磨损;导致密闭不严;油体自身质量问题, 浓度不达标;密封部件出现了问题;传动轴出现较大间隙。

1.1.3在液压系统运转时, 泵体出现过热现象, 可能是由于泵体本身出现了问题, 如产生额外排吸气现象;泵体出现损坏, 发生泄漏。

1.1.4设备在运转时突然发出异常声响, 其原因可能是:设备用油有杂质或油泵内空气含量过高, 未能及时排出零部件产生磨损现象;滤油器内有较多杂质没有及时排出, 堵塞油管。

1.2轴向柱塞马达液压故障及其原因分析

1.2.1转矩小, 转速低。其产生原因可归结为:液压泵无法足够供油;液压泵输入油压过低;液压马达各接合面处的泄露现象较严重。

1.2.2泄露。可能是:内部泄露, 由于弹簧疲劳, 柱塞与缸孔间磨损严重;外部泄露, 由于结合面及管接头的螺纹松动或未拧紧。

1.2.3异常声响。产生原因:轴承装配不良或磨损;密封性能不好, 空气从缝隙中进入到马达内部;联轴器不同心。

1.3换向阀故障及其原因分析

1.3.1不换向。产生原因:滑阀卡住, 由于滑阀与阀体间配合间隙过小, 导致阀芯在孔中容易被卡住不能动作和动作不灵活;电磁铁故障, 可能是电源电压太低造成电磁铁的推力不足, 推不动阀芯。

1.3.2板式连接的换向阀结合面渗油。可能由于:未拧紧安装螺钉;安装底板表面粗糙度较大, 光整性较差;底面密封圈老化, 密封不严。

1.4溢流阀液压故障及其原因分析

1.4.1振动与噪声。产生原因可能是:溢流阀溢流后的气蚀气穴噪声和涡流及剪切流体噪声, 以及先导阀和主滑阀因受压力分布不均引起的高频噪声;机械噪声, 如调压螺母松动或锥阀磨损, 与其他系统元件产生共振发出噪声。

1.4.2系统压力达不到或无压力, 可能由于先导式溢流阀的卸荷口未堵塞上, 导致控制油无压力, 或是液压泵无压力。

1.4.3压力波动。产生原因:油液污染, 致使主阀上的阻尼处于时堵时半通的状态, 造成压力时高时低;滑阀动作不灵活, 系滑阀拉伤或弯曲变形或被污染物卡住。

2维修液压系统故障时的操作要点及注意事项

上文中详细阐述了液压系统经常发生的故障问题, 并对可能的原因进行了逐一分析, 只有抓住了问题的关键, 才能开展有效的维修作业, 尽快完成系统的维修。在维修时要着重了解以下的操作要点和防止出现的问题。

2.1在维修时, 要把维修人员的安全性放在首位。操作人员要事先做好安全防护的措施, 在操作过程中, 要严格按照操作规范执行修理行为, 在维修时, 设备要处于停运状态, 要保持空机维修, 还要注意压力的排空和能源的耗尽, 避免发生燃烧或压力伤人的情况。

2.2要在液压系统检查时注意整体的维修和测试, 除了要找出故障部件以外, 还要对其它部位进行彻底的检测, 以达到安全施工的目的。

2.3不要轻易的将液压零部件进行分拆。由于液压系统装配十分严格和细致, 经过了无数次的检验, 一般说来, 常见的系统故障的原因不会出在系统内部的零部件上面, 如果私自分拆零部件, 可能会导致其他无关故障的发生。

2.4如果有需要, 可以对可能对系统问题有影响的其他部件进行分拆, 但要注意分拆的手法, 不要造成不必要的损坏。首先, 在分拆时要尽量使用人工拆卸的方法, 注意拆卸的手法要仔细轻微, 不要用力过猛造成零部件损坏, 若必须使用工具进行操作, 也要注意控制用力, 以免造成零部件缺失或光滑度受损;在拆下零部件后, 维修人员要牢记零部件的初始安装位置, 并且要将零部件放置在适宜的保存环境中, 必要时要进行适当记录和备注;在零部件的检查和维修时, 要避免零部件的二次损伤, 做好零部件的清洁维护工作, 包括问题零部件的替换和无关零部件的保养;最后, 要严格按照次序和操作规范进行零部件的重新组装, 注意零部件的安装要到位。

2.5系统零部件最好要保持原厂配置, 尽量不使用替代品。因为一些零部件的替代品不能与原部件完全相吻合, 无法完全发挥原部件的功能, 特别要注意关键部件的选择, 例如系统调压设备中的零件是绝不允许非原厂零部件进行替换, 在非重点部件发生损坏时, 如确有必要, 可以进行临时替代, 但要注意替代品一定要最大限度的接近原部件的基本效能。

2.6系统修复后要严格按照操作流程进行设备的重新调试, 尤其是压力系统的测定。这是因为压力系统直接关系到人员的施工安全性和施工的有效性。只有将压力调节在合适的范围之内, 才会保证道路施工的顺利进行。

2.7问题零部件在维修时, 技术焊接要精细坚固, 注意保持零部件的功能性和完整性, 不要因为人为技术误差导致系统故障。

3结束语

液压系统是压路机的重要构成系统, 在施工过程中经常会由于压路机使用方法不得当或者其他原因造成液压系统出现问题, 使压路机无法正常运转, 所以能够根据故障现像进行判断与分析, 进而针对问题开展有效的设备维修将对道路施工的顺利开展起到十分关键的作用。

参考文献

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