渔捞机械中高压液压系统可靠性剖析

徐晓 罗锡伟

摘 要：液压系统可靠性包括了二个方面，即性能可靠性和使用可靠性。正确设计是保证性能可靠性的先决条件；而油液清洁度是保证使用可靠性的关键；正确操作和维护保养是提高使用可靠性的途径……

关键词：中高压；液压；系统；设备；传动

上世纪70年代末，随着渔业生产的迅速发展，海洋渔业资源的变化，渔船上应用的机械传动和低压（2.5Mpa）液压传动的渔捞、甲板机械，其拉力和绞速等适应不了逐步发展起来的远洋捕捞的需要，为此，中高压渔捞甲板机械便应运而生。

中高压液压传动装置以结构紧凑、重量轻、运动平稳、可有效地防止过载，元件的通用性、互换性好，易于实现自动控制等优点，而被捕捞船员所共识。

渔船作业往往远离大陆，环境工况又十分恶劣，维修条件十分差，因此，其液压系统的工作可靠性尤其显得重要。可靠性是一种综合指标，是一个复杂的技术问题，可靠性与产品的设计，制造和运行过程直接相关。它包括了两个方面，即性能可靠性和使用可靠性，两者相辅相成。

在平时，直观反应的往往是使用可靠性，而对性能可靠性，则注意不够，反应不明显。人们习惯上往往把“经久耐用”当作可靠性的唯一指标，这是片面的。因为“耐用”并不等于性能良好。因此，作为理想的液压系统及设备，我们第一希望是性能良好，没有故障。其次是万一出了故障，应能很快修复。其要求是在性能正常状况下，能够提供很高的运转率。实践告诉我们，只要把住设计和建造两个关键，并做到正确操作和维护保养，渔船中高压系统的可靠性应该是有保障的。

一、正确设计是性能可靠必保证的先决条件

就设计角度而论，应着重解决性能可靠性问题。液压系统的设计计算，有压力、速度、功率和发热量和热平衡计算。必要时应作出液动机的功率曲线或关系图表。以便能正确选择元件和合理设计能源。

要保证液压系统性能可靠，除了要正确选择基本回路外，还要取决于系统中所选用的元件（包括组成的单机）质量的优劣。液压元件的质量，将直接影响到整个系统的正常工作。低劣的元件所组成的回路乃至整个系统，工作可靠性是无法保障的。当然，影响元件性能的好坏是多方面的。有它本身的内在因素即自然寿命，也有外部条件如油液的污染度、油温、环境条件等所给予的影响。

由于渔船作业工况的限制，在设计液压系统时特别强调可靠性。多考虑些系统本身应付各种故障的能力，同时还要考虑在应急条件下的安全措施。

二、降压和降速度使用是提高系统性能可靠性的办法

渔船在渔场作业时，受到风浪、潮流、渔获物和网具等多种因素的影响。在起、放网作业中，其单机的受力情况往往无法预估，所以就整个系统而言，在选用液压元件时，应注意压力级和速度级的安全裕度。其安全系数一般应大于1.25倍为宜。特别是对泵和马达、采用降压和降速使用，有利于延长使用寿命、提高系统的使用可靠性。

三、保证油液清洁度是使用可靠性的关键

实际经验表明，油液污染是导致液压设备的主要原因，据有关资料统计，液压故障大约有75%左右是由油液污染所造成的液压设备的工作可靠性和元件和使用寿命，很大程度上取决于油液的清洁度。

液压油的清洁度用“污染度等级”来表示。过去各个国家以至各个工业部门制定过各自的油液污染度等级标准。目前使用较普遍的是国际标准ISO4406油液污染度等级标准（表1）和美国NAS1638污染等级标准。

表1 ISO 4406油液污染等级部分标准

例：如果每mL油液中有大于5μm的颗粒数为4000和15μm的颗粒数为90时，则相应的污染度代号分别为19和14。因此，国际标准化组织的污染度等级是19/14。

我国制定的油液污染度等级标准等效采用ISO4406国际标准。机械设备液压系统油液允许的污染度等级如表2所示。

表2 机械设备液压系统油液允许污染度等级

我们曾对不同时期建造的8201、8203型围网渔船和8154C型艉滑道拖网渔船的液压系统所使用的油质进行了抽样化验。从结果来看，液压油的污染度与系统的故障率成正比关系，即污染度越大（等级数字越大）系统的故障率也越高。

实践证明，保证中高压系统的施工质量将关系到系统的成功与否。关键是如何保证系统的油液清洁。这是施工中的难度所在。为了达到上述目的，在装船过程中要严格招待有关标准，做到：A、液压元件在装入系统前，要进行检查和必要的清洗工作。B、液压管（包括管接头，法兰）在装船前，必须经成型、试压和化学处理，做好清洁工作。C、所有元件、附件、包括管子在装船中，要做好及时封口，避免脏物和雨水进入。D、液压系统安装完毕后，应进行把风油循环冲洗，达到要求的清洁度。

四、正确操作和维护保养是提高使用可靠性的途径

使用可靠性与操作有关。设备在运行过程中，虽然受到环境条件等限制，但人为因素对可靠性的影响是不可忽视的。

作为自然资源开发产业的海洋渔业，液压传动技术特别是中高压液传动，在我国渔船上的应用，目前尚处于发展的初级阶段。多数船员还缺乏液压传动的基础知识，以至不能及时处理一般的故障，有时甚至野蛮操作，其结果往往降低了使用可靠性，并给生产带来了不必要的损失。为此，要推广、发展中高压液压传动技术在渔船上的应用，在渔船船员中进行技术培训是必要的。通过培训，提高船员的技术素质，使他们掌握液压传动的基础知识，学会正确操作和维护保养，学会一般故障的处理方法。

五、排除系统中的空气是提高使用可靠性的措施

空气进入液压系统后，如不及时排除，其危害性极大，主要表现在以下几个方面：

（1）系统压力平生波动。工作时压力表指针不稳定，忽高忽低，有时还会产生不规则的冲击或伴有噪音发生。对此，除压力表容易损坏外，系统中的元件也容易产生误动作，造成故障。同时由于冲击而引起管道密封不良的后果。（2）运动速度的不稳定。特别是对有油缸的回路中，由于气体的可压缩性，引起油缸（或活塞）运动速度的不稳定。有时甚至出现爬行或不能工作的现象。对油马达回路，将引起绞机转速的不稳定。

空气进入液压系统后，随着液体的流动，空气往往凝集在管路或元件的最高处，特别容易引起控制元件产生误动作，从而大大降低了液压系统可靠性。

随着油温的变化，压力的变化，停留在系统的空气将产生气化反应。分离出的气体会腐蚀元件机体和管道。降低元件的使用寿命。冷却时，部份气体又可能成为水进入油液中，使油质变坏。

为了防止空气进入液压系统（特别是闭式系统）应采取如下措施：A、严格控制油质的纯度，不允许水份进入系统中。B、在回路或管道的最高部位，应设置放气装置。C、在闭式系统中，则在泵启动后（一般为停泵12小时以上）要及时打开放气阀，排除空气。D、系统在正常工作过程中，要经常注意油箱液位的变化，防止在液压油严重不足时，泵继续工作而入大量空气。E、要经常检查泵吸油口管路的密封，防止空气进入。