调速系统液压故障原因及防范措施分析

赵 俭

（甘肃钢铁职业技术学院，嘉峪关 735100）

1 调速器液压系统概述

调速器液压系统主要由液压卡盘、主轴箱液压平衡、液压静压导轨、液压驱动机械手、液压拨叉变速液压缸、回转工作台的夹紧和松开液压缸、主轴上夹刀和松刀液压缸、设备润滑冷却组成，如图1所示。

在相关控制设备调速器的具体运行中常常会出现一些故障，且故障出现率相对于其他系统和部位更高，极大地影响了设备的正常有序运行。因此，需要重视设备液压系统故障，把握相关系统对应的故障类型，以便找出有效的对策，促进设备调速器高效、有序、安全运行，提升设备生产效率，降低维修成本。调速器液压系统故障有一定的隐蔽性，要确保故障能够及时发现，采取有效的故障检测和诊断技术十分必要。这样才能第一时间发现系统异常，及时发出异常信号，并对故障类型和位置进行诊断，为相关人员开展设备液压系统故障检修工作提供可靠依据，提升设备检修效率[1]。

2 调速器液压系统故障类型及原因分析

2.1 故障类型

2.1.1 摆动

在机组空载、单机或者并列运行的情况下，导叶接力器会出现周期或非周期低频往复位移现象[2]。这种位移产生的摆动幅度一般较大，频率多在20 Hz范围内。接力器出现摆动，可能会出现机组转速摆动现象，造成调节不稳定，磨损加速，出现持续性不断加剧现象。这种现象可能会自主消失，与调节稳定性因素有一定关联。

2.1.2 振动

在机组开机前充油或者运动，导叶接力器保持固定，主配压阀强烈振幅周期或非周期快速往复位移，会造成杠杆、油管出现抖动且产生一定的噪声。这种振动幅度一般不大，频率也在20 Hz以内[3]。但是，这种振动可能导致机组不能正常开机并网，甚至造成仪表管路破裂，也会导致工作部件出现松动，加剧磨损，造成漏油，给设备带来一定的安全隐患。

2.1.3 跳动

机组运行中，自动平衡状态下，主配压阀、引导阀、电液转换器等出现等幅周期或非周期性的往复位移现象，即跳动故障。这种情况严重时会导致导叶接力器出现相应幅度的摆动，动幅频率一般在十几赫兹。这种跳动在比较微弱的情况下可以有效消除转速死区，提升系统灵敏度，但是会加剧元件的磨损。如果跳动幅度过大，会超越元件搭叠量，可能引发接力器摆动或者油管路系统出现剧烈振动。这种故障问题一般与系统的永磁发电机或齿盘安装出现偏心情况 有关。

2.1.4 抽动

机组开机、空载或运行中，自动平衡状态下，导叶接力器等幅或者非等幅周期性往复位移加剧，会出现一定的响声，动幅较大，速度快，频率高。这种情况容易影响转速的正常调节，导致相关负荷可能出现快速变化，甚至会影响机组或电网的安全稳定[4]。这种故障一般是电气故障或液压卡阻导致的。

2.1.5 液压系统油温过高

液压系统的温度过高降低油液的黏性。如果油温高出正常的参数限制，还会导致相应液压件在高温情况下出现明显的发热现象，如爬行等。

2.1.6 液压系统泄漏

液压系统中可能出现泄漏问题的根源是内泄漏，也可能是外泄漏，一旦液压系统出现泄漏情况，将不能有效调高系统压力值，也会导致系统执行机构出现不稳定情况，还会造成液压系统温度过高导致系统溢油状况，会对系统环境产生污染，同时造成压力阀振动产生噪声污染。情况严重时，它还可能导致相应的控制元器件直接失效，严重影响液压系统的功能 实现[5]。

2.1.7 出现爬缸和气穴现象

在液压系统液压缸出现爬行情况下，低速阶段多以跳跃形式运行，部分时间也会出现断断续续的工作状况。一旦液压系统出现气穴现象，会带来液压系统压力波动问题，此时油液产生泡沫会导致噪声不断增大，也会造成系统压力异常或者影响系统的运行速度。

2.2 原因

通过综合分析调速器液压系统故障，得出调速器系统故障的原因主要包含以下几个方面：（1）设计计算、软件程序或结构不合理等，这些环节只要出现错误，就很容易导致上述故障出现；（2）相关制造工艺不合格，装配工艺不达标，材质不合理或设计不规范等，也会导致系统出现多种上述故障问题；（3）液压系统造型不科学，调速功能或者调节参数选择和整定不达标等；（4）运行和维护不到位。

例如，在水力调速器液压系统中，水力因素也会导致故障的发生。上下游水位、调压井及引水系统如果出现振动、脉动或者涌浪现象，都可能导致液压系统存在多种问题。其次，机械因素也会导致故障问题。相关水轮机、发电机或者永磁发电机出现振动或不同心现象，可能会导致调速器的异常跳动情况，引发共振不稳定问题[6]。此外，电气因素也会增加故障的发生率。电压互感器受到干扰、励磁系统震荡、电压不稳定、发电机转子间隙不均匀等影响，会加剧频率波动，引发相关故障问题。可见，调速器液压系统的故障问题可能是多方面原因导致的，所以需要把握系统的主要故障因素，做好原因分析，有效避免故障的发生，保护好调速器液压系统。

3 调速器液压系统故障防范措施

3.1 做好故障检修，及时发现问题

针对调速器液压系统故障问题，一般多采用初步诊断方法进行处理，从而以最低的成本解决一些常见故障问题。例如，通过用手摸感知液压系统的油温过高[7]。在液压系统中，需针对油温过高的现象进行分析。在调速器液压系统中，油液作为工作介质，负责传递系统动力和动作信号。在这一过程中，因为油液会顺着管道流动，也会在相应阀的通流中存在压力损失。所以，传递过程中会不断出现摩擦和机械损失，导致油液泄漏损耗，影响油液的传输总量。在这一过程中损失的能量会转变为热能，导致系统油温上升明显。针对这一故障，应该通过应用简单回路来确保系统设计中不存在多余零件，促进液压系统结构优化设计，并在设备管理中避免管道弯曲，尽可能缩短管道长度，避免油液传递中产生较大的摩擦阻力。此外，需要定期清理管道内壁，保证内部管壁的光滑性，通过不断提升加工精度和质量，优化系统油箱的散热条件。此外，可以使用一些冷却处理的办法，避免油温过高带来其他问题[8]。

3.2 重视检修工作，完善检修制度

目前，在设备控制系统中开展故障检修、监测，相关企业应用的诊断和维修技术都比较单一。实际上，调速器液压系统故障检修和维修技术不断发展，促使相关故障检修系统不断升级，自动化、智能化诊断水平不断提升。一些部件和设备模块自带故障检修提示功能，系统会在相应模块出现故障或异常情况下及时发出警示，提示检修人员关注，精准及时开展异常和故障排查工作。但是，目前很多数控设备企业对电气控制系统的应用还多采用阶段性检修机制，即间隔一段时间排查一次故障和异常，很难确保能够及时解决一些突发故障问题，即自动化监测水平较低。针对调速器液压系统故障问题，相关企业要确立故障检修和维修的规范化执行机制，全面排查整治数控设备安全事故隐患，落实风险防控措施，推动调速器液压系统安全双重预防体系建设和本质安全水平提升，确保电气控制系统安全形势持续稳定。在规范化检修过程中，要做到调速器液压系统“应检尽检”，要求调速器液压系统作业人员持证上岗，把握重点调速器液压系统管理、使用和监管情况[9]。

相关企业要进一步加大检查力度，在企业内开展调速器液压系统全覆盖检查，确保检查到每个企业、每个岗位、每台设备，对非法违法行为和安全隐患“零容忍”“顶格”处罚。采取突击检查、随机检查等形式，开展重点检查，做到重点调速器液压系统领域全覆盖，确保故障检修和维修的及时性。要明确导致调速器液压系统故障的主要原因，开展科学分析排查方法，针对相应的故障问题做好维修排查工作，并按照自主观察和深入分析的原则层层深入，做到对设备故障问题的深入排查。只有掌握科学的分析排查方法，才能保证相关机械电气设备的有效管理。就调速液压系统相关设备的维修和管理来看，掌握有效的故障检测技术十分必要，是提升故障问题原因查找效率的关键。目前，在液压系统故障检测中常用的检测技术包含直观法、短接法以及强迫闭合法等。在检修和诊断中，要应用智能化故障检修系统，确保故障诊断和监测工作有序开展。

3.3 掌握有效方法，精准检修

在开展调速器液压系统故障防范措施应用时，要把握液压系统故障最常见的故障类型和故障原因，针对具体故障选择合理的故障防范和预防措施，将相关故障发生率降到最低。例如，在调速器液压系统中，轴承故障比较常见。针对这一故障开展综合诊断技术应用，能够有效预防和处理故障。一方面，针对轴承的滚珠部位要做好润滑措施，即使用高质量的润滑剂，并定期添加新的润滑剂，保证轴承有效滑动，减小摩擦力造成的轴承损伤和划痕。另一方面，做好密封工作。针对关键部位要根据密封标准要求做好密封工作，及时更换损坏的密封件，做好轴承的氧化保护措施，以防润滑剂泄漏影响系统的整体运行效果。在故障诊断中，要重视对轴承声音的检测，借助相关声音监测设备及时发现异常噪声。一般轴承在正常情况下的运行中产生的声音比较平稳，声音不大且有规律，一旦相关部位出现问题，可能会出现一些异常声音，影响轴承的正常使用，造成系统故障。因此，做好声音监测，有助于及时发现异常。不断优化液压系统故障防范措施，提升防范措施的应对精准性，切实提升液压系统故障处理效率，可避免进一步扩大故障。

4 结语

调速系统液压故障较多，相关故障导致的问题会影响液压系统乃至整个设备的控制效果，所以需要把握液压系统故障的主要类型，分析导致液压系统故障的主要原因，采取有效措施进行液压系统故障预防和处理，为解决调速系统液压故障问题提供 参考。