露天煤矿机械常见液压故障及处理策略探讨

2023-03-22黄子傲

中国科技纵横 2023年23期

黄子傲

（内蒙古平庄煤业（集团）有限责任公司矿建工程分公司，内蒙古赤峰 024000）

1 露天煤矿机械液压故障类型及原因

1.1 液压系统中渗入空气

露天煤矿的生产作业中，机械设备作为核心生产要素，承担着艰巨的生产任务。机械设备中的液压系统作为关键构成部分，在运行过程中受内外部因素影响较大，系统中渗入空气是相对常见的故障，若有空气进入系统，液体气泡在液流影响下逐步流到高压力区域，更大的压力作用下气泡迅速破裂，产生液压冲击、噪声、振动等现象[1]。另外，气泡导致液流连续性不足，油管通油能力显著下降，流量与压力异常变化，较大的冲击载荷下，部分液压元件可能有局部破损，使液压系统出现异常。液压系统运行中渗入空气主要由液压油问题引起，液压油内渗入了部分空气，一旦系统压力低于空气分离压力，溶于液压油中的空气被分离，就会产生气泡，干扰液压系统的运行。

1.2 液压油纯度不合格

机械设备中的液压系统运行中，液压油属于介质，完成能量传递，使液压设备具有良好的抗磨、防腐、防锈能力。结合露天煤矿机械设备的运行情况，液压油污染问题时有发生，若有关人员未及时解决这一问题，必将导致液压系统过滤装置的堵塞，液压系统无法维持最佳运行状态。另外，由于露天煤矿的作业环境具有复杂性，若在机械工作时未考虑环境对设备运行状态的影响，同样可能因环境因素降低液压油纯度。一般来说，液压系统在工作期间将同步产生较多的细微性颗粒，而这些颗粒可能污染液压油，导致液压油纯度不达标。同时，若液压系统运行中煤尘、岩尘逐步进入油箱，液压油性能将显著降低。

1.3 系统运行中油温过高

在正常工作状态下，液压系统的油温处于正常区间。以采掘机为例，其液压系统的运行温度一般在32～52℃，温度不得超过60℃。但露天煤矿生产中现场环境相对恶劣，液压系统温度超60℃的情况时有发生，油温超出正常标准，使液压油性能发生改变，黏度下降[2]。一般来说，若油温过高，液压系统的内部密封圈硬度将有所下降，影响液压系统的密封性。露天煤矿机械运行中若发生系统泄漏、系统卸荷回路异常、散热不佳等问题，都会导致液压油温度超出正常值。

1.4 液压系统控制不稳定

为发挥各种机械设备的功能优势，露天煤矿的生产作业全流程必须保持液压系统的稳定运行，消除系统的各类风险。但是，部分露天煤矿机械设备的液压故障频发，主要表现为液压系统的运行稳定性较差，供油不稳，主要由以下因素导致。其一，液压系统输油管内混入了一定的空气，加剧了管路中的气泡产生，机械工作时油压忽高忽低。其二，部分杂物进入输油管路，杂物的颗粒或者体积较大，导致管路不通，出油受阻。其三，溢流阀在长时间使用过程中发生了局部损坏或者老化问题，液压油流入或流出受影响，油压呈无规律变化。其四，管路温度超出正常标准[3]。

2 露天煤矿机械液压故障诊断方法

2.1 一般故障诊断

露天煤矿的机械类型繁多，每一种机械设备都有其独特的运行特点，由于机械设备的运行原理等各不相同，面临的故障也呈现多样化特征。机械设备面临故障时，相关人员必须及时处理，不仅需快速组织专人分析故障，确定故障类型、位置及原因，还需采取更有针对性的处理措施。比如机械液压故障，一般故障诊断法为最基础性的诊断方式，这一方式的操作简单且高效，但诊断结果的主观倾向性明显，若机械设备面临复杂故障，将很难诊断出来。一般故障诊断法可细分为以下三种。

2.1.1 直觉经验法

直觉经验法完全依赖维修人员的工作经验，根据自身经验确定、处理故障，如通过看、闻、摸、听等方式确定故障位置、原因，观察有关元件是否有松动、声音是否异常等问题；检查测压点压力及液位高度，判定相关数值是否处于稳定状态；检查不同元件之间的连接是否正常；检查马达、泵等有无异响；检查系统元件的冲击、油温与振动大小。通过直觉经验法，可快速处理简单故障。

2.1.2 参数测量法

直觉经验法需专业人员根据机械设备运行情况，在恰当位置配备各种仪表、仪器，利用专业化仪表和仪器检测机械设备的运行状态，获得有关参数，将测量参数与设计参数进行对比，若参数范围超出正常波动标准，说明设备存在异常，需立即由专人根据仪表仪器的测量结果，综合自身工作经验，确定机械设备是否存在故障或者其他异常情况。当然，针对机械设备的一些复杂性故障，也可将参数测量与逻辑分析相结合。比如，在液压故障判定方面，相关人员需分析设备、系统及元件的故障表现，再参考相互之间的逻辑关系，以元件结果、液压原理图为基准，确定故障类型，进行精确定位，制定切实可行的故障处理方案。

2.1.3 故障树分析

故障树分析法比较常用，在液压故障处理方面有一定作用，具体的实施中相关人员需根据液压系统建立故障树逻辑结构图，经过层层分析确定故障类型以及引发故障的直接、间接原因，在相对复杂且大型的液压故障中得到的诊断结果相对可靠。

2.2 仪器诊断

露天煤矿机械的液压故障往往伴随着异常震动、噪声、温度异常、流量异常、压力异常等，在实际的工作中由计算机或者仪器设备收集、分析异常数据，即可得到完整且准确的故障信息。利用专有仪器诊断故障时，主要可采用热力学、声学、震动等诊断手段。比如，以铁谱记录为例，通过分析铁粉图谱，可获取液压系统腐蚀和磨损等故障的位置、类型、程度信息，以此为依据，确定故障处理措施。

2.3 智能诊断

智能诊断是通过采用各种智能化手段展开分析、传递，以识别、预测液压故障。当前的煤矿机械液压故障诊断中，智能诊断主要以神经网络、专家系统、灰色系统、模糊诊断为代表。

3 露天煤矿机械液压故障处理策略

3.1 做好系统运行中的空气防漏工作

煤矿机械设备运行过程中，空气渗入液压系统的情况较为常见。因为空气的渗入，液压系统无法正常工作。如果要杜绝空气渗入液压系统问题所引发的液压故障，相关人员在具体的工作中应采取空气防泄漏措施，以增强液压系统的整体密封性。首先，有关人员在机械设备工作期间，应密切注意油箱内的油面高度，动态监测油面高度，发现高度异常情况，应及时与相关人员协商处理，封堵空气渗入的通道，必要时更换元件，以保障液压系统良好的运行状态。其次，在正常的工作中，企业需安排专人做好液压系统密封装置的常态化检查，为液压系统配备专业化监测装置，实时、准确监测液压系统的密封情况[4]。液压系统内部是否有空气渗入问题由压力强度指标决定，监测装置应密切关注压力强度的变化趋势。最后，加强油箱防护，为避免空气渗入，可在液压系统油缸上设置固定排气阀，利用固定排气阀及时排出空气。

3.2 进行必要的液压系统污染防护处理

煤矿机械液压故障一般由液压油纯度不高导致，因此相关人员在实际的工作中需重视防污工作，分析液压系统污染问题的原因，将防污作为常态化任务。首先，日常工作中，企业需安排专人负责检查液压系统的运行情况，检查时应保障检查的全面性，特别是关注细节问题。如排查液压系统是否存在污染问题，检查系统的液压油存储开关、系统附件拆装开关、液压油加减开关等是否能在整个系统内正常工作，检查各开关启闭是否正常，如存在异常情况需及时维修。其次，实时检测液压油纯度。一旦油品中的污染物含量超出标准，应立即采取相应的措施，可以更换液压油，或为系统配备全新的污染物过滤装置，发挥该装置强大的过滤能力。若过滤装置出现堵塞问题，应及时维修或更换。

3.3 科学控制油液温度

煤矿机械运行过程中，油液温度对液压系统运行稳定、安全存在较大干扰，若油液长时间维持在高温状态，将增大液压系统的故障风险。因此，为降低液压故障的出现概率，相关人员在实际的工作中需做好相应的管理、监测与防护。首先，在日常的工作中，安排专人负责监测油液温度，系统工作期间相关人员需动态监测并记录油液温度，将温度结果与正常情况进行对比，若发现异常，需及时处理。液压系统进入循环冷却状态时，应采取清洁措施，保障相关元件的洁净性[5]。其次，油液温度过高可能由元件损坏导致，相关人员在实际工作中应密切关注各种元件的工作情况，若个别元件有磨损或者出现其他问题，需立即处理，必要时更换新元件。最后，根据煤矿机械运行中液压系统对油品的需求，选择高性能油品，油品的纯度必须达到标准，以保障油品与液压系统的匹配性[6]。

3.4 定期更换密封圈

露天煤矿机械设备运行期间，液压系统的故障类型多、故障原因多样，相关人员为降低故障概率，需从专业角度采取更有针对性的预防措施。首先，针对液压系统运行不稳的故障，有关人员需加强对密封圈重要性的认识，合理使用密封圈。实际上，密封圈是一种橡胶圈，随着使用时间的延长，密封圈常常会发生老化或者腐蚀现象。为避免密封圈损坏引发的故障，相关人员需定期更换密封圈，以增强液压系统的密封性[7]。其次，更换密封圈时，尤其应加强防尘工作，避免灰尘经密封圈进入输油管路。最后，因为市场上密封圈的质量参差不齐，有关人员在选购密封圈时，需加强质量、价格等对比，优选高性能的密封圈，并遵循相应的更换步骤与要求。