工程船舶液压设备故障分析

摘要：本文简要总结了工程船舶液压设备日常管理工作中的常见故障，分析了液压设备常见故障的原因及特点，介绍了一些常用的故障排除方法，供同行业从业人员参考和借鉴。

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随着海洋石油船舶工业的迅速发展，液压技术在船舶上的运用日益广泛，并且以其功率范围大、便于安装布置，易于操控，使用安全、清洁等优点，在海洋石油多用途工作船上应用更加普遍。我中心多数多用工作船均配有共用的液压泵站，为所有甲板机械如锚机、拖缆机、鲨鱼钳、移货绞车等提供动力来源，并组成一个动力循环系统。因此，对液压设备的可靠性要求较高，以确保船舶的安全航行和正常作业。下面将日常管理工作中总结出来的一些液压设备方面的常见故障，以及原因分析、故障排除等简要叙述一下，供同行业从业人员参考和借鉴。

一、液压设备的常见故障及其原因

1.船舶液压设备的常见故障

（1）压力故障。常见的有：压力不稳定，高于或达不到要求的压力，压力转换时迟滞，压力控制失灵，压力损失过大，卸荷回路工作不正常等。

（2）动作故障。常见的有：起动不正常、不能动作、运动方向错误、调速控制失灵或达不到要求、负荷加大时速度明显下降、换向时出现死点、换向起步迟缓、爬行动作的设备自动循环不能正常实现等。

（3）振动和噪声。振动和噪声是液压系统不可分割的两种物理现象。主要是由于机械、液体和气体引起的振动噪声。振动会引起管路的破损、液压元件的工作不正常和使用寿命的缩短。

（4）液压油温过高或过低、油液污染变质和系统泄漏。这些都会影响液压设备的工作。特别是油液污染，液压系统故障中70%是由油液污染变质引起的。

2.船舶液压设备产生故障的原因

（1）内在原因：设计安装不合要求，零件加工精度不够、材质不佳、性能不好，以及设备经长期使用后零部件的正常磨损等。

（2）外在原因：液压设备在运输安装中引起的机械损坏或构件损伤，使用环境的恶劣造成的油液污染、机体锈蚀，调试、操作与维护不当造成的系统损伤损坏等。

二、液压设备故障的特点

1.故障的多样性和复杂性

液压设备出现故障可能是单一的，但大多是多样的，是几个故障同时出现。如系统的压力不稳定，经常伴随着振动和噪音。系统的压力达不到要求则同时伴随着动作不灵或错误的故障发生。

2.故障原因的多样性

压力系统同一故障引起的原因可能有多个。例如系统压力达不到要求，其原因既可能是液压泵故障引起的，也可能是溢流阀故障造成的，或者是两者共同引起的。

3.故障的产生与操作管理密切相关

船舶液压设备由于受到航区、季节和气候等因素的影响，使用条件较为恶劣，且随着上述因素的变化而变化。因此，管理人员要根据不同的使用条件予以正确管理。如环境温度变化时，对液压油温度的控制就尤其重要。操作人员不按操作规程的粗暴操作和误操作，会导致系统油压急剧升高，对系统内的各类阀件和马达、管路等产生磨损，严重的甚至造成阀件卡死、马达损坏和管系损伤渗漏。

4.故障的隐蔽性

液压系统是封闭系统，是依靠系统内油液的压力能进行工作的。系统所采用的各种元器件内部结构及工作状况不能从系统外进行直接观察，所以故障绝大多数是隐蔽的。

5.故障与使用条件的相关性

液压系统由于使用的不同会产生不同的故障。液压甲板设备由于航行在不同的航区和季节，环境温度过高时，油液的粘度会下降而引起系统的压力不足，出现故障；在冬季或寒冷季节环境温度变低，则又会使油液的粘度增大，这时液压油泵吸油困难或系统压力过大，造成系统管路和元器件的损坏。

三、液压设备的故障分析与排除

1.执行元件速度过慢或不执行操作指令，这是日常维护管理中出现故障比较多的故障。如液压绞盘装置动作迟缓故障，故障初期表现为工作时速度逐渐下降，直至无法正常工作。检查结果发现，泵的进口滤网上有黑色杂物。将黑色杂物去除后，再试验发现速度虽略有提升，依然不能达到正常使要求，系统油温继续升高。当温度处于60℃～70℃时，执行机构则不再动作。解体齿轮泵发现，齿轮泵磨损非常严重，轴向和径向间隙都超出许可范围很多，更换新的齿轮泵后，设备及系统恢复正常。可以看出，该故障是由于泵磨损严重后，容积效率低造成的。系统中使用的液压齿轮泵工作时间过长，随着时间的延长，磨损加重，油温不断升高。开始工作时，油温低，系统内油的勃度较大，能够按照设计要求进行工作。工作时间一长，油温高，勃度降低，泵的内泄漏量大，导致泵工作不正常。

2.加载后执行元件工作速度明显降低。液压系统轻载或空载时，完全可以达到工作设计要求，但一旦加上负载，则明显出现速度下降，这类故障往往是液压元件内部泄漏所致。检查的方法：用换向阀将压力油路切断，再调节溢流阀。观察压力表，如果只用溢流阀就可以使系统压力调节到预定压力，说明换向阀、溢流阀等元件没有问题，极大可能是换向阀后的元件泄漏，再逐一进行排查。

3.系统出现噪声和振动。某拖缆机液压系统，工作时出现啸叫声。仔细检查发现，系统压力在4.5～6.5MPa时有此声音，且随着压力的增大而增大，当压力升到6.5MPa时系统产生连续的啸叫声。此外发现啸叫声发生在油泵出口管路的溢流阀上，而泵和其它阀上均无此声音。分析认为：啸叫声与该溢流阀有关。解体该阀发现，主阀阀芯上阻尼孔过大。更换阀芯后，啸叫声消除。

从以上分析处理可见，先导式溢流阀主阀芯上的阻尼孔过大时，主阀阀芯下面的压力油，通过阀芯上的阻尼孔，再作用于导阀上的锥阀时，压力油的压力脉动与锥阀上的弹簧产生共振，使锥阀振动产生噪音。阻尼孔变小后，压力油经过阻尼孔再作用于锥阀，由于压力油通过小孔后压力达到平衡，就不再与锥阀上的弹簧发生共振，锥阀不再共振，啸叫声随即消除。

引起噪音和振动故障的原因是十分复杂的。不但系统的机械设备、电器可以引起噪音和振动，就是液压系统内部，几乎每个环节都可以引起噪音和振动。系统内混入空气；机械振动；液压泵、控制阀等元件故障；系统内压力、流量脉动，以及由此而形成的共振等都是引起噪音和振动的原因。分析和处理这种故障难度较大，必须根据故障特点，初步判断是哪种类型原因引起然后再通过浇油、探听、查看、以至解体检查，找出故障原因，予以排除。

油温过高。液压油是液压系统工作时传递能量的介质。为了保证设备的正常工作和液压系统工作的品质，设备工作中油的温度应保持在一定的范围内。液压系统出现油温过高的大致原因如下：（1）有严重的漏泄。油泵压力调整得过高、运动部件磨损后密封间隙增大、密封装置损坏、油的粘度过低等都会使漏泄增加，加大能量损失。（2）卸荷回路工作不正常，系统不需要油液时，压力油从溢流阀（或安全阀）滋回油箱，要产生大量热。因此要认真检查卸荷回路中各类阀，恢复卸荷回路的正常工作。（3）油液粘度过大，引起液压损失过大。（4）换向时的冲击现象，造成不必要的能量损失，也会转化为热能。应调节缓冲装置，消除冲击。（5）散热不良，要检查冷却器等设置。

因此，出现油温过高时，要认真观察其现象、掌握其特点，进行分析、找出原因。要注意不能随意使用冷却水，因为这并没有找出油温过高的真正原因、减少能量的不合理损耗，反而使冷却水耗量增加，设备不能达到经济、合理运转的目的。

5.液压油污染变质对液压系统的损害是非常严重的，工作船上的甲板机械和作业设备大多采用进口设备，设备各种功能的发挥是依靠众多精密阀件的动作完成的。一旦液压系统被污染会使油品变质、乳化，使阀件锈蚀被卡导致设备不能正常工作。造成污染的途径有以下几点：（1）加注或补充时，未做好防护和过滤工作。致使污染物进入；（2）露天的（甲板上）部分管线锈蚀穿孔，在风浪中造成海水进入；（3）系统中各个终端设备的油封损坏，会导致污染物或海水进入系统；（4）清洁系统油柜或更换腐蚀管线时，施工不当造成污染物进入。某船在例行检查时，发现液压油柜油品乳化变质，立即查找原因，未发现明显进水位置，只是初步判断为隐蔽处所的一处管线锈蚀导致。换新管线、清洁油柜加注新油后，运行不长时间后又发现油品乳化变质，经认真仔细检查发现甲板鲨鱼钳油缸油封损坏进水。原因是该设备水位浮子开关失灵，排水泵不能正常启动，导致海水进入箱体不能及时排出，水位浸没液压油缸，油缸油封又损坏，造成整个系统污染。不到一年该船整个甲板机械和作业设备经常出现故障，虽经更换大批阀件，但设备整体性能已受到较大影响。由此可见，对防止污染和海水的进入是维护保养船舶液压系统的关键。

参考文献

[1]满一新.船机维修技术[M].大连海事大学出版社，1999.

[2]吴良宝.船舶液压传动系统[M].北京：国防工业出版社，1987.