Atlas Copco凿岩台车液压系统典型故障诊断方法

施升涛

一、操作法发明的目的和意义

　　在我们集团公司采用液压系统的设备遍及各条生产一线，液压系统也以其优越的传动特点为集团公司的各项生产活动发挥着不可替代的、积极的作用，但就目前而言液压系统故障不易诊断和排除在生产实践中一直是困扰维修人员维修工作效率的一大难题，同时这一点也是制约液压传动技术更广泛的得到应用和更高效为我们的生产经营做出贡献的弊端，该操作法就是在针对液压传动系统作了深入研究的基础上，充分利用便携式红外测温仪，针对液压系统典型故障的原理及表象，快速精确的进行诊断和排除作了深入地研究和阐述。下面就以比较复杂的Atlas Copco凿岩台车液压系统进行典型故障快速精确诊断举例说明。

　　（一）二矿区及公司使用Atlas Copco凿岩台车的规模

　　二矿区目前拥有Atlas Copco凿岩台车18台，矿山公司在用2台，近期随着金川矿区开采规模的不断扩大，二矿区、三矿区和龙首矿将逐步投入10台。今年年底金川集团公司将拥有30台Atlas Copco凿岩台车进行井下开采作业。

　　（二）Atlas Copco凿岩台车液压系统基本构成

　　金川集团公司使用的Atlas Copco凿岩台车有H126、H128、Rocket Boomer/Boomer282、以及经改造的BH252等几种型号，都采用了DCS12的主工作液压系统。在这个液压系统中，精密的液压元件都采用了德国Rexroth公司和美国Parker公司的产品，基本上由轴向柱塞变量泵、双联齿轮泵、三联主工作操作阀、六联大臂定位控制操作阀、五联支腿控制操作阀、两联顶棚控制操作阀、两联电缆卷控制/定位泄荷操作阀、先导控制操作阀、逻辑阀、25Bar先导减压阀等液压元件组成。

　　(三) Atlas Copco凿岩台车液压系统典型故障

　　Atlas Copco凿岩台车在实际应用中，最常见、最普通、典型的液压系统故障是系统压力不足和温度高。液压系统压力不足的故障在没有进行深入地研究和判断之前，一般的处理方法就是更换液压泵或三联主工作操作阀，固然新的液压泵允许泄漏量有一定的余地，更换后暂且能够保证正常的系统压力，但是正常工作不过十天半月，故障就会复发；液压系统温度高的故障得不到彻底的根治就会导致系统各元件磨损加剧，其结果会进一步致使系统压力下降，新一轮的更换液压泵、阀的简单处理方法又开始了。因此，就是这种最常见的、最普通的系统故障如果不进行深究、根治，将会造成Atlas Copco凿岩台车维修成本居高不下。

　　（四）Atlas Copco凿岩台车液压系统典型故障形成的原因和危害

　　Atlas Copco凿岩台车进行凿岩作业时液压控制阀工作时都处在封闭压力油的工作状态，且工作压力一般都在180-230Bar之间，在高压工作状态下泄漏是不可避免的，外泄可以用肉眼直观的看到，容易发现和处理，相对内泄就不易发现和察觉，内泄的故障不但不易被查找，而且会造成液压系统功率损失。液压系统的功率损失一方面会造成能量上的损失，使系统的总效率下降，另一方面损失大部分能量转变为热量，引起油温升高。其后果不仅使液压系统效率下降，也加速油质恶化，液压油温度超过65℃每升高9℃，油液的使用寿命将缩短一半。其结果会导致：

　　1、工作油液粘度下降，泵的泄漏增加；

　　2、液压系统及元件的密封性能降低，甚至失效，使泄漏增加；

　　3、液压阀件的阀芯、阀体之间因热膨胀而出现阀芯卡死现象，不能工作；

　　4、油液润滑性能降低，液压元件的磨损加快，加速了元件的磨损失效，缩短了元件的使用寿命。

　　5、油液汽化、蒸发，容易使液压元件中产生气穴、穴蚀；

　　6、液压胶管内壁脱落，容易堵塞滤油器、水冷却器和液压阀内的小孔，使液压系统不能正常工作。

　　7、缩短液压系统设备的大修和报废期

　　（五）Atlas Copco凿岩台车液压系统典型故障以往的诊断技术

Atlas Copco凿岩台车液压系统典型故障——压力不足和高温故障在实际设备维修当中是最难查找的故障，这也是液压系统本身的缺点所在，但究其根源两者是一致的，都是内泄引起的。

　　在生产实际中Atlas Copco凿岩台车液压系统典型故障的诊断一直延用且仅有的方法是：在系统采取直通法或旁通法安装压力表。然后，必须依次短接两联电缆卷控制/定位泄荷操作阀、两联顶棚控制操作阀、五联支腿控制操作阀、六联大臂定位控制操作阀、先导控制操作阀、25Bar先导减压阀、三联主工作操作阀或更换阀体右侧安装的 280Bar的安全阀观察压力表的读数，通过比对找出内泄的控制元件，然后进行处理。Atlas Copco凿岩台车液压系统元件的布置结构紧凑，反复拆卸是很费劲的事，采用这种方法诊断的缺点在于：

　　1、诊断一次短接7个控制阀一个也不能少，劳动强度非常高，且至少需要6-8个小时的时间，维修效率非常低，大大的降低了凿岩台车的生产效率；

　　2、诊断精确性差，对于泄漏量小于1000ml/min的控制阀诊断不出来；

　　3、频繁的拆卸系统管路，不但会污染液压系统，造成二次故障。而且造成油液外溢、浪费，污染环境；

　　4、对液压泵的磨损是否在正常范围内没有严格的界定，往往造成误判断而进行更换；

　　5、液压系统油液温度过高容易诱发火灾事故的发生。

　　二、操作法技术革新的主要内容

　　（一）操作法发明的理论基础

　　伯努利方程物理意义告诉我们：在密封管道内作定常流动的理想液体在任意一个通流断面上具有三种形成的能量（压力能、势能和动能）。总和是一个恒定的常量，虽然三种能量之间可以相互转换的，但总值是不变的。根据能量守恒定律我们就不难分析出液压系统内泄的能量转换问题，液压系统内泄可直观地认为是压力能、势能和动能转换成为了别的能量，以致于系统压力下降。系统压力下降除对液压元件产生的磨损消耗一部分能量之外，其余的能量都转换成为热能，热能的转换和释放能使液压系统元件和油液的温度骤然升高。

　　（二）操作法针对Atlas Copco凿岩台车液压系统典型故障快速精确诊断的操作方法

　　Atlas Copco凿岩台车的发动机启动后，将两联电缆卷控制/定位泄荷操作阀的泄荷手柄置于加载位置，其它控制阀置于中位，发动机高速运转3-5分钟后，用红外测温仪分别对油箱内油液、液压泵泵壳、出油口和两联电缆卷控制/定位泄荷操作阀、两联顶棚控制操作阀、五联支腿控制操作阀、六联大臂定位控制操作阀、先导控制操作阀、25Bar先导减压阀、三联主工作操作阀的T口（回油口）以及三联主工作操作阀阀体右侧安装的280Bar的安全阀阀体进行测温，Atlas Copco凿岩台车的正常工作温度应该在30-65℃之间，通过检测到的温度数进行比对可以轻而易举的判断出内泄产生的部位，采用该操作法还能精确的诊断出Atlas Copco凿岩台车水冷却器的工况，进而有目的、有针对性地进行快速的故障处理。

　　1、轴向柱塞变量泵和双联齿轮泵的诊断

　　如果液压泵泵壳温度高于液压泵出口油温5℃-10℃之间则可以判断液压泵的机械磨损较大，但仍然可以使用；如温差在10℃以上，系统压力调定没有问题，则说明液压泵磨损严重、轴向间隙大、需要报修或更换。

　　2、控制阀的诊断

　　（1）如果液压系统发生内泄、压力下降，达不到210Bar，则要对两联电缆卷控制/定位泄荷操作阀、两联顶棚控制操作阀、五联支腿控制操作阀、六联大臂定位控制操作阀、先导控制操作阀、25Bar先导减压阀、三联主工作操作阀的T口（回油口）进行测温，测得温度低于液压泵出口温度6℃，说明各控制阀的泄漏量在正常范围内；如果温差大于6℃则说明控制阀存在非正常泄漏，需要解体修理，如果控制阀内各密封件没有问题，则说明阀芯和阀体之间泄漏，需要更换。在这里值得注意的是：a、电缆卷控制/定位泄荷操作阀阀体内安装有210Bar的溢流阀，在对电缆卷控制/定位泄荷操作阀进行修理前先要拆检 210Bar的溢流阀；b、三联主工作操作阀阀体右侧安装有280Bar的安全阀，三联主工作操作阀T口的温度高于液压泵出口温度6℃时，先要对 280Bar的安全阀进行测温，280Bar的安全阀的正常温度应该和油箱内油液温差不超过10℃，和阀体温差不超过5℃，否则则说明280Bar的安全阀存在内泄，需要拆检。

　　3、液压控制阀T口温度和内泄量的关系

　　电缆卷控制/定位泄荷操作阀、两联顶棚控制操作阀、五联支腿控制操作阀、六联大臂定位控制操作阀、先导控制操作阀、25Bar先导减压阀的T口（出油口）温度比液压泵出口温度每高出1℃，内泄量增加60-130ml/min。利用这一参数可以精确的判断出各液压控制阀的内泄量，可很好的指导维修作业。

　　4、水冷却器的诊断

　　Atlas Copco凿岩台车水冷却器在正常工作时（双臂都进行凿岩作业），进、出油口的温差应该在5-10℃之间，进、出水口的温差应该在6-8℃之间，要是低于这个范围则说明水冷却器效率下降，油道发生堵塞或水道内壁形成了较厚的水垢，需要拆卸处理。

　　三、操作法针对在实际应用中的优点及效果

　　根据这种操作法和先进技术可以在很短的时间内快速、精确的诊断出液压系统的内泄部位和各液压元件是否真正需要解体修理或更换，有力的提高了液压系统设备的故障诊断处理的维修效率和设备本身的生产效率，大大的降低了维修成本。其优点有：

　　1、针对Atlas Copco凿岩台车，将原来6-8个小时的诊断时间降低到10分钟以内，维修效率非常高，大大的提高了凿岩台车的生产效率；

　　2、诊断精确，对于存在细微泄漏的控制阀都能够准确地诊断出来；

　　3、诊断过程不拆卸系统任何管路，不会造成液压系统污染和二次故障。避免了油液外溢造成的浪费和环境污染；

　　4、采用该诊断技术不受时间和空间的限制，可随时随地方便快捷的进行现场故障诊断；

　　5、对液压泵的磨损量的大小能够准确的进行判断，精确指导液压泵更换；

　　6、经过精确指导维修可解决液压系统因为内泄而引起的温升，降低维修成本，延长了液压系统设备的大修和报废期。

　　四、操作法在实际生产中的应用和意义

　　（一）操作法在实际生产中的应用实例

　　1、2007年5月份，金川集团有限公司冶炼厂铜合成炉车间一台日本小松勾机安装破碎锤进行炉渣铜包破碎，但由于破碎冲击无力，已经有一年多不能使用，先后更换了液压泵和破碎锤都无济于事，销售商兰州售后服务部的专业维修人员来了几次也没能找出原因。杨真才在现场利用该操作法在十几分钟之内就检测出破碎锤冲击安全阀阀体温度高出液压泵出口温度20多摄氏度，断定是安全阀内泄非常严重，拆检后发现安全阀阀芯断裂，经过处理，破碎锤恢复正常工作；

　　2、2007年7月10日，二矿区四工区反映：T-15#凿岩台车发动机启动后大臂动作非常慢，2#臂冲击压力低，需要处理。当时维修班组准备更换发动机双联齿轮泵和2#臂工作主泵，工区指派杨真才现场诊断。在现场应用该操作法在几分钟之内诊断出两个泵并不需要更换，而是电缆卷控制/定位泄荷操作阀和2#臂六联大臂定位控制操作阀内泄严重，造成了上述症状；

　　3、2007年8月23日，二矿区三工区反映：T-12#凿岩台车发动机启动后大臂动作缓慢，两臂冲击压力不足，需要处理。工区指派杨真才现场诊断。在现场应用该操作法在几分钟之内检测出电缆卷控制/定位泄荷操作阀、五联支腿控制操作阀、两臂25Bar先导减压阀T口温度高出泵出口温度30℃左右，内泄严重，造成了上述症状；

　　4、2007年8月27日月检期间，二矿区1098分段维修班班长反映：三工区T-03#凿岩台车发动机启动后大臂动作缓慢，前10天出现这种故障更换发动机双联齿轮泵后得到缓解，但没想到这么快故障又复发了。杨真才在现场应用该操作法在几分钟之内检测出1#臂六联大臂定位控制操作阀、两臂 25Bar先导减压阀T口温度高出泵出口温度20℃左右，内泄严重，造成了上述症状。

　　（二）操作法的推广意义

　　该操作法在Atlas Copco凿岩台车典型故障诊断的应用中，不但大大的提高了的故障诊断效率和准确性，而且提高了Atlas Copco凿岩台车的生产效率，降低了维修成本。在二矿区，该操作法同时也成功应用到了LF12.3铲运机、PT61服务车等液压设备的液压系统的故障诊断工作中，而且此操作法对其它的采用液压系统的机械设备故障诊断也有非常实用的指导意义。