船舶克令吊液压泵故障分析与排除.doc

引言船舶装卸货物虽可使用港口设备，但并非所有港口都有足够的装卸机械，同时考虑到船在开阔水面过驳及吊运物料、备件等的需要，干货船常安装起货机。起货机的可靠性和工作效率对缩短港泊时间、加快航运周转、降低运输成本都具有重要意义。 船舶液压设备包括舵机，锚缆机，液压起货机械，液压开关舱装置及其它液压机械等，在现代船舶中被广泛应用，其重要性也非常突出。目前，船舶对柴油机，发电柴油机的管理技术已很成熟，如通过定期测取柴油机热工参数，定期化验润滑油等方法监测其技术状态，并进行定期吊缸检查等预防性检修。但对一些液压设备的管理我们还是缺乏经验，有些船舶让采取“小车不倒只管推”的管理方式，只有当出现故障，影响营运时才进行抢修，常常是“头痛医头，脚痛医脚”，管理上处于被动状态。1.背景 在某个航次中，四轨告诉四舵克令吊液压泵漏油，怀疑是泵联接轴的密封环老化，需要几个人协同维修更换。换完轴封以后，四轨启动泵看是否良好，结果一切如想象中那样没发现漏油现象能正常运转。到外国港口以后，由于需要用船吊装卸货，刚开始克令吊看起来很好用。但事情总有一些是我们想象不到的，到夜里十一点多四轨突然来敲门要加班，克令吊出故障了，没法装卸货得赶紧抢修。问题出现在No.1克令吊液压泵没有排油。 为此，我们对液压系统展开各种分析以便排除故障，使机器投入正常运转。2.克令吊液压泵的分析 液压泵。在液压机械中，液压泵的作用是将原动机的机械能转变为液压油的压力能，为液压系统供给足够的压力的油液去驱动执行元件。容积式泵能产生较高的压力，且流量受工作压力的影响较小，故适合于作液压泵。液压泵有齿轮泵，螺杆泵，叶片泵和柱塞泵。2.1液压泵类型由说明书中可了解到寿昌海轮克令吊上液压泵是带月牙形隔板的可逆转内啮合齿轮泵。与外啮合齿轮泵相比，带月牙形隔板的内啮合齿轮泵结构紧凑；吸油区圆心角大，吸油性能好；流量脉动小；啮合长度较长，工作平稳；还可采用特殊齿形或在齿环的各谷中开径向孔导油，显著减轻或消除困油现象，故噪音很低。其缺点是制造工艺较复杂；且漏泄途径多，容积效率比外啮合式低。其结构如下图 图中齿环3与右侧的圆盘和泵轴做成一体，泵轴由液压马达带动。而图中左侧的底盘6上有月牙形隔板2和与泵轴偏心的短轴，短轴上面套着齿轮。当泵轴带齿环呈内啮合的齿轮随之转动，产生吸排作用，工作原理与外啮合齿轮泵类似。 1-齿轮2-月牙形隔板3-齿环4-销钉5-盖板6-底盘 图1 内啮合齿轮泵结构原理图2.2对不能正常排油的分析（1）密封间隙过大，内漏严重（2）新泵及坼修过的泵齿轮表面未浇油，难以自吸（3）泵转速过低、反转或卡阻（4）吸入管漏气或吸口露出液面（5）吸高太大（液压泵一般500mm）（6）油温过低，粘度过大（7）吸入管堵塞，如滤器脏堵或公称流量太小，吸入阀未开等 （8）油温过高或吸入油中的气泡太多，产生“气穴现象”（9）排出管漏泄或旁通，安全阀弹簧太松（10）排出阀未开或排出阀管滤器堵塞，安全阀顶开针对以上种种原因进行分析、检查和排除，通过用压力表测量泵出口是否有压力否。结果泵出口压力极小，导致无法正常排油，也就导致了克令吊无法正常工作。经老轨和二轨分析，可能是上一次换轴封时，不小心带入杂质或安装时方法不正确，泵内出现磨损导致漏油。 泵的能量损失是由三种损失造成的：其中之一由于漏泄及吸入液体中含有气体等造成的流量损失，用容积效率v（实际流量Q和理论流量Qt之比）来衡量，即 v=Q/Qt 当装卸货情急之下，只能先换一台新泵，然后投入正常运转。累了一宿的轮机员和机工，似乎终于完成抢修工作，本以为自此泵就能很好的运转。过了一天又是在半夜，值班驾驶员又来转告四轨No.1克令吊又是无法正常工作。经四轨检查，同样的问题再次出现了，泵无法正常排油。给我们的第一反应是会不会上一次换新泵时，系统液压油带入一些杂质使得液压油进入泵中磨损密封部件导致泵无法排油，应先对滤器进行检查是否有附上杂质。结果滤器上带有一些杂质，使泵出口没压力的原因应该同上回是一样的泵内部磨损。让大家都很郁闷的是，上次换完新泵怎么又会出现这样的问题，可能是我们忽略了一点“如果更换液压泵、马达等动力元件有严重损伤，在更换新部件的同时应彻底清洗液压系统，因为此时，损坏部件所产生金属磨削已经污染了系统，否则，新的部件在带着磨料的油液压里工作，会很快造成磨损”。为此我们吸取上一次教训是，这次换完泵后安装时要做好各种准备和清洁工作。3 液压油对液压系统的影响在液压装置中,液压油不仅用来传递液压能,也起润滑,散热和防锈作用。其性能对液压装置的工作性能和使用寿命由重要影响。3.1对液压油的要求对液压油的要求是：（1）黏度适宜，黏度指数较高黏度是选择液压油应考虑的首要因素。若黏度太高，则各部件的运动阻力和管路流动阻力增大，液压油排出压力会增高，使装置的机械效率下降；而且使泵的自吸能力降低，起动时会吸空。若黏度太低，则漏泄量增加，装置的容积效率下降，油更容易发热，执行元件的运动速度也会降低；而且黏度过低则油膜承载能力下降，会导致磨损增加。（2）质地纯净，水分和机械杂质含量极微。（3）安定性好：不易因氧化，受热，水解而变质，因节流而反复受剪切时黏度变化小。（4）有良好的润滑性和较高的油膜强度，以减少液压元件的磨损。（5）防锈性好，不锈蚀金属。（6）抗乳化和抗泡沫性好。混入水分不易乳化，混入空气后泡沫消散快。（7）与橡胶材料相容性好，不会使密封件软管变形变质。（8）开口闪点至少要高于135，要能满足防火要求；倾点（在试验条件下能流动的最低温度，比凝固点高23）至少要比最低又油温低78。3.2过滤器的使用2.1液压系统中过滤器的功用（1）滤除油液中的污垢颗粒，防止运动部件卡死、零件划伤、油道堵塞等故障，提高系统工作的可靠性和稳定性。（2）滤除油液中的细小颗粒杂质，防止零件磨料磨损，延长使用寿命。为此，过滤精度应满足需要保护的滑动间隙。（3）通过分析过滤器中积留污染物，分析故障隐患，查找磨损部件，监测设备运行。2.2液压系统中过滤器的安装位置（1）油泵吸入管路滤器 目的时滤除较大颗粒，保护油泵 要求其压力降不超过0.02MPa，以保证泵吸入充分不产生气穴现象。滤芯和流量一定，滤芯的过滤精度越高，压力降越大；流量一定，滤芯的过滤面积越大，压力降越小；油液的粘度越大，压力降越大。（2）油泵出口管路滤器目的时保护泵及其安全阀以外的零部件。要求其有足够的强度，以承受高压和压力冲击。一般需要设置指示器和并联一个单向溢流阀，以保护滤芯和防止因滤器堵塞引起的泵过载，（3）系统回油管路滤器目的时滤除零部件磨损产生的金属屑和橡胶颗粒，防止油液和系统受污染。要求滤芯的流量大于至少等于油泵的全部流量；允许有较大的压力降；允许滤芯的强度和刚度较低。应并联单向旁通阀，以防止油液低温启动时高粘度油液通过滤芯堵塞等于引起的系统高压力升高。4 对液压泵进行拆卸检修 问题都是出现在液压泵出口没有压力，同样的问题既然在三天内发生了两次,这不得不引起老轨和轮机员的重视。为此，老轨安排对换下来的液压泵进行解体检修。对此，我们要注意的是怎样对泵解体：4.1液压泵的解体（1）将泵壳从机架上拆下（2）对泵各个连接处做好标记（3）用三爪来出器拆卸联轴节（4）沿着轴的方向向外拨动填料压盖和旋出调节圈（5）拆下油泵端盖（6）拆下轴承（7）抽出主动轮和从动轮因为此液压泵是带月牙形内啮合齿轮泵，主动轮与从动轮之间存在月牙形隔板。当然，拆卸过程中，需要注意各个部件的位置以及参见说明书。 结果，从拆下来的泵部件中发现起密封作用的径向盘密封道中存在明显的划痕，经轮机员分析，这原本是起轴向密封作用。但，在密封处却出现几道划痕，明显使得齿轮油回流，使得液压泵的出口压力降低，从而排不出油，导致克令吊无法正常工作。然而，原泵出现这种问题出之有因，新泵也出现出口压力低。不得不让我们把新泵也解体，令我们惊讶的是，同样是径向盘出现划痕，只是划痕比原泵来得少而已。虽如此，效果都是一样的，泵内油出现回流，导致出口压力极低，无法正常吸排。径向盘磨损见附图4.2液压泵的使用注意事项正确地使用和管理液压泵对保证其可靠工作和延长使用寿命至关重要。主要应注意以下各项：（1）泵轴与电动机应以弹性联轴节直连，轴线同心度误差应0.050.1mm，不允许采用皮带、链轮等有径向负载的传动方式。底座必须有足够的刚度。（2）为使泵的轴承和各相对运动部件得到润滑，初次使用或刚拆修过的泵，启动前必须向壳体内灌油。壳体内的油压通常应0.1MPa，以保证壳体的密封不致承压过大；辅泵的油经主泵壳体流回油箱以冷却主泵的系统尤须注意。（3）必须选用适当黏度等级的工作油。工作时油压和油温不超出规定。（4）必须注意保持工作油清洁。如果油中固体杂质多，不仅会使磨损加剧和容积效率降低，而且还可能阻塞内通道，或造成卡阻以及变量机构失灵等故障。（5）泵内配合偶件精度很高，且经研配，拆装时不应用力捶击和撬拨，并应防止换错偶件。拆装时应特别注意保持清洁，装配前各部件用挥发性洗涤剂清洗，并用压缩空气吹干，不宜用棉纱等容易留下残留物的材料擦干。5 液压系统预防维修5.1要注重保持液压油的良好品质 对于知名品牌液压设备，液压系统80%的故障都是由液压油污染造成的，所以做好预防性维修也是首要工作。日常向液压设备注入新油时要注意必需经过精滤，图省事将滤器去掉的做法是十分错误的。因为大部分新油的油颗粒污染度都超过了高压系统所希望的等级，而高精度滤油不仅可以降低故障发生率，也可以使元件寿命提高4-10倍。所以每年或液压系统每工作600小时对液压油进行一次品质检测，检查的内容包括黏度、酸值、水分、闪点及污染度，发现超标应及时处理。在更换液压管路时，一定要做好管路内部清洁工作，防止将铁锈、焊渣带入系统；对于腐蚀穿孔的管路；要拆下补焊或更换，禁止直接在系统管路上补焊，以防焊渣落入系统，损坏设备。5.2定期对液压设备的工况进行检查液压设备工况是否良好的一个重要表现是是否满足规范要求，克令吊液压泵声音是否正常，回转、变幅、起升等速度是否正常，速度下降则表明液压设备的容积效率变低，主要是液压泵马达转子等部件磨损已经严重。另外，平时还要留意液压设备工作时各种工况参数值及变化情况，通过这些工况参数的的定期测量，可以提前发现设备、部件的磨损，进而及时检修更换。如油压和电机电流如有异常，说明机械设备负荷异常；注意液压油的温度，如液压系统的内漏则会导致油温异常升高，过高的油温，会使液压油的粘度相应下降，将导致磨损加剧，形成恶性循环。油温高于85时，会加速密封件的老化，加速油的氧化变质等。发现这种情况，要及时检查分析消除引起油温异常升高的原因，必要时更换液压油或密封件等，克令吊机油温不大于85。液压设备运转中要注意检查滤器的压差，发现异常及时拆检，清洗或更换滤芯，每次清洗或拆检时如发现金属粉末有持续增加趋势，应检查液压泵或马达的运转部件是否有严重磨损。5.3要保证正确的保养方法在检修中如发现关键部件损坏，不能一换了事。如果更换液压泵、马达等动力元件有严重损伤，在更换新部件的同时应彻底清洗液压系统，因为此时，损坏部件所产生金属磨削已经污染了系统，否则，新的部件在带着磨料的油液压里工作，会很快造成磨损。实践表明这种情况下，一般运行不出三个月新部件就会损坏。对于封闭式或半封闭式系统，只清洁油箱和更换其中的液压油并不能彻底解决问起，还必须放出管系中的油液，必要时冲洗系统。结论在液