煉鋼廠液壓柱塞泵維修磨損零件、故障診斷、監督管理

在冶金行業引進的煉鋼成套設備中，液壓站大都配置歐、美、日等國家生產的高壓、大流量液壓柱塞泵機組。為防止液壓油與液態鋼水或高溫板坯接觸后的不安全，使用的液壓介質為價格較低的水乙二醇。在使用及維護中，部分設備管理人員不了解鋼廠液壓柱塞泵的特性及在線監測方法，也沒有建立建全應用于水乙二醇液壓泵的點檢規章制度，從而造成對柱塞泵使用及管理的誤區。

一、液壓柱塞泵概述

1、液壓柱塞泵結構

泵殼內裝有缸體6和配流盤5，缸體內孑L用花鍵槽與傳動軸1聯接，并由傳動軸帶動缸體旋轉。在缸體的七個柱塞孑L中各裝有一個柱塞7，柱塞的球狀頭部裝在滑靴3的球面凹窩內，并加以鉚合，使滑靴和柱塞不會脫離，但可以相對轉動。滑靴的端部頂在斜盤2上。

柱塞的球狀頭部和滑靴的中心處都鉆有直徑1mm的小通孑L，工作油腔的壓力油可以通過小通孔到達柱塞頭部和滑靴間以及滑靴和斜盤的相對滑動面之間，起到良好的潤滑和靜壓軸承作用，以減少磨損。液壓柱塞泵內部結構當傳動軸帶動缸體回轉時，柱塞在缸體內作往復運動，完成吸油和壓油的動作。變量活塞4控制斜盤角度的大小。

2、泵的控制及工作特性

液壓柱塞泵具有變量易控制的特點。從泵的功能上分有恒壓式、恒功率式、恒流量式、伺服變量式等等，本文主要闡述恒壓式變量泵。恒壓式變量泵的壓力控制系統把液壓系統中的壓力控制在恒定范圍內，泵僅輸出所需的流量。

恒壓變量柱塞泵控制方式示意泵啟動前變量活塞被彈簧壓迫拉動斜盤開至最大擺角，泵啟動后當壓力逐漸升高，增大到泵給定值，滑閥左端的液壓推力克服右端的彈簧力而把閥口打開，形成一個有適當開度的可變節流口，利用這個阻力回路可以控制差動變量活塞大端壓力。開度增大，壓力就升高，當開度大到一定程度時，壓力便能推動差動變量活塞，帶動斜盤，使角度減小，泵的流量隨之減少。

二、液壓柱塞泵的磨損情況分析

柱塞泵內的三大摩擦副為缸體配流表面與配流盤、柱塞與缸孑L、滑靴與斜盤。當零件高速轉動，金屬表面相對運動時，金屬與金屬之間產生接觸摩擦，甚至發生粘結和磨損。同時由于局部高溫，造成大尺寸金屬氧化物顆粒疲勞剝落，剝落的金屬顆粒因無法排出泵殼外而積存在液壓泵殼內。因泵殼充滿液壓油，沉積的金屬顆粒與液壓油混雜在一起隨泵主軸及缸體的轉動又在殼體內旋流漂移，造成泵軸承的加劇磨損，使軸承的回轉精度降低，破壞了上述三對摩擦副之間的靜液壓平衡，從而又加速了磨損。

1、初期磨損階段

泵在制造過程中，各零件金屬表面有一定的微觀不平度，軸或孑L也存在橢圓度與不直度。在金屬表面發生初期相對運動時，泵零件間相對高速運動，此時摩擦副間會產生輕微的摩擦磨損，零件處于初期磨損階段。

2、正常磨損階段經過一段時間的磨合，摩擦副間生成新的精度等級更高的粗糙度，磨損速度減慢。進入一段相對比較長的穩定使用階段。

3、異常磨損階段在此階段中，金屬材料達到疲勞周期的額定壽命，金屬表面產生疲勞層。疲勞層在泵高溫高壓的使用狀態下，金屬表層易發生顆粒狀脫落，因此，磨損急劇增長，最后導致零件失效。同時泵的三對摩擦副零件之間的磨損，使零件間的縫隙增大，泵內泄漏量隨之增多，油溫也相應升高。

三、液壓泵關鍵零件的修理

1、配流盤修理

泵出現故障后，會出現泵壓力不夠或流量不足等現象，主要是因為用油不清潔或氣蝕使配流盤磨損、咬毛，引起配流盤與缸體配流面之間配合不貼切，密封性能降低而造成泄漏。修磨方法普遍采用手工研磨的方法，研磨可在二級以上精度的平板上進行，以旋磨和直線相結合的方法進行研磨。研磨時對配流盤施加的壓力應均勻，防止研磨量大小不一。若配流盤已經嚴重磨損、燒損、零件已退火發黃，則必須更換配流盤。燒盤的原因是由于缸體和配流盤之間的潤滑膜被破壞，而引起金屬與金屬直接接觸。由于缸體和配流盤之間存在著高速旋轉運動，直接接觸的金屬會產生大量的摩擦熱，零件因過熱而引起金屬材料組織的改變，導致零件間咬合、粘結，進一步加劇摩擦與磨損，最后使金屬燒壞而無法修復。

2、缸體修理

缸體端面輕微磨損或劃傷時，將其放在二級精度以上的研磨臺上進行研磨，使平面度達到小于0．005 mm的允差，表面粗糙度為RAO．32。若磨損較為嚴重，應以缸體外套軸承跑道的端面為基準，將缸體置于平面磨床的工作臺下，把磨損或粘壞的痕跡磨去，然后拋光至上述粗糙度。在修理缸體時，柱塞缸的七孔上都有lmm的倒角，該倒角不能被修磨大，如過大則相當于縮短了柱塞孑L的長度，使柱塞的導向力不足，柱塞受側向力過大，會減少泵的使用壽命，因此，缸口的修復要十分小心，不要刮成大圓角。

3、柱塞與滑靴修理

（1）滑靴

球頭配合松動(松靴)柱塞在壓油、排油過程中，不斷地向滑靴包合處進行松動性沖擊，長時間造成滑靴球窩底部沉凹變形和包口材料因剛性不夠而松弛變形造成間隙。處理方式采取再次包合的方法，一種方法是用壓合胎具在壓力機上再次壓合；另一種方法是在車床上再次滾壓一下。

（2）柱塞圓柱表面咬毛、拉傷

由于液壓系統內混入的雜質進入柱塞副表面，或油質下降致使潤滑能力降低，會產生柱塞圓柱表面咬毛或拉傷現象。若磨損不太嚴重，咬毛或拉傷痕跡不深，可采取研磨方式解決。研磨時將一個外套夾同在轉動的車床上，在柱塞圓柱上涂抹研磨劑液，并小心插人研磨外套中，適當前后往復運動，以使圓柱面在全長范圍內獲得均勻、一致的研磨加工尺寸。

（3）柱塞咬死在缸體孔中

由于缸體支承滾柱軸承損壞，卡磨泵內旋轉部件，使柱塞咬死。這時必須將缸體等全部重大零件拆下檢查，這種損壞零件修復的可能性不大，通常采用更換的方法進行處理，但零件價格昂貴。

（4）滑靴與斜盤的磨損或燒壞

柱塞中心小孑L或滑靴中心小孑L被雜質堵塞而導致磨損或燒壞，輕微者研磨、拋光；較重者先上平磨機磨削，然后研磨拋光；嚴重者予以更換。

四、液壓泵的使用與維護-氣蝕及在線沖洗

1、水乙二醇對泵氣蝕的加劇及解決

水乙二醇(HFc)與礦物油基液壓油相比，粘溫特性較差，消除空氣和污物的能力也較差，潤滑特性也與礦物基液壓油相差甚遠。水乙二醇中含有45％左右的水，并容納大量氣體，這些氣體在大氣壓下不會析出，但當泵排量增大時，泵吸油口會出現低真空現象，水乙二醇內的氣體就會析出。

析出的氣體進入到泵配流區域時，在高壓油的擠壓作用下，氣泡爆炸破裂，會對缸體配流面與配流盤造成氣蝕(見圖3)，氣蝕嚴重時會造成缸體配流面銅層間隔區竄通。大量應用水乙二醇的液壓系統，須在柱塞泵吸油口設置螺桿供油泵，通過過濾器供給純凈壓力油，使泵的吸油壓力工作在0．2MPa至0-3MPa之間，可極大減少氣蝕情況的發生。

2、液壓柱塞泵的在線沖洗

針對在線使用的液壓柱塞泵殼內積存的固體顆粒無法排出等問題，德國力士樂等公司在液壓泵殼的兩側設計了用于沖洗裝置的沖洗油口，用于定期沖洗泵殼內積存的金屬顆粒，同時另一條管路經沖洗口沖洗主軸軸承。沖洗油必須經由過濾比B10≥200的濾芯。

由于泵主軸旋轉密封最高耐壓0．3MPa，沖洗時須注意泵殼體內壓力不得超出0．2MPa。5．3確保液壓油液品質良好工作油液品質良好可有效減少液壓泵的故障，延長液壓泵的使用壽命，從而保證液壓系統的正常工作。

保證工作油液的品質良好可采取如下措施：

一是根據情況定期對液壓濾芯進行更換，采用過濾比高的高效濾芯；

二是防止工作油液經常處于高溫，高溫下油液很容易變質和析出雜質，從而影響工作油液的品質；

三是定期檢查液壓油各項指標并形成制度。

五、液壓泵故障現場點檢及診斷方法

1、五感診斷方法

柱塞泵故障診斷最為常用的方法是五感判斷法。這種方法要求維修人員具有豐富的維修經驗、良好的專業知識積累。方法包括查看設備的外觀是否良好、聽設備運轉的聲音是否正常、觸摸設備的表面是否有振動、溫度是否正常。通過五感診斷方法對一些簡單的故障進行診斷，通過這些表象表現出來的問題，設定更加全面的診斷方案。

2、狀態監控方法

柱塞泵是在液壓系統中工作，因此，單獨對柱塞泵進行監控是不夠的，還需要對與柱塞泵運行相關的因素進行監控。主要是液壓油的壓力、流量、電動機電流和泵體溫度等。測量泵殼溫度，溫度高說明液壓柱塞泵內泄漏量大，泵內摩擦副間隙增大會造成壓力油泄漏，泄漏的壓力油產生熱能導致泵溫度升高。

如果泵內軸承疲勞磨損，軸承發熱并伴有雜音，熱量就在泵殼外表處顯現出來。發熱情況可用“紅外線電子測溫儀”檢測，問題泵殼表面溫度會比正常工作的泵殼溫度高。點檢人員應定期檢測泵主軸外部、泵殼體中部、泵后蓋處等溫度并制作表格標出溫度記錄，便于對泵故障做出正確的判斷。

3、液壓柱塞泵的監督管理

設立專業的設備監督人員，行使對設備運行、保養、維修全過程的監督，使設備的維修管理科學壓設備穩定運行奠定了基礎。化、數字化，實現設備運行“零故障”。

六、結語

通過對水乙二醇介質液壓柱塞泵的磨損原因分析、故障診斷處理，使液壓系統設備維護使用水平有了很大提高，確保了液壓泵的正常工作，為煉鋼廠液壓系統設備穩定運行奠定了基礎。