采煤机液压系统故障分析与排除.pdf

第 3 O卷第 3期 2 0 0 9年 3月 煤矿机械 Co a l Mi n e Ma c h i n e V0 1 ． 3 0 N o ． 3 Ma r ．2 0 o 9 口 故 障 诊断 采煤机 液压 系统故障分析 与排 除 宋文广。张永功 。张福强 。赵忠海 山东里能里彦矿业有限公司 ， 山东 邹城 2 7 3 5 1 7 摘 要通过对 目前行业 中应 用较 多， 液压传动应用比较典型， 零、 部 件通用程度较 高的 6 M G 2 0 0一 W 型双滚筒采煤机的液压 系统和现场常见故障进行分析， 提供 了在现场应用中积累的 丰富经验和完备的故障处理预案。 关键词液压传动；液压 系统；故障分析 中图分类号 T D 4 2 1 ． 6 文献标志码 A文章编号 1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 0 9 0 3 0 1 8 5 0 3 F a i l u r e An a l y s i s a n d Ex du s t i o n f o r Hy d r a u l i c M a c h i n e r y o f S h e a r e r S ONG W e n g u a n g。 ZHANG Yo n gg o n g。 Z HANG F u q i a n g。 ZHAO Z h o n gh a l S h a n g d o n g L i n e n g L i y a n Mi n e r a l I n d u s t r y C o ， ． L t d ． ， Z o u c h e n g 2 7 3 5 1 7 ， C h i n a Ab s t r a c t 6 MG2 0 0一W d o u b l ed r u m s h e a r e r i s wi d e l y u s e d i n mo s t o f t h e c o a l mi n i n g i n d u s t r y- t h e h y d r a u l i c ma c h i n e r y i s v e ry t y p i c a l ，a n d t h e p a r t s a r e als o v e r y g e n e r a 1 ． Ba s e o n wo r k i n g e x p e rie n c e wi t h 6MG2 0 0一W ，h e r e i s the an a l y s i s r e g a r d i n g the g e n e r al f a i l u r e-a n d e x p e rie n c e d h a n dl i n g p r o c e s s e s a r e als o p r o v i d e d． Ke y wo r dsh y d r a u l i c d riv e；h y d r a u l i c s y s t e m ；f a i l u r e a n a l y s i s 1 6 MG 2 0 0一W 型双滚筒采煤机液压传动 系统概 述 6 MG 2 0 0一 W 型双滚筒采煤机液压系统主要包 括牵引液压系统 、 保护液压 系统和调高液压系统。 牵引液压系统主要有主回路 、 补油和热交换回路 ； 保 护系统有高 、 低压保护系统 、 电机功率超载保护系 统 、 恒压控制系统和油泵 自动回零及过零保护系统； 调高液压系统主要由调高泵 、 手动换向阀、 左右调高 油缸和液压锁等组成。如图 1 所示。 图 1 6 M G一2 0 0 W 采煤机 液压传动系统 1 ． 主油泵2 ． 液压马达3 ． 低压安全阀4 ． 梭形 阀5 ． 低压溢流 阀 6 ． 高压安全阀7 ． 冷却器8 ． 双联 齿轮泵9 ． 手压泵1 0 ． 粗过滤 器 l I ． 精过滤器 l 2 ． 安全阀 l 3 ． 刹车电磁阀 I 4 ． 制动器油缸 l 5 ． 功控电磁 阀 l 6 ． 远程调压 阀 l 7 ． 伺 服阀 l 8 ． 失压控制阀 l 9 ． 变量油缸2 0 ． 手动换向阀2 1 ． 液压锁 2 2 ． 调高油缸 2 3 ． 压 力表 1 2 4 ． 压力表 2 2 5 ． 压力表 3 2 6 ． 压力表 4 2 液压传动系统故障一般分析理论基础和方法 1 分析原理 排除正常损失， 理想的液压系统是一个封闭的 做功系统 ， 它遵循能量守恒定律。如图 l 所示 ， 用于 采煤机牵引的主 回路是 由一台 z B一1 2 5斜轴式轴 向柱塞变量泵 l 和2个并联的 A 2 F l 0 7 W6 ． 1 Z 1 型液 压马达 2组合而成的闭式系统 ， 根据能量守恒定律 ， 牵引 液 压 系统 作 功 的外 在 表 现 形 式 可 用 公 式 Ap Q t 表示 ， 得到 Ap Q F v 1 式中Ap主回路高、 低压压差； Q主回路的流量； ，采煤机的牵引力 ， 取决于牵引阻力 ； 采煤机的牵引速度 ； t牵引作功时间。 由此可以分析采煤机在同一工作面工作， 牵引 阻力的变化不大， 即式 1 中 F基本为定值 。牵引 液压系统常见的故障 不牵引 、 单向牵引和牵引速度 下降 ， 即 的变化主要与主回路的压差 Ap和流量 Q 有关。可见， 除了主要元件故障， 影响上述参数变化 的原因无外乎是系统补油不足、 油液泄漏 、 辅助液压 元件阻塞造成油路不畅等因素。 ①补油和热交换回路是为了补充主回路中的泄 漏损失 ， 防止 主泵 吸空， 辅 助泵 双联齿轮泵 8前 泵 将冷油从油池经粗过滤器 1 0吸人 ， 再经精过滤 器 1 1 补人主回路低压侧建立起背压； 同时， 从马达 排至主回路低压侧 的部分热油经梭形阀 4 ， 低压溢 流阀 5 ， 冷却器 7和一单向阀回油池。 ②高压保护系统是在采煤机运行时， 如遇到牵 引阻力急剧增加 ， 主回路压力急剧上升 ， 超过高压安 全阀 6调定压力 1 5 MP a时 ， 高压油经梭形阀 4 ， 高 压安全阀6 ， 低压溢流阀 5 ， 冷却器 7和单 向阀回油 池 卸载 。 ③低压保护系统是在主回路背压低于低压溢流 阀5调定压力 2 ． 0 M P a时， 背压不足， 失压阀 l 8作 用于变量油缸 l 9， 使主泵 1摆角回零 ， 停机抱闸制 动 。 一 1 85 一V o l 3 0 N o ． 3 煤机液压系统故障分析与排除宋文广， 等 第 3 o卷第 3期 ④电机功率超载保护系统是在采煤机工作时遇 到牵引速度过快 、 煤质坚硬 、 煤层中含有夹矸等因素 造成电动机功率超载时， 功控电磁阀 l 5作用于失压 阀 l 8 ， 变量油缸 l 9 ， 进而使主油泵 1 摆角减小 ， 采煤 机减速 ， 功率减小 。 ⑤恒压控制 系统 由远程调 压 阀 1 6和失压 阀 1 8 ， 伺服阀 1 7 ， 变量油缸 1 9和阻尼孔组成。远程调 压阀 1 6调定压力 1 5 MP a ， 通过对主回路恒压控制 ， 使牵引阻力在采煤机额定最大牵引力内变化时， 采 煤机牵引速度不变 ， 超过采煤机额定最大牵弓 l 力时， 速度下降。 ⑥ 自 动回零保护及过零保护系统， 当采煤机停 机时 ， 失压阀 1 8失压， 使变量油缸 1 9处于 中位， 主 油泵 1自动回零。当采煤机牵引改变方 向时， 通过 与调速手把零位联锁的继 电器失 电抱闸制动 ， 使采 煤机反向由零速启动增速。 ⑦用于调高的液压系统是由调高泵 双联齿轮 泵 8后泵 、 2个手动换 向阀 2 0 、 2个液压锁 2 1和 2 个调高油缸 2 2组合而成的液压系统 ， 调高液压系统 常见的故障 不调高 ， 单 向调高， 单摇臂调高 ， 摇臂 自动下降也是 由油液泄漏或辅助液压元件阻塞造成 的 。 2 分析方法 ①听 听取当班采煤机司机介绍发生故障前后 的运行状态 ， 尤其是细微现象； ②摸 用手摸可能发 生故障点的外壳， 判断温度变化情况和振动隋况； ③ 看 看液压系统有无渗漏 ， 特别是主要液压元件 、 接 头密封处 、 配合面有无渗漏显现； ④分析 根据以上 情况进行科学的综合分析 ， 准确找 出故障的原因和 故障点， 提出可行的处理方案 ， 尽快排除故障。 3 6 MG 2 0 0一W 型双滚筒采煤机液压传 动系统 常 见故障及排除 3 ． 1 采煤机不牵引 在空载工况下， 采煤机不牵引， 排除故障时， 首 先弄清楚机器 自带 的压力表调定值及其意义， 总起 来看有几个情况 1 背压压力不下降 ①马达损坏背压压力不下降说明辅油泵 双 联齿轮泵 8前泵 工作正常 ， 此时若高压压力正常， 说明主泵工作正常且采煤机未受到制动等阻碍 ， 就 是系统中的执行部件一油马达故 障而不牵 引， 一般 会 出现脱齿或断轴 ， 可以通过机械声响来判断。 处理 维修或更换油马达。 ②功控电磁阀等伺服液压系统故障背压压力 不下降说明辅助泵工作正 常， 同时也说 明伺服液压 系统的油压也是有保障的， 此时若高压压力为零 ， 说 明主泵工作不正常， 原因一般有 2种情况 一是主泵 不转 ， 这种情况是机械故障易发现也很少出现 ， 二是 主泵未产生摆角所致 ， 此时应该检查伺服液压系统 的失压阀 、 功控电磁阀等油路， 通常会出现阀芯卡塞 或弹簧失效 ， 控制油不能进入失压阀 ， 使主泵不能产 生摆角， 造成采煤机不牵引。 处理 清洗 、 调整或更换功控电磁阀等 。 ③刹车电磁阀电控失灵等原因造成的制动油路 不通背压压力不下降且高压压力持续升高的情况 下 ， 说明主泵工作正常但采煤机受到制动等阻碍 ， 就 应该检查制动油路 ， 刹车电磁 阀电控失灵或阀芯卡 塞， 使制动器始终处于制动状态， 导致采煤机无法牵 引 。 处理 清洗、 调整阀芯或更换电磁阀。 ④其他故障高压安全 阀的调定压力过低 ， 主 油泵脱齿或断轴等可使机器产生不正常声响， 失压 阀不动作。 处理 调整高压安全阀， 更换主油泵。 2 背压下降 ①辅助油泵损坏， 辅助油泵为齿轮泵 ， 当发生键 侧压溃、 断轴或两侧密封面严重拉毛时， 系统建立不 起背压或者背压很低 ， 当背压低于 1 ． 5 MP a时， 失压 控制阀起低压保护作用 ， 同时制动器处于制动状态 ， 采煤机不能牵引。 处理 维修或更换辅助油泵。 ②高低压油路严重泄漏 当主油管严重渗漏时， 高低压都不显示压力 ， 辅助油泵吸油管渗漏时， 短时 间还能建立起较小的压力 。 处理 维修高低压油路漏点， 更换密封或管线。 ③低压溢流阀和低压安全阀故障 低压安全阀 和低压溢流阀的阀芯卡塞以及调节弹簧损坏或调节 弹簧座松动 ， 都将使低压油卸载 ， 采煤机不能正常工 作 。 处理 清洗 、 调整低压溢流阀和低压安全阀。 ④主油泵严重漏损 常见的为配油盘拉毛， 主油 泵油液大量外泄， 背压下降 ， 采煤机不能牵引， 这种 故障有一个长期的逐渐严重的形成过程 。 处理 维修或更换主油泵。 ⑤油马达严重泄漏 常见的有油马达密封损坏， 油液大量外泄， 开机时高低压接近额定压力瞬间下 降到零 。 处理 维修油马达密封并检查回油管通透性 。 ⑥过滤器堵塞， 补油压力、 流量不足。 处理 清洗过滤器或更换滤芯。 3 ． 2 采煤机单向牵引 不牵引侧的分支部件按 2 1 分析外 ， 还应考虑 到 2点 1 梭形阀单向卡死 ； 处理 清洗或更换 阀组。 2 伺服阀上一个阻尼孔堵塞。 处理 清洗伺服阀。 3 ． 3 牵引速度下降 一 1 8 6 第 3 O卷第 3期 2 0 0 9年 3月 煤矿机械 Co a l Mi n e Ma c hi n e V0 1 ． 3 0 N o ． 3 Ma r ．2 O O 9 基 于 支 持 向 “ l l - 机 的 液 压 泵l n l t -Y,J 断 方 法 研 究 任丽华 。王昕 ，赵毅斌 1宁波大红鹰学院 软件学院， 浙江 宁波 3 1 5 2 1 1 ； 2 ． 浙江纺织服装学院， 浙江 宁波 3 1 5 2 1 1 ； 3 ． 宁波三菱化学有限公司， 浙江 宁波 3 1 5 2 1 1 摘要液压泵是液压系统的动力源，它的失效直接影响系统的正常工作 ，因此液压泵的状 态监测与故障诊断是迫切需要解决的问题。阐述 了支持向量机 S V M算法的原理， 研 究了基 于 支持向量机的液压泵的故障诊断， 通过分析 ， 选择 了恰 “-3的核函数， 建立 了优化 方程。试验分析的 结果表明， 该方法是一种简单而有效的方法。 关键词液压泵；支持向量机；故障诊断；核函数 中图分类号 T P 3 0 6； T H 3 文献标志码 A 文章编号1 0 0 30 7 9 4 2 0 0 9 0 3 0 1 8 7一 O 3 Fa u l t Di a g n o s i s S t u d y Ba s e d o n S VM f o r Hy d r a u l i c Pu m p REN Lihua’ 。W ANG Xi n ， Z HAO Yi b i n ’ 1 ． N i n g b o D a h o n g y i n g C o l l e g e o f S o f t w a r e ， N i n g b o 3 1 5 2 1 l I C h i n a ； 2 ． Z h e j i a n g T e x t i l e a n d F a s h i o n C o l l e g e 。N i n g b o 3 1 5 2 1 l 。 C h i n a ； 3 ． S U Z U K I C h e m i c a l C o ． ， L t d ． 。 N i n g b o 3 1 5 2 1 1 I C h i n a Ab s t r a c t Th e f a i l u r e o f h y d r a u l i c p u mp a s a p o we r u ni t i n h y d r a u l i c s y s t e ms a ffe c t s di r e c tly t h e p r o p e r pe rfo r ma n c e o f t h e s y s t e ms ． Th e r e f o r e， t h e mo n i t o rin g o f t he p u mp p e r f o rm a n c e an d d i a g no s i s o f p u mp f a u l t s a r e u r g e n t p r o b l e m s i n w a n t o f s o l u t i o n ． T h e p ri n c i p l e o f s u p p o r t v e c t o r m a c h i n e S V Ma l g o ri t h m i s d e s c r i b e d．S t u d y o n f a ult d i a g n o s i s b as e d o n S VM f o r h y d r a u l i c p u mp． Ap p o s i t e k e r n e l f u n c t i o n s a r e s e l e c t e d a f t e r an a l y s i s 。an d b u l i d a n r e a s o n a b l e e q u a t i o n ． e t e s t an d a n a l y s i s r e s u l t s i n d i c a t e t ha t t h e me tho d i s s i mp l e a n d e f fic i e n t ． Ke y wo r d sh y d r a u l i c pu mp；s u p p o rt v e c t o r ma c h i n e；f a u l t di a gn o s i s；k e rn e l f u n c t i o n s 0 前言 支持向量机 S V M 理论， 现已广泛应用于模式 1 主油泵 、 油马达容积效率降低， 内外漏损增 3 ． 5 注意事项 加 ； 处理 更换主油泵 、 油马达。 2 高压溢流阀失调 。 处理 调整高压溢流阀。 3 液压油严重污染 ， 油中杂质超限 ， 造成单向 阀、 梭形阀， 背压阀等阀芯卡塞 ； 处理 更换液压油 ， 清洗阀组。 4 油温度过高 ， 液压油黏度下降。 处理 检查冷却系统， 确保油温正常。 3 ． 4摇臂不调 高 1 调高泵损坏。 处理 检修或更换调高泵。 2 高压管线损坏或接头密封损坏。 处理 更换管线 、 密封， 紧固联接螺栓。 3 安全阀失灵， 调高压力不足。 处理 调整或更换安全阀。 4 调高油缸内活塞密封圈损坏或缸体焊接脱 焊 。 处理 更换密封或油缸。 5 油缸液压锁密封不严 ， 窜油。 处理 检修或更换液压锁。 6 粗滤油器严重堵塞。 处理 清洗或更换滤芯。 1 液压系统故障可能是由多方面原因造成的， 查找故障要先简单后复杂， 先外部后内部， 先主回路后 辅助、 控制回路 ， 避免在弄清原因之前盲目拆卸； 2 采煤机出现异常振动 、 噪音 、 漏油 、 发热等 ， 要立即停机 ， 并在点动的过程中一摸二看三观察 ， 确 定异常部位； 3 更换元部件要先检查 是否合格， 元件及管 路的连接要严密牢固， 无松动不渗漏； 4 故障排除后要空载点 动试机， 观察短暂运 行是否正常， 然后空载运行， 最后带载运行 ； 5 采煤机 液压 系统设有较 多保 护和控制系 统 ， 日常使用和维修不能随意撤除， 从而导致更严重 的故障和造成不必要的经济损失。 参考文献 [ 1 ] 徐永圻 ． 采矿学[ M] ． 徐州 中国矿业大学出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 2 ] 崔桂香 ， 张兆顺． 流体力学[ M] ． 北京 清华大学 出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 3 ] 王启广． 液压传动与采掘机械 [ M] ． 徐州 中国矿业 大学 出版社 ， 20OS 作者简介 宋文广 1 9 7 6一 ， 河南新 乡人 ， 工程师 ，1 9 9 9年毕业 于山东矿业学院采矿工程专业 ， 本科 ， 现任山东里能里彦矿业有 限公 司 里彦煤矿 机械化采煤工程 师， 电话 0 5 3 72 9 1 l 1 4 4， 电子信箱 s w g 3 71 03 31 y a h o o． 30 1 11 ． c n ． 一 1 8 7 一 收稿 日期 2 0 0 81 1 1 7