摘要：液压系统的压力损失,泄漏损失和机械摩擦损失构成系统的主要能量损失,这些能量损失转化为热量,使液压油温升高。当油温过高时,系统的工作效率大大下降,执行元件会出现动作缓慢、无力等现象。本文利用变频技术与液压技术结合,构成一种变频调速的功率适应性温度冷却系统,用变频控制技术控制电机的转速,实现液压系统油温的稳定控制,达到节能的目的。
关键词：液压系统；油温高；原因；解决措施
1、液压油油温过高的危害
液压系统在进行能量转换及传递的过程中,不可避免存在一定的能量损失,致使系统油温升高。一般油温控制在40℃～50℃的范围内比较理想。因为此时油液的耐磨性、润滑性和粘度均处于最佳状态,系统传递效率最高。油温过高将会引起一系列的故障,从而对液压系统造成以下危害。
1.1加速橡胶密封件的老化
液压系统中,使用较多的密封元件为橡胶制品,此类密封元件在一定的温度范围内能够保持其原有的特性,维持较好的密封效果,达到正常的使用寿命。当液压系统温度升高,超出了密封件的正常使用温度时,就会加速橡胶密封件老化变质,寿命缩短,加速老化失效进程,甚至丧失其密封性能。
1.2加速泄漏,润滑失效
液压系统油温升高,油的粘度降低,产生泄漏,而泄漏的产生又将使油液的温度进一步升高。此时液压泵及液压马达的容积效率和整个系统的效率会显著降低,结果造成泵、阀和马达等的精密配合面因过早磨损而使其失效或报废。
1.3加速油液氧化变质
液压油有一定的使用温度范围。据资料介绍,当油温超过55℃时,油温每升高9℃,油液的使用寿命要缩短1/2。同时,当产生高温时会促使液压油油质发生质变,温度越高发生质变的时间越短。此时液压油液会发生汽化、水分随之蒸发,伴随着液压元件产生气蚀。在此过程中,通常伴随着油液氧化的化学变化,使液压油的成分发生变化,形成胶状沉积物,胶状物在油管内随液压油流动易堵塞滤油器,流量阀口的节流口等,造成油路堵塞,致使液压系统工作性能降低。
1.4零部件受热变形,破坏系统平衡
液压系统的零部件,在正常工作温度的范围内,能够保持一定的符合设计参数的磨合间隙。在正常工作温度范围内,它们能够较好地维持系统的效率而不易磨损或损坏。当油温升高,液压系统的零件因过热而膨胀,破坏了相对运动零件原有的正常配合间隙,导致工作摩擦阻力增加,造成设备启动困难或者是引起动作失灵,比如滑阀的卡紧现象,金属管路伸长而弯曲,甚至破裂等。油温稳定在一定范围内,对机械的效率、寿命非常重要。
2、原因分析及解决措施
2.1恒压变量泵流量调节不当
冶金系统中常用的恒压变量泵，如力士乐A4VSO系列，一般都有机械调节限制流量装置，限制泵的最大、最小输出流量。恒压变量泵出厂时，最大最小流量均已调节完成，使用过程中无特殊情况不需要调节。如果后期使用调节不当，流量在变量泵输出压力达到泵调定压力时不为零，仍有较大流量输出，液压能转化为热能，导致油温的升高。解决对策：检查流量机械调节旋钮，正确调节恒压变量泵最大最小流量调节装置，使最小流量在泵达到设定压力后，输出流量接近为零。
2.2泵出口溢流阀压力设置不正确
泵出口溢流阀的作用是对系统限压，在系统压力异常升高时起到安全保护作用。溢流阀压力设定应略高于泵出口调定压力，如果泵出口系统溢流阀压力设定低于泵输出设定压力，则恒压变量泵达不到自身设定压力而有大流量输出，输出的大流量由溢流阀溢流，导致系统发热，液压站油温升高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆解决对策：检查泵设定压力和系统溢流阀设定的压力，合理调节泵出口安全溢流阀的压力，保证安全溢流阀的溢流压力高于恒压变量泵调定的压力，一般溢流阀调定压力应高于泵设定压力的10%～20%。
2.3液压元件故障
（1）动力元件。恒压变量柱塞泵长期运行中，泵体内部元件缸筒与柱塞之间，缸筒与配流盘、滑靴与斜盘之间，会出现不同程度的磨损导致间隙变大，在油液清洁度达不到要求的情况下，磨损更为严重。内部元件磨损导致泵的容积效率下降，内泄量增大。内泄量增大，导致泵的功率损耗和产生的能量损耗，导致系统温度升高。解决对策：液压泵内泄量增大，容积效率降低，泵输出流量变小，表现在执行元件可能会使执行元件速度变慢；通过观察泵泄油管路的流量，会发现泄油管发热明显，流量明显增大。如果液压泵的内泄量不能满足执行元件流量需求或系统油温难以控制在合理温度范围，需及时更换液压泵。
（2）液压控制元件。液压系统中重要的控制元件，各种液压阀，由于长期使用阀芯与阀套磨损导致配合间隙的变大，导致内泄。解决对策：控制阀内泄增大，表现为阀体升温明显，常用的换向阀如果处于中位出现比较严重的内泄，会引起液压执行元件的误动作。对于液压系统，尤其高压使用三通减压溢流阀如果出现内泄或设置压力不当，油温升高非常明显，排查故障时需要重点关注。控制阀引起油温升高的解决办法是及时更换零件或整体更换。
（3）液压执行元件。液压系统最常用的执行元件液压缸如出现内漏，尤其在设备运行过程中，某一液压回路液压缸需要保持一定位置，控制系统电磁阀长时间得电，就会出现液压缸一腔一直有高压油，如果这台液压缸出现严重内漏，会造成液压缸内部串油，使液压泵一直有流量输出，大量的流量输出，必定会使大量的液压能损失转化为热能，导致油温升高。解决对策：液压缸通入压力油后保压测试或者液压缸一端油口接通高压油，同时打开液压缸另一端油口，检查液压缸内部密封效果，如有内漏及时更换液压缸或修复损坏的密封。
2.4液压站辅件故障
（1）冷却器堵塞。液压站常采用板式换热器水冷方式进行换热冷却。在长时间使用过程中，由于循环水内杂质沉淀，换热器内部水垢淤积导致循环冷却水通道堵塞，影响冷却效果。解决对策：定期检查冷却系统换热器进出油口油温差及和冷却水进出口温差，如有异常，及时清理换热器板片内部污垢或更换新备件。
（2）过滤器堵塞。液压油中含有的杂质、铁屑等固体颗粒通过过滤器时吸附在滤芯上，对于泵入口滤芯会造成吸油阻力增大，导致油温升高；液压站循环过滤器滤芯堵塞会造成泵前后压差变大，导致循环泵的负载增加，容积效率降低，机械损耗增加，造成油温升高。解决对策：增加滤芯堵塞报警装置，及时发现滤芯堵塞，控制油品清洁度，选择合适精度滤芯并定期更换。
2.5环境温度的影响
冶金行业的热源较多，很多液压站设置在地下油库，夏季气温较高，如果地下室通风不良导致周围环境温度较高，会引起液压系统有明显的温升。控制措施：做好地下液压站周围自然通风，必要时使用风机强制通风，降低环境温度。
3、结束语
液压系统油温过高,将给液压系统带来许多不良的影响,引起液压系统的一系列故障,因而液压系统的油温应控制在合理的范围。在恒温源液压系统采用了变频控制技术后,利用PLC温度测控器实现控制冷却泵的流量和散热风扇的风量。实现液压系统的恒温调节,提高系统的节能效果和系统自动化水平。
参考文献：
[1]官忠范.压传动系统[M].机械工业出版社,1991
[2]雷秀.节能与液压系统.液压与气动[J],1991,(3):41-42
[3]张建民.智能控制原理及应用[M].冶金工业出版社,2005
[4]王春行.液压控制系统[M].机械工业出版社,2000
[5]黄志坚.液压辅件[M].化学工业出版社,2008
论文作者:张久会
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/1
标签：液压系统论文; 流量论文; 压力论文; 液压缸论文; 液压油论文; 液压论文; 元件论文; 《电力设备》2017年第9期论文;