炼钢厂液压柱塞泵维修磨损零件、故障诊断、监督管理

在冶金行业引进的炼钢成套设备中，液压站大都配置欧、美、日等国家生产的高压、大流量液压柱塞泵机组。为防止液压油与液态钢水或高温板坯接触后的不安全，使用的液压介质为价格较低的水乙二醇。在使用及维护中，部分设备管理人员不了解钢厂液压柱塞泵的特性及在线监测方法，也没有建立建全应用于水乙二醇液压泵的点检规章制度，从而造成对柱塞泵使用及管理的误区。

一、液压柱塞泵概述

1、液压柱塞泵结构

泵壳内装有缸体6和配流盘5，缸体内孑L用花键槽与传动轴1联接，并由传动轴带动缸体旋转。在缸体的七个柱塞孑L中各装有一个柱塞7，柱塞的球状头部装在滑靴3的球面凹窝内，并加以铆合，使滑靴和柱塞不会脱离，但可以相对转动。滑靴的端部顶在斜盘2上。

柱塞的球状头部和滑靴的中心处都钻有直径1mm的小通孑L，工作油腔的压力油可以通过小通孔到达柱塞头部和滑靴间以及滑靴和斜盘的相对滑动面之间，起到良好的润滑和静压轴承作用，以减少磨损。液压柱塞泵内部结构当传动轴带动缸体回转时，柱塞在缸体内作往复运动，完成吸油和压油的动作。变量活塞4控制斜盘角度的大小。

2、泵的控制及工作特性

液压柱塞泵具有变量易控制的特点。从泵的功能上分有恒压式、恒功率式、恒流量式、伺服变量式等等，本文主要阐述恒压式变量泵。恒压式变量泵的压力控制系统把液压系统中的压力控制在恒定范围内，泵仅输出所需的流量。

恒压变量柱塞泵控制方式示意泵启动前变量活塞被弹簧压迫拉动斜盘开至最大摆角，泵启动后当压力逐渐升高，增大到泵给定值，滑阀左端的液压推力克服右端的弹簧力而把阀口打开，形成一个有适当开度的可变节流口，利用这个阻力回路可以控制差动变量活塞大端压力。开度增大，压力就升高，当开度大到一定程度时，压力便能推动差动变量活塞，带动斜盘，使角度减小，泵的流量随之减少。

二、液压柱塞泵的磨损情况分析

柱塞泵内的三大摩擦副为缸体配流表面与配流盘、柱塞与缸孑L、滑靴与斜盘。当零件高速转动，金属表面相对运动时，金属与金属之间产生接触摩擦，甚至发生粘结和磨损。同时由于局部高温，造成大尺寸金属氧化物颗粒疲劳剥落，剥落的金属颗粒因无法排出泵壳外而积存在液压泵壳内。因泵壳充满液压油，沉积的金属颗粒与液压油混杂在一起随泵主轴及缸体的转动又在壳体内旋流漂移，造成泵轴承的加剧磨损，使轴承的回转精度降低，破坏了上述三对摩擦副之间的静液压平衡，从而又加速了磨损。

1、初期磨损阶段

泵在制造过程中，各零件金属表面有一定的微观不平度，轴或孑L也存在椭圆度与不直度。在金属表面发生初期相对运动时，泵零件间相对高速运动，此时摩擦副间会产生轻微的摩擦磨损，零件处于初期磨损阶段。

2、正常磨损阶段经过一段时间的磨合，摩擦副间生成新的精度等级更高的粗糙度，磨损速度减慢。进入一段相对比较长的稳定使用阶段。

3、异常磨损阶段在此阶段中，金属材料达到疲劳周期的额定寿命，金属表面产生疲劳层。疲劳层在泵高温高压的使用状态下，金属表层易发生颗粒状脱落，因此，磨损急剧增长，最后导致零件失效。同时泵的三对摩擦副零件之间的磨损，使零件间的缝隙增大，泵内泄漏量随之增多，油温也相应升高。

三、液压泵关键零件的修理

1、配流盘修理

泵出现故障后，会出现泵压力不够或流量不足等现象，主要是因为用油不清洁或气蚀使配流盘磨损、咬毛，引起配流盘与缸体配流面之间配合不贴切，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，研磨可在二级以上精度的平板上进行，以旋磨和直线相结合的方法进行研磨。研磨时对配流盘施加的压力应均匀，防止研磨量大小不一。若配流盘已经严重磨损、烧损、零件已退火发黄，则必须更换配流盘。烧盘的原因是由于缸体和配流盘之间的润滑膜被破坏，而引起金属与金属直接接触。由于缸体和配流盘之间存在着高速旋转运动，直接接触的金属会产生大量的摩擦热，零件因过热而引起金属材料组织的改变，导致零件间咬合、粘结，进一步加剧摩擦与磨损，最后使金属烧坏而无法修复。

2、缸体修理

缸体端面轻微磨损或划伤时，将其放在二级精度以上的研磨台上进行研磨，使平面度达到小于0．005 mm的允差，表面粗糙度为RAO．32。若磨损较为严重，应以缸体外套轴承跑道的端面为基准，将缸体置于平面磨床的工作台下，把磨损或粘坏的痕迹磨去，然后抛光至上述粗糙度。在修理缸体时，柱塞缸的七孔上都有lmm的倒角，该倒角不能被修磨大，如过大则相当于缩短了柱塞孑L的长度，使柱塞的导向力不足，柱塞受侧向力过大，会减少泵的使用寿命，因此，缸口的修复要十分小心，不要刮成大圆角。

3、柱塞与滑靴修理

（1）滑靴

球头配合松动(松靴)柱塞在压油、排油过程中，不断地向滑靴包合处进行松动性冲击，长时间造成滑靴球窝底部沉凹变形和包口材料因刚性不够而松弛变形造成间隙。处理方式采取再次包合的方法，一种方法是用压合胎具在压力机上再次压合；另一种方法是在车床上再次滚压一下。

（2）柱塞圆柱表面咬毛、拉伤

由于液压系统内混入的杂质进入柱塞副表面，或油质下降致使润滑能力降低，会产生柱塞圆柱表面咬毛或拉伤现象。若磨损不太严重，咬毛或拉伤痕迹不深，可采取研磨方式解决。研磨时将一个外套夹同在转动的车床上，在柱塞圆柱上涂抹研磨剂液，并小心插人研磨外套中，适当前后往复运动，以使圆柱面在全长范围内获得均匀、一致的研磨加工尺寸。

（3）柱塞咬死在缸体孔中

由于缸体支承滚柱轴承损坏，卡磨泵内旋转部件，使柱塞咬死。这时必须将缸体等全部重大零件拆下检查，这种损坏零件修复的可能性不大，通常采用更换的方法进行处理，但零件价格昂贵。

（4）滑靴与斜盘的磨损或烧坏

柱塞中心小孑L或滑靴中心小孑L被杂质堵塞而导致磨损或烧坏，轻微者研磨、抛光；较重者先上平磨机磨削，然后研磨抛光；严重者予以更换。

四、液压泵的使用与维护-气蚀及在线冲洗

1、水乙二醇对泵气蚀的加剧及解决

水乙二醇(HFc)与矿物油基液压油相比，粘温特性较差，消除空气和污物的能力也较差，润滑特性也与矿物基液压油相差甚远。水乙二醇中含有45％左右的水，并容纳大量气体，这些气体在大气压下不会析出，但当泵排量增大时，泵吸油口会出现低真空现象，水乙二醇内的气体就会析出。

析出的气体进入到泵配流区域时，在高压油的挤压作用下，气泡爆炸破裂，会对缸体配流面与配流盘造成气蚀(见图3)，气蚀严重时会造成缸体配流面铜层间隔区窜通。大量应用水乙二醇的液压系统，须在柱塞泵吸油口设置螺杆供油泵，通过过滤器供给纯净压力油，使泵的吸油压力工作在0．2MPa至0-3MPa之间，可极大减少气蚀情况的发生。

2、液压柱塞泵的在线冲洗

针对在线使用的液压柱塞泵壳内积存的固体颗粒无法排出等问题，德国力士乐等公司在液压泵壳的两侧设计了用于冲洗装置的冲洗油口，用于定期冲洗泵壳内积存的金属颗粒，同时另一条管路经冲洗口冲洗主轴轴承。冲洗油必须经由过滤比B10≥200的滤芯。

由于泵主轴旋转密封最高耐压0．3MPa，冲洗时须注意泵壳体内压力不得超出0．2MPa。5．3确保液压油液品质良好工作油液品质良好可有效减少液压泵的故障，延长液压泵的使用寿命，从而保证液压系统的正常工作。

保证工作油液的品质良好可采取如下措施：

一是根据情况定期对液压滤芯进行更换，采用过滤比高的高效滤芯；

二是防止工作油液经常处于高温，高温下油液很容易变质和析出杂质，从而影响工作油液的品质；

三是定期检查液压油各项指标并形成制度。

五、液压泵故障现场点检及诊断方法

1、五感诊断方法

柱塞泵故障诊断最为常用的方法是五感判断法。这种方法要求维修人员具有丰富的维修经验、良好的专业知识积累。方法包括查看设备的外观是否良好、听设备运转的声音是否正常、触摸设备的表面是否有振动、温度是否正常。通过五感诊断方法对一些简单的故障进行诊断，通过这些表象表现出来的问题，设定更加全面的诊断方案。

2、状态监控方法

柱塞泵是在液压系统中工作，因此，单独对柱塞泵进行监控是不够的，还需要对与柱塞泵运行相关的因素进行监控。主要是液压油的压力、流量、电动机电流和泵体温度等。测量泵壳温度，温度高说明液压柱塞泵内泄漏量大，泵内摩擦副间隙增大会造成压力油泄漏，泄漏的压力油产生热能导致泵温度升高。

如果泵内轴承疲劳磨损，轴承发热并伴有杂音，热量就在泵壳外表处显现出来。发热情况可用“红外线电子测温仪”检测，问题泵壳表面温度会比正常工作的泵壳温度高。点检人员应定期检测泵主轴外部、泵壳体中部、泵后盖处等温度并制作表格标出温度记录，便于对泵故障做出正确的判断。

3、液压柱塞泵的监督管理

设立专业的设备监督人员，行使对设备运行、保养、维修全过程的监督，使设备的维修管理科学压设备稳定运行奠定了基础。化、数字化，实现设备运行“零故障”。

六、结语

通过对水乙二醇介质液压柱塞泵的磨损原因分析、故障诊断处理，使液压系统设备维护使用水平有了很大提高，确保了液压泵的正常工作，为炼钢厂液压系统设备稳定运行奠定了基础。