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2024年7月18日

液压系统过热的主要原因

液压系统过热按原因分为两类:设计缺陷引起的过热,以及液压元件故障或操作不当引起的过热。相应地,……

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Main Causes of Hydraulic System Overheating

流体动力可持续发展卓越奖

中文翻译(专业液压工程版)

液压系统过热按原因分为两类:设计缺陷导致的过热,以及液压元件故障或操作不当引起的过热。相应地,排查方法也各不相同。

1. 设计不当引起的过热及解决对策

(1)液压油牌号选用不当

液压油选用不当可能导致系统过热。系统在油温较低时运行正常,但长时间运行后油温上升,油液粘度下降,导致内泄漏增加。泄漏增加进一步推高油温,形成恶性循环。
解决办法:根据系统负载和正常工作温度要求,选择适当粘度的液压油。

(2)油箱设计不合理,散热能力降低

液压油箱主要用于储存油液,同时具有散热、杂质沉淀和水分分离功能。油箱设计缺陷表现在两个方面:
首先,油箱容积不足。混凝土泵作为移动液压设备,通常采用油箱容积约等于液压泵流量,导致散热面积和储油能力有限。
其次,结构设计不合理。吸油管和回油管口距离过近,且中间没有隔板。这缩短了液压油的冷却循环和杂质沉淀路径。极端情况下,大部分回油直接流入吸油管,影响散热并升高油温。
解决办法:适当增大油箱容积至泵流量(Q)的1.25~1.5倍。加大吸油管和回油管口之间的距离,并在中间安装隔板,以保证足够的散热能力。

(3)冷却流量不足和冷却器安装不当

混凝土泵采用风冷或水冷,以风冷为主。由于耐压要求,部分冷却器安装在搅拌系统的油路上,仅冷却该子系统的液压油。搅拌系统流量小,导致整体冷却性能差,系统过热。
解决办法:
  1. 采用独立冷却回路,提高冷却效率。

  2. 将冷却器安装在主泵油路上,增加冷却流量。需注意两个关键点:

  • 冷却风扇必须保持适当的转速;转速过低会降低冷却性能。风扇可由电动机驱动,或在主回路上安装低压驱动电机,使转速与冷却流量匹配。这也能减轻主回路压力冲击对冷却器耐压性的影响。

  • 如果使用电驱动风扇,在油路上与冷却器并联安装低压溢流阀或单向阀,以对主回路压力冲击提供过压保护。

(4)液压元件选用不当

混凝土泵液压系统为高压大流量系统。如果方向阀、溢流阀、顺序阀等关键元件与大流量需求不匹配,阀口流速过高会导致较大压力损失和温升。
解决办法:根据最高工作压力、最大流量和压力流量调节范围严格选用元件。尽量减少阀口压力损失,避免因元件规格不当导致过热。

(5)管路设计与安装缺陷

管路设计与安装至关重要。管径须根据工作压力和流量严格确定。管径过小导致流速过高和严重压力损失,压力能转化为热能。此外,安装时应避免管路过于密集和急弯,以免阻碍自然散热并导致局部压力损失和过热。

2. 操作不当或元件故障引起的过热及解决对策

(1)油箱油位过低

运行期间定期监控液压油位,保持其在规定范围内以确保散热。一旦油位低于最低标记,立即补油。

(2)冷却器冷却性能下降

a) 内部堵塞或表面污染

冷却器内部堵塞或表面污物会触发安全装置,降低流通能力和换热效率。通风不良也会削弱冷却性能。
解决办法:定期检查并清除堵塞物,定期清理表面污物,保持冷却器通畅清洁。

b) 安全阀或单向阀开启压力不正确

如果保护装置的开启压力设定低于标准值,即使冷却器未堵塞,阀门也会异常开启,导致溢流,减少冷却流量。
解决办法:调试前校准开启压力至规定值,运行期间定期检查和重新校准。

(3)液压系统压力调节不当

安全阀、溢流阀和顺序阀对正常运行至关重要。
  • 安全阀压力设定过低会导致频繁开启和溢流损失,引起过热。

  • 压力设定过高会增加内泄漏,进一步提高温度。

解决办法:根据系统负载计算并正确调节阀压力,使系统在额定压力范围内运行。
对于泵送系统闭式主回路,必须设置热交换回路。应特别注意该回路中溢流阀的设定:
  • 压力过低会增加泵送缸的换向冲击。

  • 压力过高会导致大量溢流损失和过高温升。

热交换回路溢流阀推荐设定压力为1.0~1.5 MPa,泵送系统补油回路工作压力为2.5 MPa。

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