液压泵站异常噪声故障分析

摘要：为保证液压泵站安全、可靠、连续运行和延长使用寿命，经常需要定时和实时采集泵站噪声，并把采集的数据存入泵站运行记录中，用于泵站状态监控或故障时分析。研究表明，液压泵站的噪声频谱是由多次谐波组成的，具有较宽的带宽，而且不同噪声源噪声的频率分布具有很大差异，所以，在对液压泵站进行噪声控制时，首先要识别主要噪声源，然后才能进行有效控制。当前，泵站噪声采集系统一般采用在工控机上安装工业数据采集卡，并使用专用的声级计拾音。

关键词：液压泵站；噪声故障；综合分析

液压泵站是液压系统的重要组成部分，液压站设计和制造是否合理，直接关系到液压站能否正常可靠地工作。文章从液压站的结构人手，分析了由于液压站设计或制造过程中的疏忽造成液压泵异常噪声产生的原因，提出了改进措施。

1液压泵站及其噪声控制系统

液压泵站是液压系统的动力源，它提供满足系统压力和流量需要的压力能，是液压系统的重要组成部分，通常由泵组、油箱组件、温控组件、蓄能器组件和污染控制装置等5个独立的单元组成。

液压泵站噪声包括空气噪声、结构噪声以及流体噪声。其中，最主要的噪声源是液压泵及其驱动设备。此外，几乎所有的液压阀也都是噪声源；液压管路及附件在能量传输过程的同时也传递了噪声，并且由于扰动而在谐振频率上扩大了噪声，也可以认为是噪声源。

当前，液压泵站噪声控制的基本途径有对噪声源的控制、对噪声传播的控制以及对接收体的控制。其中，重点是对其主噪声源——液压泵的控制，此外，液压泵站在设计、制造、改装、使用以及保养时都要对工作介质进行污染控制，才能最终实现液压泵站的低噪声运行。

2液压泵站噪声产生原因

2.1机械振动引起噪声

泵站工作时，电机和液压泵高速旋转，当转动部分不平衡或联轴器加工不当以及安装不当发生偏心时，就会使转动部分产生周期性的不平衡离心力而引起强烈振动。由于这种振动是直接作用在泵站主体上的，就会引起各个部分的机械振动。由于泵站的吸油管和供油管都是金属导管，液压泵的振动必然会传播出去，而且泵站壳体壁薄刚度不足，有3个较大的舱门且固定不牢靠，這样就使其成为机械振动噪声源的主要辐射部位。另外，给电机散热的风扇旋转时和轴承滚动体滚动时也会增加泵站的机械噪声。

2.2液压泵压力脉动引起噪声

液压回路的管道和阀类会将液压泵的脉动油压反射，在回路中产生波动引起液压泵的共振，以至重新使回路受到激振，发出噪声。尤其是液压泵因油液污染等原因而出现柱塞和随动活塞瞬时卡滞时，会加剧供油量脉动使噪声更大。而且，当排油腔排出高压油后，柱塞腔内尚有剩余高压油，这部分高压油与低压腔接通时会突然将能量释放出来而产生噪声。另外，当低压油腔与高压油腔瞬时接通时引起的压力冲击、颠覆力矩的变化以及处于高压区柱塞数目的变化使内部应力变化等也是产生噪声的原因。

2.3液压设备之间存在磨损

在重力的作用下，空气通过泵体内部的漏泄途径通过泵的吸人管漏入油箱，直到液位低于泵体吸人口最低位，使泵的油缸和吸人管路充满空气，若此时启动液压泵，液压泵将该部分空气与液压油一起排入系统，在高压时空气溶入液压油，在低压时又会从液压油中析出，从而产生异常的噪声，只有将溶入空气的液压油全部通过回油流回油箱，液压油中的空气在油箱中全部析出后系统噪声才能消除。

3控制措施

3.1技术控制

1）将泄油管加长，使之出口位于油箱液面之下。以避免油泵壳体与大气相通，造成空气侵入。2）在液压泵的吸入管路上增设阻力较小的单向阀，避免液压泵在停用期间泵体液压油回流。根据维修方案，首先在泄油管与油箱连接的接头下方焊接接头，下方加装500mm、通径为12mm的铜管，铜管出口位于液面以下300mm深度；同时拆卸液压泵的吸人管，在吸入管与吸人滤器之间加装一与吸入管同种通径（DN32）的黄铜弹簧立式止回阀。该阀启阀压力很小，另外由于该阀采用用了NBR橡胶垫片，所以该阀的密封性能很好。

3.2做好数据采集工作

数据采集系统真实记录特定的物理信号，是信号分析与处理的一个重要环节。在许多工业控制与生产状态监控中，都需要对各种物理量进行数据采集与分析。一般基于计算机的数据采集系统包括传感器、信号调理器、数据采集卡和控制软件等。其中数据采集卡是核心部件，需要根据被测量的精度、信号频率范围等具体要求进行选择。目前PC和工控机的独立声卡或板载声卡都包括有晶振、AD/DA转换芯片、数字信号处理芯片及其它辅助电路。根据采样定理，声卡处理信号的上限频率可高达44kHz左右，故声卡是一块性价比非常高的音频数据采集转换卡。在有限条件下，完全可以利用计算机声卡实现噪声数据的采集。

3.3提高液压泵的性能

由于液压泵是泵站的主要噪声源，因此，提高液压泵的性能将是降噪的有效方法。（1）可以采用噪声较小的新型柱塞泵来代替轴向柱塞泵。因为该新型柱塞泵的噪声只有72dB，比工作压力相同的轴向柱塞泵的噪声低得多。（2）改进轴向柱塞泵设计。从目前来看，已经有许多通过改进轴向柱塞泵的内部设计来降低噪声的方法。在配油盘上设置预压缩区和减压区，避免了高、低压油相通时产生的压力冲击，使其噪声明显下降；增加液压泵斜盘和变量部分的结构刚度以减小斜盘振动激发的噪声；将斜盘的耳轴支承改为滑动轴承，在柱塞泵的各缸体上分别设置减压阀，使缸体内外压力相等，可以有效降低噪声。

综上所述，通过对液压泵站噪声控制的研究可知，泵站产生噪声的机理十分复杂，原因很多。所以降低泵站的噪声也就有多种方法，但用什么方法，应根据具体情况而定；而且各种方法都有一定的局限性，有时需要几种方法共同使用才能达到满意的降噪效果。