起重机顶升系统故障原因分析及处理措施研究

摘要：在对塔式起重机液压顶升系统工作原理进行简单分析后，对起重机顶升系统故障产生的主要原因进行了认真分析研究。最后，结合自我工作经验，对塔式起重机液压顶升系统故障的预防措施进行了认真归纳总结和分析研究。

关键词：塔式起重机顶升系统故障预防处理措施

塔式起重机是高层建筑施工垂直运输非常重要的动力载体。目前，在国内外高层建筑施工过程中几乎均采用装有顶升系统的自升式塔式起重机来进行垂直方向的施工原材料和设备的运输，大大提高了施工效率水平。从大量实际工作经验可知，塔式起重机在实际施工过程中具有以下多个方面的优点：(1)能随建筑物的升高而不断升高，对于高层建筑物施工运输适应性非常强；(2)塔式起重机在建筑物基础施工阶段就能根据工程需要现场安装使用，可以有效提高施工机械的综合使用效率，缩短施工工期，提高了施工生产效率；(3)塔式起重机相对于整个施工场地而言其几乎不占用或只占用非常小的场地，非常适合于施工场地较为狭窄的“插入式”高层复杂建筑工程；(4)塔式起重机采用自行升高模式，可以有效简化安装程序，同时也可以避免很大的安装应力，也就是其支撑结构相对较为简明，无需做得很笨重，大量节约了起重机安装成本；(5)安装和拆卸较为便捷。起重机液压顶升系统综合性能水平的高低，以及能否发挥出其正常工作性能，对工程施工质量和安全水平会带来直接的影响。也就是说，顶升系统是塔式起重机等特种施工设备的核心机构，对于广大操作维护人员而言，不仅要懂得顶升系统的工作原理，同时还要掌控机器设备的操作维护技术要点，并能及时排查使用中存在的故障问题，避免设备可能出现的安全事故，就显得非常重要了。

1、塔式起重机液压顶升系统工作原理

塔式起重机液压顶升系统主要由油箱、电机、油泵、溢流安全阀、换向阀、压力表、平平衡调节阀、管路、以及其它附属零件结构共同组成，其具体工作原理简图如图1所示：

1-油箱2、3-滤油器4-液压油泵 5-交流电动机6-安全溢流阀7-油压表 8-手动换向器9-胶管 10-平衡调节阀 11-液压缸12-液位液温计 13-空气过滤器

从图1可知，通过交流电动机是整个顶升系统的动力载体，其驱动液压油泵，将电能转化成液压油的压能，然后经控制阀驱动液压缸将油中压能转变成起动机运输所需的机械能驱动运输负载。也就是说，当开动交流电动机使定时系统中的液压缸工作后，就会顶起塔式起重机上部，再操作顶升系统来支撑上部的重量，然后收回液压缸，再次将重物顶起，这样通过上述两次工作行程后，正常情况就能使塔帽与塔身基础脱开，继而完成了一个顶升工作循环。起重机液压顶升系统通常采用双向回油节流调节控制系统，能够有效地控制起重机塔帽顶升和回缩的速率，同时在油路中还装有对应的液压锁或限速锁，可以确保液压缸在工作中根据施工现场实际需要随时停留在任意位置，避免出现由于瞬间停电或空气开关偶然脱扣引起塔帽自行下滑而带来的安全危险。从相关技术规范标准可知，在正常运行工况条件下，起重机顶升控制系统应可监测由于温度变化等造成压力增大等不安全因素对顶升系统带来的破坏问题。起重机液压顶升系统还应设置防止过载和液压冲击的安全防护装置，其中安全溢流阀按照规定要求其调定压力应不大于起重机液压顶升系统额定工作压力的110%，同时起重机液压系统的额定工作压力应不大于液压油泵的额定出力。在顶升运输作业前，一定要结合设备的实际情况和操作规程，在调定好顶升系统中安全溢流阀的工作压力后，方能投入使用。

2、起重机顶升系统故障产生的主要原因分析

从大量的实际工作经验可知，超量内泄漏引起油压出现异常是导致液压顶升系统出现的主要原因。从图1可知，在液压传动系统中出现内泄漏是不可避免的现象，但若设备的内泄漏超过额定允许范围时，起动机液压顶升系统就会出现运转异常、工作性能降低、磨损严重寿命缩短，甚至出现“误动”、“拒动”等不利工况，导致系统出现失灵引起严重的事故发生。为了保证起动机液压顶升系统具有较好的功能性能，在结构设计时除靠相对运动件间隙密封外，还需根据结构功能特性设计完善的密封结构。从理论分析和大量现场实际工作经验可知，起重机液压顶升系统发生超量内泄漏异常的主要原因包括油液污染、液压冲击、油液发热三个方面的因素。

2.1油液污染

起重机顶升系统在运作过程中，当油液中存在固体污染物时，就会随液流流入到运动结构间隙内，从而引起运作结构零件表面出现污染磨损等不利现象。随运动元件表面的进一步磨损，其运动间隙将会进一步扩大，从而导致系统内泄漏大大增加。液压元件的磨损速度和程度主要取决于本身对污染颗粒物磨损的敏感度和污染颗粒物的外形尺寸与浓度。当起重机液压顶升系统中的油液污染颗粒物超过元件的临界颗粒尺寸时，元件就会发生严重的磨损，从而大大降低其综合性能。因此，在起动机液压顶升系统中，元件污染磨损的临界颗粒尺寸不仅是评定元件综合耐污性能的重要考核指标，也是设置液压系统油过滤子系统技术指标的重要参考依据。从大量实际工作经验发现，很多施工现场的起动机由于缺乏有效的检修维护制度，没有装设滤油器或没有经过反复验收装设合适的滤油器，导致滤油精度偏低，使固体污染颗粒物不能得到有效控制，造成顶升系统油液污染十分严重，加快了系统相对运动结构间的磨损速率，使内泄漏量大大超过运行范围，造成液压顶升系统出现严重的故障。

2.2液压冲击

液压冲击是起重机实际工作中造成超量泄漏非常突出的影响因素。违章操作、不正常操作等是实际顶升过程中，产生较大液压冲击的主要原因。由于阀类不正常操纵等会引起液压系统中的液流流动发生急剧变化，从而造成这部分液流的动力能转变为压力能直接作用在液压系统中，造成系统油压发生急剧变化，有是瞬时压力可能达到系统正常运行压力的2～3倍以上，使整个顶升系统发生振动、噪声、连接结构松动、密封件损坏，甚至还可能使机件或油管发生破坏等故障。在液压系统中，当压力增高幅值与冲击波速度变化和液流流速间成正比关系，也就是说当很高冲击波波速和液流流速发生突然改变时，必然会引起液压系统中压力的剧增。也就是说由于液压冲击引起的油压力升高，而使系统泄漏增加是引起起重机顶升系统故障的非常重要的因素之一。

2.3油液发热

液压顶升系统由于发热引起的内泄漏主要是由于系统中的油液粘度下降、击引起压力增高、以及油液长期使用老化变质、密封材料硬化膨胀等所致。起重机顶升系统中，当油液温度超过 60℃时，油液粘度就会大大下降，加速油液变质，从而增大顶升系统的内泄漏。从大量实际工作经验可知，当顶升系统的油温升高到8℃时，液压油的综合性能会大大降低，综合寿命则会降低一半，如：对于20号液压油而言，由20℃升高到80℃时，由于液压油粘度降低则顶升系统的泄漏量将会增加21.4倍；对于粘度较大的30号液压油而言，其泄漏量将会增加13.3倍。另外，当液压油温度升高时，其分子运动速度会加快，分子间正常间隙会变小，容易使系统相关结构元件出现变形发卡等增加磨损程度，最终使整个系统结构间隙增加更大，泄漏量也相应大大增加，增大了起重机液压顶升系统故障发生率。

3、塔式起重机液压顶升系统故障预防措施

3.1认真进行操作前检查

起重机在顶升操作前，首先应检查系统各联接油管接头联接是否正确可靠，液压缸两端的销轴是否销好，液压缸缸体安装是否处于垂直状态。对于长期搁置后恢复使用的起重机，还应检查双向液压锁相关联接头和软管是否存在松动、老化开裂等不利现象。在每次启动交流油泵电机前，应核查液压顶升系统油箱中的存油量是否处于油标正常允许范围，如油位低于油标限制范围时，应立即进行加油，避免出现油泵吸空烧坏等不利现象。在启动油泵前，应将手动换向器置于中间位置，使系统处于中位卸荷状态，然后采用点对点的起动方式观察电机旋转方向与实际标识是否匹配，如果反向应通过改变电源接线方式等加以调整。并重复若干次起动试验，待整个顶升系统无不正常振动和噪音后，方可以投入到实际施工过程中。建立完善的起重机液压顶升系统技术资料档案，对液压系统运行性能和故障情况进行详细记录，加强系统维护保养力度，对易损的核心部件要配备完善的更换系统，进行定期更换，确保整个顶升系统具有较高的性能水平。

3.2液压油污染的控制

定期或不定期检查顶升系统的油箱，做好油箱及周围的卫生保洁工作，确保液压油始终保持正常的油面和清洁度。在向油箱中添加液压油时，其油质必须经过严格的核查和过滤后才能加入。液压系统中的滤油器应根据相关制度要求进行定期清洗，去除过滤网上存在的杂质，如果滤油器出现损坏等不利现象时应立即进行更换处理。起重机在实际使用过程中，为了提高顶升系统的综合使用性能，液压元件不要轻易拆卸，如果发生堵塞问题时，应采用煤油等进行彻底清洗处理。

3.3液压冲击和系统发热的控制

在施工现场，当发现起重机顶升系统出现顶升速度变慢或顶不动时，不应采取快速扳动换向阀的操纵杆等违规操作。而应在顶升前使泵站空转一定时间，观察整个液压系统的压力有无异常，也可使油温升到正常温度进行观察。如发现液压系统油压无异常时，可以缓慢操纵换向阀进行顶升操作；如存在异常，这需要把故障排除后方能继续进行顶升操作。通过合理的操作，不仅可以使起重机液压顶升系统具有较高性能水平，同时还可以延长液压顶升系统的综合使用寿命。

4、结语

起重机顶升系统出现故障的原因是多种多样的，大多可以归结为顶升系统泄漏超量问题。在顶升系统故障处理过程中，不能单纯的采取消极的密封处理措施，而要从起重机整个顶升系统功能结构出发，通过加强设备技术维护管理力度，提高操作人员作业水平等技术措施，从总体上消除液压系统泄漏超量问题，确保起重机顶升系统具有较高性能水平，推动工程高效、优质、快速的建设发展。

参考文献

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