1.故障现象
我公司新装配1台55t伸缩臂履带起重机,在环境温度40°C、地表温度50°C的高温条件下连续试机30min,此后其液压油和发动机冷却液均发生高温故障报警。显示屏显示液压油温度达到120°C,冷却液温度达到105°C,如图1所示。
2.原因分析和故障排查
液压油温度过高与发动机冷却液温度过高产生的原因及排查的部位均不同,因此应分别进行分析和排查。
(1)排查液压油温度过高故障
原因分析液:压油温度数据由安装在液压油箱外侧下部的液压油温度传感器采集,经控制器处理后通过显示屏显示出来,涉及该起重机液压系统和相关电路。为此我们针对该起重机液压系统和相关电路进行分析,找出液压油温度过高的原因,可能有以下5个方面:一是液压管路堵塞,二是液压油过滤器堵塞或者有杂质,三是液压油箱内部缺少液压油或者液压油中含有杂质,四是液压油温传感器损坏,五是连接液压油温度传感器的电路有问题。
故障排查:首先,排查液压管路。如果液压管路堵塞,必将影响该起重机起升、变副和行走速度。为此我们测试该起重机起升、变副和行走速度,发现测试的速度与设计速度并无偏差,这说明液压管路无堵塞。
其次,排查液压油过滤器。我们将液压油过滤器更换新件,经测试发现液压油显示温度仍然过高,由此排除液压油过滤器存在堵塞的可能性。
再次,排查液压油箱及液压油。停机一段时间后,观察液压油箱油位计显示的油位在正常位置;从液压油箱底部取出部分液压油,观察其清澈透明无杂质,可排除液压油不足及被污染的可能性。
然后,排查液压油温度传感器。我们将液压油温传感器更换新件后试机,发现液压油温度显示仍过高,由此排除油温传感器损坏的可能性。
最后,排查液压油温度传感器电路。我们使用万用电表检测液压油温度传感器电路,发现液压油温传感器输出电压为3.5V,与设计值不符(设计电压值为2.5V),因此怀疑与液压油温度传感器串联的200Ω电阻有问题。将该电阻拆下,测量其电阻值仅为120Ω。更换为200Ω电阻后试机,发现液压油显示温度降低到80°C左右,故障现象消失。
(2)排查冷却液温度过高故障
原因分析:发动机冷却液温度数据由安装在发动机外侧、靠近水散热器的冷却液温度传感器采集,冷却液温度传感器的信号由发动机的CAN总线传输,经控制器处理后通过显示屏显示出来,与整机电路无关。为此我们针对该起重机发动机的结构进行分析,找出发动机冷却液温度过高的原因,可能有以下6个方面:一是水散热器中缺少冷却液,二是冷却系统管路有泄漏,三是水散热器散热功能存在问题,四是冷却液温度传感器损坏,五是发动机节温器未打开,六是冷却液温度传感器周边的结构设计有问题。
故障排查:首先,排查水散热器中的冷却液。我们打开水散热器上盖,检查冷却液加入量充足,可排除水散热器缺少冷却液问题。
其次,排查冷却系统管路。我们检查水散热器进水管、出水管以及相关接头,没有发现冷却液泄漏现象,由此排除冷却系统管路存在泄漏问题。
再次,排查水散热器散热功能。若水散热器散热不良,可对液压油冷却器、空气中冷却器产生不良影响。我们检测液压油冷却器、空气中冷却器温度正常,由此说明水散热器功能正常。
接着,排查冷却液温度传感器。我们更换了新的冷却液温度传感器后测试,发现冷却液温度仍然过高,由此排除冷却液温度传感器损坏的可能性。
然后,排查发动机节温器。如果发动机冷却系统的节温器未打开,可造成冷却液温度达到100°C以上,会导致发动机出现过热。我们检查发动机运转正常,将发动机节温器拆除,使冷却液进行大循环,检测冷却液温度显示仍然过高,由此说明节温器正常。
最后,排查冷却液温度传感器周边的结构。从结构上导致水温过高的原因只有通风散热问题,为此我们检查散热器附近的门和风扇。先检查散热器附近门的影响,我们分别对该门打开和关闭状态进行检测,发现其对冷却液温度的影响很小。我们继续检查风扇转速正常,但是发现风扇周边温度很高,于是使用纸片对风扇进行检查,发现风扇存在热风回流问题,如图2所示。由此可判定这是冷却液温度过高的主要原因。
为解决热风回流问题,我们进行了以下改进:在水散热器四周增设挡板和隔热海绵,防止热风回流。改进设计后进行多次试机,效果明显,发动机冷却液温度降到合理范围,故障现象消失。
此次故障诊断,我们通过分析和推理缩小了故障排查范围,在不拆卸大部件和控制器的情况下快速排除了故障,降低了维修成本。