液壓設(shè)備基于參數(shù)測量的故障診斷系統(tǒng)

  一個液壓系統(tǒng)工作是否正常，關(guān)鍵取決于兩個主要工作參數(shù)，即壓力和流量是否處于正常的工作狀態(tài)，以及系統(tǒng)溫度和執(zhí)行器速度等參數(shù)的正常與否。液壓系統(tǒng)的故障現(xiàn)象是各種各樣的，故障原因也是多種因素的綜合。同一因素可能造成不同的故障現(xiàn)象，而同一故障又可能對應(yīng)著多種不同原因。例如：油液的污染可能造成液壓系統(tǒng)壓力、流量或方向等各方面的故障，這給液壓系統(tǒng)故障診斷帶來極大困難。

  參數(shù)測量法診斷故障的思路是這樣的：任何液壓系統(tǒng)工作正常時，系統(tǒng)參數(shù)都工作在設(shè)計和設(shè)定值附近，工作中如果這些參數(shù)偏離了預(yù)定值，則系統(tǒng)就會出現(xiàn)故障或有可能出現(xiàn)故障，即液壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障的實質(zhì)就是系統(tǒng)工作參數(shù)的異常變化。因此，當液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時，必然是系統(tǒng)中某個元件或某些元件有故障，進一步可斷定回路中某一點或某幾點的參數(shù)已偏離了預(yù)定值。這說明如果液壓回路中某點的工作參數(shù)不正常，則系統(tǒng)已發(fā)生了故障或可能發(fā)生了故障，需維修人員馬上進行處理。這樣在參數(shù)測量的基礎(chǔ)上，再結(jié)合邏輯分析法，即可快速、準確地找出故障所在。參數(shù)測量法不僅可以診斷系統(tǒng)故障，而且還能預(yù)報可能發(fā)生的故障，并且這種預(yù)報和診斷都是定量的，大大提高了診斷的速度和準確性。這種檢測為直接測量，檢測速度快，誤差小，檢測設(shè)備簡單，便于在生產(chǎn)現(xiàn)場推廣使用，適合于任何液壓系統(tǒng)的檢測。測量時既不需停機，又不損壞液壓系統(tǒng)，幾乎可以對系統(tǒng)中任何部位進行檢測，不但可診斷已有故障，而且可進行在線監(jiān)測、預(yù)報潛在故障。

    1．參數(shù)測量法原理

    只要測得液壓系統(tǒng)回路中所需任意點處工作參數(shù)，將其與系統(tǒng)工作的正常值相比較，即可判斷出系統(tǒng)工作參數(shù)是否正常，是否發(fā)生了故障以及故障的所在部位。

    液壓系統(tǒng)中的工作參數(shù)，如壓力、流量、溫度等都是非電物理量，用通用儀器采用間接測量法測量時，首先需利用物理效應(yīng)將這些非電量轉(zhuǎn)換成電量，然后經(jīng)放大、轉(zhuǎn)換和顯示等處理，被測參數(shù)則可用轉(zhuǎn)換后的電信號代表并顯示。由此可判斷液壓系統(tǒng)是否有故障。但這種間接測量方法需各種傳感器，檢測裝置較復雜，測量結(jié)果誤差大、不直觀，不便于現(xiàn)場推廣使用。

    現(xiàn)在介紹一種簡單、實用的液壓系統(tǒng)故障檢測回路。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖A(a)所示。檢測回路通常和被檢測系統(tǒng)并聯(lián)連接，此連接需在被測點設(shè)置圖A(a)所示的雙球閥三通接頭，它主要用于對系統(tǒng)進行不拆卸檢測。它對液壓系統(tǒng)所需點的各種參數(shù)進行直接的快速檢測，不需任何傳感器，它可同時檢測系統(tǒng)中的壓力、流量和溫度3個參數(shù)，而執(zhí)行器的速度和轉(zhuǎn)速則可通過測量出口流量的方法計算得到。例如；只要在泵出口及執(zhí)行器進、出口安裝雙球閥三通，如圖B所示，通過測量1、2、3三點的壓力、流量及溫度值，則可立刻診斷出故障所在的大致部位（泵源、控制傳動部分或執(zhí)行器部分）。增加參數(shù)檢測點，則可縮小故障發(fā)生區(qū)域。

    檢測原理：如圖A(a)所示。系統(tǒng)正常工作時，閥門1開啟，2關(guān)閉，檢測口罩上防塵罩，以防污染。檢測時，只要將檢測回路與檢測口接通，即旋緊活接頭螺紋并打開閥門2。通過調(diào)節(jié)閥門1和溢流閥7即可方便地測出壓力、流量、溫度、速度等參數(shù)。但要求系統(tǒng)配管時，將雙球閥三通在需檢測系統(tǒng)參數(shù)的部位當做接管[見圖A(a)連接]或彎管接頭[見圖A(10)連接]，這樣做既不會增加系統(tǒng)的復雜性，也不會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生明顯影響。

    2．參數(shù)測量方法

    (1)測壓力。如圖A(a)所示，首先將檢測回路的軟管接頭與雙球閥三通螺紋接口旋緊接通；打開球閥2，關(guān)死溢流閥7，切斷回油通道，這時從壓力表4上可直接讀出所測點的壓力值（為系統(tǒng)的實際工作壓力）。

    (2)測流量和溫度。慢慢松開溢流閥7手柄，再關(guān)閉球閥1。重新調(diào)整溢流閥7，使壓力表4讀數(shù)為所測壓力值，此時流量計5讀數(shù)即為所測點的實際流量值。同時溫度計6上可顯示出油液溫度值。

  (3)測轉(zhuǎn)速（速度）。不論泵、液壓馬達或缸，其轉(zhuǎn)速或速度僅取決于2個因素，即流量和它本身的幾何尺寸（排量或面積），所以只要測出液壓馬達或缸的輸出流量（對泵為輸人流量），除以其排量或面積即得到轉(zhuǎn)速或速度值。

    3．結(jié)論

    參數(shù)測量法是一種實用、新型的液壓系統(tǒng)故障診斷方法，它與邏輯分析法相結(jié)合，大大提高了故障診斷的快速性和準確性。首先這種測量是定量的，這就避免了個人診斷的盲目性和經(jīng)驗性，診斷結(jié)果符合實際。其次故障診斷速度快，經(jīng)過幾秒到幾十秒即可測得系統(tǒng)的準確參數(shù)，再經(jīng)維修人員簡單的分析判斷即得到診斷結(jié)果。再者此法較傳統(tǒng)故障診斷法降低系統(tǒng)裝拆工作量一半以上。

    此故障診斷檢測回路具有以下功能。

    (1)能直接測量并直觀顯示液流流量、壓力和溫度，并能間接測量泵、液壓馬達轉(zhuǎn)速。

    (2)可以利用溢流閥對系統(tǒng)中被測部分進行模擬加載，調(diào)壓方便、準確；為保證所測流量準確性，可從溫度表直接觀察測試溫差（應(yīng)不超過士3℃）。

    (3)適應(yīng)于任何液壓系統(tǒng)，且某些系統(tǒng)參數(shù)可實現(xiàn)不停車檢測。

    (4)結(jié)構(gòu)輕便簡單，工作可靠，成本低廉，操作簡便。這種檢測回路將加載裝置和簡單的檢測儀器結(jié)合在一起，可做成便攜式檢測儀，測量快速、方便、準確，適于在現(xiàn)場推廣使用。它為檢測、預(yù)報和故障診斷自動化打下基礎(chǔ)。