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液壓系統(tǒng)故障診斷的實用方法探析

液壓傳動系統(tǒng)由于其獨特的優(yōu)點,即具有廣泛的工藝適應性、優(yōu)良的控制性能和較低廉的成本,在各個領(lǐng)域中獲得愈來愈廣泛的應用。但由于客觀上元、輔件質(zhì)量不穩(wěn)定和主觀上使用、維護不當,且系統(tǒng)中各元件和工作液體都是在封閉油路內(nèi)工作,不象機械設(shè)備那樣直觀,也不象電氣設(shè)備那樣可利用各種檢測儀器方便地測量各種參數(shù),液壓設(shè)備中,僅靠有限幾個壓力表、流量計等來指示系統(tǒng)某些部位的工作參數(shù),其他參數(shù)難以測量,而且一般故障根源有許多種可能,這給液壓系統(tǒng)故障診斷帶來一定困難。
  在生產(chǎn)現(xiàn)場,由于受生產(chǎn)計劃和技術(shù)條件的制約,要求故障診斷人員準確、簡便和高效地診斷出液壓設(shè)備的故障;要求維修人員利用現(xiàn)有的信息和現(xiàn)場的技術(shù)條件,盡可能減少拆裝工作量,節(jié)省維修工時和費用,用最簡便的技術(shù)手段,在盡可能短的時間內(nèi),準確地找出故障部位和發(fā)生故障的原因并加以修理,使系統(tǒng)恢復正常運行,并力求今后不再發(fā)生同樣故障。
1、液壓傳動系統(tǒng)故障診斷的一般原則:
  正確分析故障是排除故障的前提,系統(tǒng)故障大部分并非突然發(fā)生,發(fā)生前總有預兆,當預兆發(fā)展到一定程度即產(chǎn)生故障。引起故障的原因是多種多樣的,并無固定規(guī)律可尋。統(tǒng)計表明,液壓系統(tǒng)發(fā)生的故障約90%是由于使用管理不善所致為了快速、準確、方便地診斷故障,必須充分認識液壓故障的特征和規(guī)律,這是故障診斷的基礎(chǔ)。
  以下原則在故障診斷中值得遵循:
  (1) 首先判明液壓傳動系統(tǒng)的工作條件和外圍環(huán)境是否正常需首先搞清是設(shè)備機械部分或電器控制部分故障,還是液壓系統(tǒng)本身的故障,同時查清液壓系統(tǒng)的各種條件是否符合正常運行的要求。
    (2) 區(qū)域判斷根據(jù)故障現(xiàn)象和特征確定與該故障有關(guān)的區(qū)域,逐步縮小發(fā)生故障的范圍,檢測此區(qū)域內(nèi)的元件情況,分析發(fā)生原因,最終找出故障的具體所在。
  (3) 掌握故障種類進行綜合分析 根據(jù)故障最終的現(xiàn)象,逐步深入找出多種直接的或間接的可能原因,為避免盲目性,必須根據(jù)系統(tǒng)基本原理,進行綜合分析、邏輯判斷,減少懷疑對象逐步逼近,最終找出故障部位。
  (4) 故障診斷是建立在運行記錄及某些系統(tǒng)參數(shù)基礎(chǔ)之上的。建立系統(tǒng)運行記錄,這是預防、發(fā)現(xiàn)和處理故障的科學依據(jù);建立設(shè)備運行故障分析表,它是使用經(jīng)驗的高度概括總結(jié),有助于對故障現(xiàn)象迅速做出判斷;具備一定檢測手段,可對故障做出準確的定量分析。
  (5) 驗證可能故障原因時,一般從最可能的故障原因或最易檢驗的地方開始,這樣可減少裝拆工作量,提高診斷速度。
2、故障診斷方法:
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液壓傳動系統(tǒng)故障的傳統(tǒng)方法是邏輯分析逐步逼近斷。此法的基本思路是綜合分析、條件判斷。即維修人員通過觀察、聽、觸摸和簡單的測試以及對液壓系統(tǒng)的理解,憑經(jīng)驗來判斷故障發(fā)生的原因。當液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,故障根源有許多種可能。采用邏輯代數(shù)方法,將可能故障原因列表,然后根據(jù)先易后難原則逐一進行邏輯判斷,逐項逼近,最終找出故障原因和引起故障的具體條件。
  此法在故障診斷過程中要求維修人員具有液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)知識和較強的分析能力,方可保證診斷的效率和準確性。但診斷過程較繁瑣,須經(jīng)過大量的檢查,驗證工作,而且只能是定性地分析,診斷的故障原因不夠準確。為減少系統(tǒng)故障檢測的盲目性和經(jīng)驗性以及拆裝工作量,傳統(tǒng)的故障診斷方法已遠不能滿足現(xiàn)代液壓系統(tǒng)的要求。
  近年來,隨著液壓傳動系統(tǒng)向大型化、連續(xù)生產(chǎn)、自動控制方向發(fā)展,又出現(xiàn)了多種現(xiàn)代故障診斷方法。如鐵譜技斷,可從油液中分離出來的各種磨粒的數(shù)量、形狀、尺寸、成分以及分布規(guī)律等情況,及時、準確地判斷出系統(tǒng)中元件的磨損部位、形式、程度等。而且可對液壓油進行定量的污染分析和評價,做到在線檢測和故障預防。再如基于人工智能的專家診斷系斷,它通過計算機模仿在某一領(lǐng)域內(nèi)有經(jīng)驗專家解決問題的方法。將故障現(xiàn)象通過人機接口輸入計算機,計算機根據(jù)輸入的現(xiàn)象以及知識庫中的知識,可推算出引起故障的原因,然后通過人機接口輸出該原因,并提出維修方案或預防措施。這些方法給液壓系統(tǒng)故障診斷帶來廣闊的前景,給液壓系統(tǒng)故障診斷自動化奠定了基礎(chǔ)。但這些方法大都需要昂貴的檢測設(shè)備和復雜的傳感控制系統(tǒng)和計算機處理系統(tǒng),有些方法研究起來有一定困難。目前不適應于現(xiàn)場推廣使用。下面介紹一種簡單、實用的液壓系統(tǒng)故障診斷方法。
2.1 基于參數(shù)測量的故障診斷系統(tǒng)
  一個液壓傳動系統(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,而且還能預報可能發(fā)生的故障,并且這種預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、預報潛在故障。
  2.1.1 參數(shù)測量法原理
  只要測得液壓傳動系統(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。
  本人通過多年的教學和生產(chǎn)實踐,設(shè)計出一種簡單、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1a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)置如圖1a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、流量和溫度三個參數(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2所示,則通過測量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1a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)的部位當作接管(如圖1a連接)或彎管接頭(如圖1b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)來配置。

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