工程機械液壓系統(tǒng)現(xiàn)場故障診斷探析

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摘要:工程機械在當(dāng)前的工程施工中已經(jīng)得到了廣泛的使用，并且替代了大量繁重的人力勞動，這對施工企業(yè)來說，是一個重大的進(jìn)步。在工程機械的動力系統(tǒng)中，大部分使用的都是液壓傳動系統(tǒng)，因此，液壓系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)情況決定著整個機械系統(tǒng)運轉(zhuǎn)健康與否，也是施工企業(yè)保持競爭力的重要條件。在實際的施工機械維護(hù)中，由于環(huán)境的不同以及技術(shù)上的限制，往往不能及時發(fā)現(xiàn)機械出現(xiàn)的問題和隱患。因此，本文將分析如何對施工機械的故障進(jìn)行診斷，并提出幾種行之有效的方法，以提高我國的施工企業(yè)在液壓故障診斷與維護(hù)技術(shù)上的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞:工程機械;液壓系統(tǒng);故障;診斷;維護(hù)

0前言

當(dāng)工程機械的液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，主要從以下幾點進(jìn)行思考找出發(fā)生故障的原因:(1)液壓系統(tǒng)的回路出現(xiàn)了問題，與系統(tǒng)的回路間發(fā)生了相互干擾的情況，也有可能是因為某單個元件出現(xiàn)了異常從而引起了故障［1］;(2)液壓設(shè)備組件出現(xiàn)了磨損。這是因為，在一般情況下，工程機械的工作環(huán)境非常惡劣，其運動桿暴露在空氣中，這樣使得運動桿在運動的過程中非常容易遭到空氣中污染物的腐蝕，且由于工作環(huán)境的原因，導(dǎo)套和桿件之間特別容易混入其它的污染物，從而加重組件之間的污染［2］;(3)液壓系統(tǒng)本身的設(shè)計是關(guān)乎其性能的根本。在施工設(shè)備中常見的問題比如封閉性的問題正是因為設(shè)計的不合理的原因造成的。在機械中常見的連接口處沒有密封導(dǎo)致污物容易混入設(shè)備中，這些污物跟隨油進(jìn)入到液壓系統(tǒng)中去，導(dǎo)致了機械設(shè)備的損耗加重，加大發(fā)生故障的頻率。在建筑行業(yè)中，當(dāng)前越來越多的企業(yè)使各種大型的機械設(shè)備，因此，這些設(shè)備的維護(hù)以及檢測是保證它們生命力的重要手段。在機械出現(xiàn)故障之前排除可能的故障因素，以提高機械設(shè)備的工作效率，從而降低企業(yè)的施工成本，增強企業(yè)的競爭力［3］。所以，日常的機械故障診斷和維護(hù)工作是非常重要的，機械設(shè)備的管理人員也因此顯得格外重要，他們懂得機械設(shè)備的維護(hù)知識，能夠掌握故障的診斷技術(shù)是保證設(shè)備能夠正常穩(wěn)定運行的關(guān)鍵所在。

1故障診斷方法

1.1常規(guī)的診斷方法

工程設(shè)備的常用故障診斷方法有模糊診斷法、故障數(shù)分析法等等，無外乎以下幾種組成:(1)對故障知識的獲取既將各種機械專家的知識提取出來，并能夠總結(jié)分析出這些知識作用，保證知識的一致性［4］。(2)故障知識的表達(dá)將知識進(jìn)行框架分類處理，對不同的框架知識之間的層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行問題診斷時，就可能使用這個框架來直觀地得到故障知識的邏輯流程圖。(3)推理機制的實現(xiàn)對于專家在設(shè)備問題的處理上，既要利用他們的知識將所得的結(jié)果轉(zhuǎn)換成能為計算機所用之外，還要做到對設(shè)備故障的推理機制的實現(xiàn)。該推理機制的主要有:①液壓元件故障推理;②液壓回路故障推理［5］。(4)測試、評價和維護(hù)診斷系統(tǒng)使用自然語言，因此它的交互界面非常友好，系統(tǒng)的透明度也較高，也因此用利于知識庫的編寫和迭代［7］。

1.2對換診斷法

在現(xiàn)場維修時，往往缺少相關(guān)的診斷設(shè)備，或者需要診斷的機械設(shè)備較為精密，不能當(dāng)場拆開時，就使用對換診斷法來對機械進(jìn)行故障的排除。這種方法就是將所需要的組件拆下來，把相同的代替品換上，來檢測故障是否排除，并以此作為診斷的論據(jù)。對換診斷法在實際操作時，難度不小，該方法主要適用于體積小、拆分方便的元件，受到機械設(shè)備的構(gòu)造影響較大，溢流閥、單向閥、平衡閥等進(jìn)行故障檢測時，非常地適用［8］。另一方面，對換診斷法可以保護(hù)原來的元件，不會應(yīng)為暴力的拆解導(dǎo)致液壓系統(tǒng)元件損壞。

1.3鐵譜分析與智能技術(shù)結(jié)合的診斷方法

鐵譜分析既對油液的分析，該方法利用潤滑油中帶出來的金屬磨粒信息:氣相色譜、鐵譜、光譜等來進(jìn)行機械狀態(tài)的分析研究，得出機械的磨損情況以及故障的原因和地方［9］。鐵譜分析不用對設(shè)備進(jìn)行拆解，能夠在設(shè)備運轉(zhuǎn)期間進(jìn)行分析，它利用磁場將磨粒從潤滑油中提出來，對提取出來的東西進(jìn)行分析研究，以得出機械的運行磨損的情況［10］。

1.4儀表測量診斷法

隨著ARM嵌入式單片機技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等的不斷發(fā)展，各類檢測儀器得到更好地開發(fā)與應(yīng)用。儀表檢測法也就隨之發(fā)展起來，它是利用對液壓系統(tǒng)測量所得到的信息進(jìn)行判斷檢查，來診斷液壓系統(tǒng)中所出現(xiàn)的故障。通常在現(xiàn)場檢測時，比較容易發(fā)現(xiàn)的是壓力表的異常，這就代表著液壓系統(tǒng)出現(xiàn)了故障。若是要對流量的變化進(jìn)行檢測時，因為流量的變化只能以元件的運行速率來判斷，所以是不準(zhǔn)確的。正因如此，在工程施工現(xiàn)場故障檢測中，一般以測量液壓系統(tǒng)壓力的方式來進(jìn)行異常檢測。

1.5模糊邏輯、ANN及小波分析相融合的診斷法

在診斷突發(fā)性的故障時，可以使用小波分析法。這是因為該方法適用于信號的時頻局部分析，根據(jù)小波變換的數(shù)據(jù)得到信號的奇異點［11］。由于小波的變換模與尺度是負(fù)相關(guān)的，基于這個結(jié)論，對信號進(jìn)行去噪處理。利用這個方法，結(jié)合小波變換的特性，對ANN信息進(jìn)行處理后，明顯增強了噪聲干擾的魯棒性［12］。

2工程機械液壓系統(tǒng)的維護(hù)技術(shù)

2.1研究液壓故障診斷的專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)對液壓系統(tǒng)的故障有著大量的數(shù)據(jù)信息，些故障信息的數(shù)據(jù)都是來自于從業(yè)多年的專家和機械維護(hù)人員。在使用該系統(tǒng)進(jìn)行工程設(shè)備的液壓系統(tǒng)維護(hù)時，工作人員將當(dāng)前設(shè)備系統(tǒng)的運行狀態(tài)錄入專家系統(tǒng)中去，專家系統(tǒng)就會對所輸入的信息進(jìn)行處理分析，再得出維護(hù)的結(jié)果向工作人員展示。如此一來，減少了在設(shè)備維護(hù)時個人主觀判斷的影響，提高設(shè)備維護(hù)的效率，節(jié)省企業(yè)的開支［13］。

2.2防止空氣混入液壓系統(tǒng)

在一般情況下，液壓油中所含有的空氣量在5.8%～8.3%之間。當(dāng)壓力減小時，液壓油中的空氣就會釋放出來，形成的氣泡破裂就會導(dǎo)致液壓元件的氣蝕，并產(chǎn)生噪聲。因此，當(dāng)液壓油中存在過多的空氣時，氣蝕的情況就會加重，增大液壓油的壓縮性，致使設(shè)備在工作時出現(xiàn)不穩(wěn)定、元件爬行不良的現(xiàn)象，降低了設(shè)備的工作效率;另一方面，過多的空氣也會加劇設(shè)備的氧化速度，加快設(shè)備的老化［14］。因此，在維護(hù)時要注意空氣混入液壓油中，在進(jìn)行換油操作時，要按照設(shè)備維護(hù)說明的操作注間事項來進(jìn)行。液壓油泵的吸油管注意保護(hù)，不能暴露在油面以上，對吸油管路進(jìn)行密封;更換油封時，使用有品質(zhì)保證的油封［15］。

2.3液壓油的油溫要適宜

工作溫度為32℃～83℃時，液壓系統(tǒng)的運行能力為最佳。在溫度過高時，液壓油的粘度會下降，出現(xiàn)泄漏等現(xiàn)象;油質(zhì)會因為氧化的加速而發(fā)生變化;油封和高壓的膠管會因此加速老化，生成的渣體等會導(dǎo)致設(shè)備磨損的加劇［16］。為了保護(hù)設(shè)備，液壓油不能長期地過載;保護(hù)散熱器和熱片，防止污染;及時清理灰塵，降低灰塵對散散熱系統(tǒng)的影響;在天氣炎熱的環(huán)境中時，避開高溫的時段。而當(dāng)油溫過低時，油液的粘度就會增大，導(dǎo)致油體的流動性減小，阻力上升，因此，當(dāng)溫度較低時，就需要機器啟動時，空轉(zhuǎn)2min～6min進(jìn)行暖機，等待液壓油的升溫。當(dāng)溫度更低時，暖機的時間就需要適當(dāng)?shù)匮娱L。

2.4防止水混入液壓系統(tǒng)

過多的水會造成液壓元件的損壞，導(dǎo)至油液的乳化變質(zhì)，減小潤滑油的油膜強度，最終致使機械的磨損速度加快。在維護(hù)時，注意保護(hù)設(shè)備，不能將油液混入水分，保護(hù)儲油桶，將油桶倒置存放［17］。一些含水量較大的油液，要進(jìn)行深入的過濾，過濾時，濾紙要及時更換，保證過濾的質(zhì)量。如條件限制不能檢測含水量時，可將油液滴到熱鐵板上，若沒有水蒸汽時，即表明可以使用。

3結(jié)語

本篇文章主要說明了液壓系統(tǒng)故障的幾種檢測方法，這幾種方法在本質(zhì)上是互相聯(lián)系的，它們之間是相互補充、相互配合的關(guān)系。在進(jìn)行大型工程設(shè)備液壓系統(tǒng)的診斷時，這些方法一般會綜合應(yīng)用到診斷過程中去;在對一些中小型的系統(tǒng)進(jìn)行診斷時，就可以使用一到兩種方法進(jìn)行診斷即可。依據(jù)實際的情況選擇對應(yīng)的方法，以達(dá)到全面的工程機械液壓系統(tǒng)的診斷工作，以達(dá)到機械的穩(wěn)定運行，提高穩(wěn)定性和可靠性。另外，對設(shè)備的合理維護(hù)是系統(tǒng)健康運行的重要保證。

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作者：許建偉 單位：昆明冶金高等?？茖W(xué)校實訓(xùn)處