主頁(yè) > 技術(shù)文章 > 液壓系統(tǒng)故障診斷的實(shí)用方法探析 2024-10-13

液壓系統(tǒng)故障診斷的實(shí)用方法探析

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，即具有廣泛的工藝適應(yīng)性、優(yōu)良的控制性能和較低廉的成本，在各個(gè)領(lǐng)域中獲得愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)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(hù)不當(dāng)，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(jī)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(cè)儀器方便地測(cè)量各種參數(shù)，液壓設(shè)備中，僅靠有限幾個(gè)壓力表、流量計(jì)等來(lái)指示系統(tǒng)某些部位的工作參數(shù)，其他參數(shù)難以測(cè)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(lái)一定困難。
　　在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，由于受生產(chǎn)計(jì)劃和技術(shù)條件的制約，要求故障診斷人員準(zhǔn)確、簡(jiǎn)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(chǎng)的技術(shù)條件，盡可能減少拆裝工作量，節(jié)省維修工時(shí)和費(fèi)用，用最簡(jiǎn)便的技術(shù)手段，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)，準(zhǔn)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(fù)正常運(yùn)行，并力求今后不再發(fā)生同樣故障。
1、液壓傳動(dòng)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(yù)兆，當(dāng)預(yù)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(wú)固定規(guī)律可尋。統(tǒng)計(jì)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(zhǔn)確、方便地診斷故障，必須充分認(rèn)識(shí)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(dòng)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(jī)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(shí)查清液壓系統(tǒng)的各種條件是否符合正常運(yùn)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(cè)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(jìn)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(jìn)行綜合分析、邏輯判斷，減少懷疑對(duì)象逐步逼近，最終找出故障部位。
　　(4) 故障診斷是建立在運(yùn)行記錄及某些系統(tǒng)參數(shù)基礎(chǔ)之上的。建立系統(tǒng)運(yùn)行記錄，這是預(yù)防、發(fā)現(xiàn)和處理故障的科學(xué)依據(jù)；建立設(shè)備運(yùn)行故障分析表，它是使用經(jīng)驗(yàn)的高度概括總結(jié)，有助于對(duì)故障現(xiàn)象迅速做出判斷；具備一定檢測(cè)手段，可對(duì)故障做出準(zhǔn)確的定量分析。
　　(5) 驗(yàn)證可能故障原因時(shí)，一般從最可能的故障原因或最易檢驗(yàn)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：
　　目前查找液壓傳動(dòng)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(guò)觀察、聽、觸摸和簡(jiǎn)單的測(cè)試以及對(duì)液壓系統(tǒng)的理解，憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷故障發(fā)生的原因。當(dāng)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，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(jìn)行邏輯判斷，逐項(xiàng)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(guò)程中要求維修人員具有液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)和較強(qiáng)的分析能力，方可保證診斷的效率和準(zhǔn)確性。但診斷過(guò)程較繁瑣，須經(jīng)過(guò)大量的檢查，驗(yàn)證工作，而且只能是定性地分析，診斷的故障原因不夠準(zhǔn)確。為減少系統(tǒng)故障檢測(cè)的盲目性和經(jīng)驗(yàn)性以及拆裝工作量，傳統(tǒng)的故障診斷方法已遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代液壓系統(tǒng)的要求。
　　近年來(lái)，隨著液壓傳動(dòng)系統(tǒng)向大型化、連續(xù)生產(chǎn)、自動(dòng)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(lái)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(shí)、準(zhǔn)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(duì)液壓油進(jìn)行定量的污染分析和評(píng)價(jià)，做到在線檢測(cè)和故障預(yù)防。再如基于人工智能的專家診斷系斷，它通過(guò)計(jì)算機(jī)模仿在某一領(lǐng)域內(nèi)有經(jīng)驗(yàn)專家解決問(wèn)題的方法。將故障現(xiàn)象通過(guò)人機(jī)接口輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的現(xiàn)象以及知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)，可推算出引起故障的原因，然后通過(guò)人機(jī)接口輸出該原因，并提出維修方案或預(yù)防措施。這些方法給液壓系統(tǒng)故障診斷帶來(lái)廣闊的前景，給液壓系統(tǒng)故障診斷自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)。但這些方法大都需要昂貴的檢測(cè)設(shè)備和復(fù)雜的傳感控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，有些方法研究起來(lái)有一定困難。目前不適應(yīng)于現(xiàn)場(chǎng)推廣使用。下面介紹一種簡(jiǎn)單、實(shí)用的液壓系統(tǒng)故障診斷方法。
2.1 基于參數(shù)測(cè)量的故障診斷系統(tǒng)
　　一個(gè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作是否正常，關(guān)鍵取決于兩個(gè)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(duì)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(lái)極大困難。
　　參數(shù)測(cè)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(shí)，系統(tǒng)參數(shù)都工作在設(shè)計(jì)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(huì)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(shí)質(zhì)就是系統(tǒng)工作參數(shù)的異常變化。因此當(dāng)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，必然是系統(tǒng)中某個(gè)元件或某些元件有故障，進(jìn)一步可斷定回路中某一點(diǎn)或某幾點(diǎn)的參數(shù)已偏離了預(yù)定值。這說(shuō)明如果液壓回路中某點(diǎn)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(jìn)行處理。這樣在參數(shù)測(cè)量的基礎(chǔ)上，再結(jié)合邏輯分析法，即可快速、準(zhǔn)確地找出故障所在。參數(shù)測(cè)量法不僅可以診斷系統(tǒng)故障，而且還能預(yù)報(bào)可能發(fā)生的故障，并且這種預(yù)報(bào)和診斷都是定量的，大大提高了診斷的速度和準(zhǔn)確性。這種檢測(cè)為直接測(cè)量，檢測(cè)速度快，誤差小，檢測(cè)設(shè)備簡(jiǎn)單，便于在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)推廣使用。適合于任何液壓系統(tǒng)的檢測(cè)。測(cè)量時(shí)，既不需停機(jī)，又不損壞液壓系統(tǒng)，幾乎可以對(duì)系統(tǒng)中任何部位進(jìn)行檢測(cè)，不但可診斷已有故障，而且可進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)潛在故障。
　　2.1.1 參數(shù)測(cè)量法原理
　　只要測(cè)得液壓傳動(dòng)系統(tǒng)回路中所需任意點(diǎn)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(cè)量法測(cè)量時(shí)，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(cè)參數(shù)則可用轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)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(cè)量方法需各種傳感器，檢測(cè)裝置較復(fù)雜，測(cè)量結(jié)果誤差大、不直觀，不便于現(xiàn)場(chǎng)推廣使用。
　　本人通過(guò)多年的教學(xué)和生產(chǎn)實(shí)踐，設(shè)計(jì)出一種簡(jiǎn)單、實(shí)用的液壓系統(tǒng)故障檢測(cè)回路。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖1a所示。檢測(cè)回路通常和被檢測(cè)系統(tǒng)并聯(lián)連接，此連接需在被測(cè)點(diǎn)設(shè)置如圖1a所示的雙球閥三通接頭，它主要用于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行不拆卸檢測(cè)。它對(duì)液壓系統(tǒng)所需點(diǎn)的各種參數(shù)進(jìn)行直接的快速檢測(cè)，不需任何傳感器，它可同時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)中的壓力、流量和溫度三個(gè)參數(shù)，而執(zhí)行器的速度和轉(zhuǎn)速則可通過(guò)測(cè)量出口流量的方法計(jì)算得到。例如：只要在泵出口及執(zhí)行器進(jìn)、出口安裝雙球閥三通，如圖2所示，則通過(guò)測(cè)量1、2、3三點(diǎn)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(dòng)部分或執(zhí)行器部分)。增加參數(shù)檢測(cè)點(diǎn)，則可縮小故障發(fā)生區(qū)域。
　　檢測(cè)原理如圖1a所示。系統(tǒng)正常工作時(shí)，閥門1開啟，2關(guān)閉，檢測(cè)口罩上防塵罩，以防污染。檢測(cè)時(shí)，只要將檢測(cè)回路與檢測(cè)口接通，即旋緊活接頭螺紋并打開閥門2 。通過(guò)調(diào)節(jié)閥門1和溢流閥7即可方便地測(cè)出壓力、流量、溫度、速度等參數(shù)。但要求系統(tǒng)配管時(shí)，將雙球閥三通在需檢測(cè)系統(tǒng)參數(shù)的部位當(dāng)作接管(如圖1a連接)或彎管接頭(如圖1b連接，這樣做既不會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，也不會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生明顯影響)來(lái)配置。

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液壓系統(tǒng)故障診斷的實(shí)用方法探析

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