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(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，必然是系統(tǒng)中某個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(jī)，又不損壞液壓系統(tǒng)，幾乎可以對系統(tǒng)中任何部位進(jìn)行檢測，不但可診斷已有故障，而且可進(jìn)行在線監(jiān)測、預(yù)報(bào)潛在故障。

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(diǎn)處工作參數(shù)，讓其與系統(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)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)把這些非電量轉(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(fù)雜，測量結(jié)果誤差大、不直觀，不便于現(xiàn)場推廣使用。

通過多年的教學(xué)和生產(chǎn)實(shí)踐，設(shè)計(jì)出一種簡單、實(shí)用的液壓系統(tǒng)故障檢測回路。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(diǎn)設(shè)置的雙球閥三通接頭，它主要用于對系統(tǒng)進(jìn)行不拆卸檢測。它對液壓系統(tǒng)所需點(diǎn)的各種參數(shù)進(jìn)行直接的快速檢測，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(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，則通過測量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、控制傳動部分或執(zhí)行器部分）。增加參數(shù)檢測點(diǎn)，則可縮小故障發(fā)生區(qū)域。

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，只要把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，把雙球閥三通在需檢測系統(tǒng)參數(shù)的部位當(dāng)作接管或彎管接頭來配置。

參數(shù)測量方法

第1步：測壓力，首先把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3，切斷回油通道，這時從壓力表上可直接讀出所測點(diǎn)的壓力值（為系統(tǒng)的實(shí)際工作壓力）。

第2步：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(jì)5讀數(shù)即為所測點(diǎn)的實(shí)際流量值。同時溫度計(jì)6上可顯示出油液溫度值。

第3步：測轉(zhuǎn)速（速度）——不論泵、馬達(dá)或缸其轉(zhuǎn)速或速度僅取決于兩個因素，即流量和它本身的幾何尺寸（排量或面積），所以只要測出馬達(dá)或缸的輸出流量（對泵為輸入流量），除以其排量或面積即得到轉(zhuǎn)速或速度值。

2.2參數(shù)測量法實(shí)例

此系統(tǒng)在調(diào)試中出現(xiàn)以下現(xiàn)象：泵能工作，但供給合模缸和注射缸的高壓泵壓力上不去（壓力調(diào)至8.0Mpa左右，再無法調(diào)高），泵有輕微的異常機(jī)械噪聲，水冷系統(tǒng)工作，油溫、油位均正常，有回油。

從回路分析故障有以下可能原因：

（1）溢流閥故障?？赡茉颍赫{(diào)整不正確，彈簧屈服，阻尼孔堵塞，滑閥卡住。

（2）電液換向閥或電液比例閥故障?？赡茉颍簭?fù)位彈簧折斷，控制壓力不夠，滑閥卡住，比例閥控制部分故障。

（3）液壓泵故障。可能原因：泵轉(zhuǎn)速過低，葉片泵定子異常磨損，密封件損壞，泵吸入口進(jìn)入大量空氣，過濾器嚴(yán)重堵塞。

故障診斷方法

（1）應(yīng)用傳統(tǒng)的邏輯分析逐步逼近法。需對以上所有可能原因逐一進(jìn)行分析判斷和檢驗(yàn)，最終找出故障原因和引起故障的具體元件。此法診斷過程繁瑣，須進(jìn)行大量的裝拆、驗(yàn)證工作，效率低，工期長，并且只能是定性分析，診斷不夠準(zhǔn)確。

（2）應(yīng)用基于參數(shù)測量的故障診斷系統(tǒng)。只需在系統(tǒng)配管時，在泵的出口a、換向閥前b及缸的入口c三點(diǎn)設(shè)置雙球閥三通，則利用故障診斷檢測回路，在幾秒鐘內(nèi)即可把系統(tǒng)故障限制在某區(qū)域內(nèi)并根據(jù)所測參數(shù)值診斷出故障所在。檢測過程如下：

（a）把故障診斷回路與檢測口a接通，打開球閥2并旋松溢流閥7，再關(guān)死球閥1，這時調(diào)節(jié)溢流閥7即可從壓力表4上觀察泵的工作壓力變化情況，看其是否能超過8.0Mpa并上升至所需高壓值。若不能則說明是泵本身故障，若能說明不是泵故障，則應(yīng)繼續(xù)檢測。

（b）若泵無故障，則利用故障診斷回路檢測b點(diǎn)壓力變化情況。若b點(diǎn)工作壓力能超過8.0Mpa并上升至所需高壓值，則說明系統(tǒng)主溢流閥工作正常，需繼續(xù)檢測。

若溢流閥無故障，則通過檢測c點(diǎn)壓力變化情況即可判斷出是否換向閥或比例閥故障。

通過檢測最終故障原因是葉片泵內(nèi)漏嚴(yán)重所引起。拆卸泵后方知，葉片泵定子由于滑潤不良造成異常磨損，引起內(nèi)漏增大，使系統(tǒng)壓力提不高，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)是由于水冷系統(tǒng)的水漏入油中造成油乳化而失去潤滑作用引起的。