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          行業新聞

          液壓系統故障診斷的實用方法探析

            液壓傳動系統由于其獨特的優點,即具有廣泛的工藝適應性、優良的控制性能和較低廉的成本,在各個領域中獲得愈來愈廣泛的應用。但由于客觀上元、輔件質量不穩定和主觀上使用、維護不當,且系統中各元件和工作液體都是在封閉油路內工作,不象機械設備那樣直觀,也不象電氣設備那樣可利用各種檢測儀器方便地測量各種參數,液壓設備中,僅靠有限幾個壓力表、流量計等來指示系統某些部位的工作參數,其他參數難以測量,而且一般故障根源有許多種可能,這給液壓系統故障診斷帶來一定困難。
            在生產現場,由于受生產計劃和技術條件的制約,要求故障診斷人員準確、簡便和高效地診斷出液壓設備的故障;要求維修人員利用現有的信息和現場的技術條件,盡可能減少拆裝工作量,節省維修工時和費用,用最簡便的技術手段,在盡可能短的時間內,準確地找出故障部位和發生故障的原因并加以修理,使系統恢復正常運行,并力求今后不再發生同樣故障。
            1 液壓系統故障診斷的一般原則
            正確分析故障是排除故障的前提,系統故障大部分并非突然發生,發生前總有預兆,當預兆發展到一定程度即產生故障。引起故障的原因是多種多樣的,并無固定規律可尋。統計表明,液壓系統發生的故障約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律,這是故障診斷的基礎。
            以下原則在故障診斷中值得遵循:
            (1) 首先判明液壓系統的工作條件和外圍環境是否正常 需首先搞清是設備機械部分或電器控制部分故障,還是液壓系統本身的故障,同時查清液壓系統的各種條件是否符合正常運行的要求。
            (2) 區域判斷 根據故障現象和特征確定與該故障有關的區域,逐步縮小發生故障的范圍,檢測此區域內的元件情況,分析發生原因,最終找出故障的具體所在。
            (3) 掌握故障種類進行綜合分析 根據故障最終的現象,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,必須根據系統基本原理,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參數基礎之上的。建立系統運行記錄,這是預防、發現和處理故障的科學依據;建立設備運行故障分析表,它是使用經驗的高度概括總結,有助于對故障現象迅速做出判斷;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
            目前查找液壓系統故障的傳統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的理解,憑經驗來判斷故障發生的原因。當液壓系統出現故障時,故障根源有許多種可能。采用邏輯代數方法,將可能故障原因列表,然后根據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基礎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。為減少系統故障檢測的盲目性和經驗性以及拆裝工作量,傳統的故障診斷方法已遠不能滿足現代液壓系統的要求。
            近年來,隨著液壓系統向大型化、連續生產、自動控制方向發展,又出現了多種現代故障診斷方法。如鐵譜技斷,可從油液中分離出來的各種磨粒的數量、形狀、尺寸、成分以及分布規律等情況,及時、準確地判斷出系統中元件的磨損部位、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域內有經驗專家解決問題的方法。將故障現象通過人機接口輸入計算機,計算機根據輸入的現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故障診斷帶來廣闊的前景,給液壓系統故障診斷自動化奠定了基礎。但這些方法大都需要昂貴的檢測設備和復雜的傳感控制系統和計算機處理系統,有些方法研究起來有一定困難。目前不適應于現場推廣使用。下面介紹一種簡單、實用的液壓系統故障診斷方法。
          2.1 基于參數測量的故障診斷系統
            一個液壓系統工作是否正常,關鍵取決于兩個主要工作參數即壓力和流量是否處于正常的工作狀態,以及系統溫度和執行器速度等參數的正常與否。液壓系統的故障現象是各種各樣的,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壓力、流量或方向等各方面的故障,這給液壓系統故障診斷帶來極大困難。
            參數測量法診斷故障的思路是這樣的,任何液壓系統工作正常時,系統參數都工作在設計和設定值附近,工作中如果這些參數偏離了預定值,則系統就會出現故障或有可能出現故障。即液壓系統產生故障的實質就是系統工作參數的異常變化。因此當液壓系統發生故障時,必然是系統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已偏離了預定值。這說明如果液壓回路中某點的工作參數不正常,則系統已發生了故障或可能發生了故障,需維修人員馬上進行處理。這樣在參數測量的基礎上,再結合邏輯分析法,即可快速、準確地找出故障所在。參數測量法不僅可以診斷系統故障,而且還能預報可能發生的故障,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,檢測設備簡單,便于在生產現場推廣使用。適合于任何液壓系統的檢測。測量時,既不需停機,又不損壞液壓系統,幾乎可以對系統中任何部位進行檢測,不但可診斷已有故障,而且可進行在線監測、預報潛在故障。
            2.1.1 參數測量法原理
            只要測得液壓系統回路中所需任意點處工作參數,將其與系統工作的正常值相比較,即可判斷出系統工作參數是否正常,是否發生了故障以及故障的所在部位。
            液壓系統中的工作參數,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換成電量,然后經放大、轉換和顯示等處理,被測參數則可用轉換后的電信號代表并顯示。由此可判斷液壓系統是否有故障。但這種間接測量方法需各種傳感器,檢測裝置較復雜,測量結果誤差大、不直觀,不便于現場推廣使用。
            本人通過多年的教學和生產實踐,設計出一種簡單、實用的液壓系統故障檢測回路。系統結構原理如圖1a所示。檢測回路通常和被檢測系統并聯連接,此連接需在被測點設置如圖1a所示的雙球閥三通接頭,它主要用于對系統進行不拆卸檢測。它對液壓系統所需點的各種參數進行直接的快速檢測,不需任何傳感器,它可同時檢測系統中的壓力、流量和溫度三個參數,而執行器的速度和轉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、控制傳動部分或執行器部分)。增加參數檢測點,則可縮小故障發生區域。
            檢測原理如圖1a所示。系統正常工作時,閥門1開啟,2關閉,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 。通過調節閥門1和溢流閥7即可方便地測出壓力、流量、溫度、速度等參數。但要求系統配管時,將雙球閥三通在需檢測系統參數的部位當作接管(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的復雜性,也不會對系統性能產生明顯影響)來配置。

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