利勃海爾HS855HD 液壓成槽機(jī)典型傳感器故障判斷及排除

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( 上海建橋?qū)W院，上海201319)

液壓成槽機(jī)成槽技術(shù)在當(dāng)今的基礎(chǔ)施工過(guò)程中得到廣泛應(yīng)用，如地鐵施工、隧道施工、路橋施工及高層建筑施工。成槽施工是整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，而各種型號(hào)的液壓成槽機(jī)扮演著重要角色，一旦出現(xiàn)故障，將直接導(dǎo)致后繼所有工序無(wú)法進(jìn)行。Liebherr HS855HD 型液壓成槽機(jī)為當(dāng)今此類(lèi)設(shè)備中施工效率最高、地層適應(yīng)性最好、控制系統(tǒng)最先進(jìn)、集成化程度最高的代表機(jī)型。由于它采用了CANBus(Controller Area Net-work Bus)控制系統(tǒng)、CR (Common Rail)發(fā)動(dòng)機(jī)電噴技術(shù)、EGR (Exhaust Gas Recirculation)排氣再循環(huán)等多種先進(jìn)技術(shù)，傳感器數(shù)量較多，一但產(chǎn)生故障，有時(shí)維修人員會(huì)感覺(jué)無(wú)從下手，或盲目依賴故障診斷系統(tǒng)，導(dǎo)致維修工作花費(fèi)大量時(shí)間或無(wú)法繼續(xù)。作者簡(jiǎn)明介紹如何根據(jù)故障提示并結(jié)合實(shí)際故障表現(xiàn)，快速準(zhǔn)確地判斷并排除數(shù)字量及模擬量傳感器故障，尤其是在受施工現(xiàn)場(chǎng)限制不能進(jìn)行常規(guī)檢查時(shí)具有較大的實(shí)際意義和參考價(jià)值。

1 傳感器故障類(lèi)型與排除方法

首先對(duì)于文中討論的傳感器故障，應(yīng)分清傳感器輸出信號(hào)類(lèi)型:數(shù)字量信號(hào)(輸出范圍:0 或1)或模擬量信號(hào)(輸出范圍:4 000 ～20 000 μA)，然后結(jié)合實(shí)際故障表現(xiàn)進(jìn)行針對(duì)排查。

1.1 數(shù)字量信號(hào)傳感器故障及排除方法

當(dāng)數(shù)字量信號(hào)傳感器發(fā)生故障時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)有較明確的故障提示。首先應(yīng)對(duì)出現(xiàn)的故障報(bào)警進(jìn)行確認(rèn)，是否確實(shí)為傳感故障而造成系統(tǒng)報(bào)警。如:水位傳感器報(bào)警，提示符在顯示器上不斷閃爍并出現(xiàn)提示字段:“Coolant level too low，coolant level sensor defected or not connected.”，此時(shí)應(yīng)先檢查水位是否過(guò)低，是否達(dá)到報(bào)警水位，如無(wú)此現(xiàn)象，再對(duì)傳感器進(jìn)行檢查。由于此類(lèi)傳感器正常工作時(shí)輸出信號(hào)必須為1，當(dāng)系統(tǒng)采集的該傳感器輸出信號(hào)為0 時(shí)系統(tǒng)出現(xiàn)故障提示，故采用短接法或直接測(cè)量法進(jìn)行故障判斷。

短接法步驟:斷開(kāi)傳感器電路插頭，短接控制電路端插頭上的電源線和信號(hào)線，檢查系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào):“1”表示傳感器故障，應(yīng)更換或維修;“0”表示控制線路開(kāi)路，應(yīng)查找并連接開(kāi)路點(diǎn)或更換線路。該方法適用于無(wú)測(cè)量工具時(shí)快速對(duì)故障進(jìn)行判斷，如有測(cè)量工具可采用測(cè)量法進(jìn)行故障判斷。

測(cè)量法步驟:斷開(kāi)傳感電路插頭，直接測(cè)量傳感器上的電源線和信號(hào)線: “通路”表示控制線路故障，應(yīng)查找并連接開(kāi)路點(diǎn)或更換線路;“斷路”表示傳感器故障，應(yīng)更換或維修。

此類(lèi)故障表現(xiàn)明確，檢查及排除較為容易，如水位傳感器、油位傳感器及各種行程限位器。如無(wú)配件可更換或施工現(xiàn)場(chǎng)不允許進(jìn)行更換時(shí)，在保證設(shè)備及人員安全前提下，可通過(guò)Force 指令虛擬傳感器正常工作狀態(tài)達(dá)到設(shè)備移位等緊急情況下的操作。

rem force coolant level sensor OK //指定水位傳感器工作正常

Force %2.09. 11 1 //指定信號(hào)通道2.09.11 值為1

1.2 模擬量信號(hào)傳感器故障及排除方法

模擬量信號(hào)傳感器正常工作時(shí)輸出的信號(hào)隨外界條件變化而變化，將需要監(jiān)測(cè)的各種物理量轉(zhuǎn)換成控制系統(tǒng)可識(shí)別的電參數(shù)，對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖1 所示。

圖中:X 軸代表各種物理量(如壓力、角度、溫度、百分比、轉(zhuǎn)速、拉力等);Y 軸代表傳感器信號(hào)值;線段ab 代表各種物理量與傳感器有效測(cè)量范圍關(guān)系，斜率為(by－ay)/(bx－ax);點(diǎn)a 代表有效測(cè)量范圍最小值或最低值(即傳感器“零點(diǎn)”);點(diǎn)b代表有效測(cè)量范圍最大值或最高值;點(diǎn)c 代表有效測(cè)量范圍內(nèi)的任一點(diǎn)。

圖1 需要監(jiān)測(cè)的各種物理量與電參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

(1)傳感器“零點(diǎn)”檢測(cè)法適用于所有模擬量信號(hào)傳感器更換或零點(diǎn)校對(duì)。此時(shí)控制系統(tǒng)有較明確的故障提示字段，如“slewing gear left pressure sensor，signal too low or not connected”。

檢測(cè)方法:滿足傳感器“零點(diǎn)”條件，如壓力傳感器“零點(diǎn)”條件是壓力為“0”。對(duì)于上述所列故障提示字段，即未啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)之前，回轉(zhuǎn)各級(jí)系統(tǒng)內(nèi)無(wú)任何壓力，此時(shí)檢查控制系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的相應(yīng)輸入信號(hào)是否在 (4 000 ±300)μA (見(jiàn)圖1 點(diǎn)a)范圍之內(nèi)來(lái)確定傳感器是否存在故障或是否正確安裝。

(2)采用單點(diǎn)計(jì)算法確定傳感器在點(diǎn)c 的輸出值是否正常，適用于判斷傳感器在有效測(cè)量范圍內(nèi)單點(diǎn)是否存在故障。如拉力傳感器在某點(diǎn)報(bào)警“both pressure sensors 1 and 2 of grab open/close，signal are not equal，one of them is abnormal”，此類(lèi)故障表現(xiàn)為只在特定的單點(diǎn)存在故障報(bào)警，其他范圍內(nèi)工作正常。

單點(diǎn)計(jì)算公式如下:

又知:by=20 000 μA，ay=4 000 μA，故公式或簡(jiǎn)化如下:

即cy= ［16 000/(bx－ ax)］cx+4 000

以壓力參數(shù)為例，經(jīng)壓力表測(cè)量實(shí)際壓力13.3 MPa，計(jì)算其所對(duì)應(yīng)的正確信號(hào)值。由圖1 可知，壓力的測(cè)量范圍為0 ～40 MPa，計(jì)算如下:

檢查控制系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)，與計(jì)算所得cy進(jìn)行比較即可得知傳感器在點(diǎn)c 位置是否工作正常。如控制系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)在(cy±300 )μA 范圍之內(nèi)，則可確定在該點(diǎn)傳感器工作是否正常。適用于檢查傳感器信號(hào)在某點(diǎn)產(chǎn)生突變而在其他點(diǎn)信號(hào)正常的情況。

(3)采用多點(diǎn)計(jì)算法對(duì)線段ab 代表各種物理量與傳感器有效測(cè)量范圍關(guān)系進(jìn)行檢查，即對(duì)X 軸進(jìn)行分段，對(duì)多點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算并對(duì)比控制系統(tǒng)實(shí)際輸入值，可知傳感器在整個(gè)有效測(cè)量范圍內(nèi)是否工作正常，適用于系統(tǒng)無(wú)故障報(bào)警但顯示值與實(shí)際不符時(shí)進(jìn)行故障判斷。如吊臂角度傳感器故障，此時(shí)控制系統(tǒng)并無(wú)報(bào)警但顯示半徑與實(shí)際工作半徑不相符。這種情況最為危險(xiǎn)，由于控制系統(tǒng)無(wú)警報(bào)提示，有可能導(dǎo)致超載，產(chǎn)生較為嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。

對(duì)于兩個(gè)或兩個(gè)以上相同的傳感器監(jiān)測(cè)同一物理量的系統(tǒng)一個(gè)傳感器發(fā)生故障時(shí)，如“LML 力矩負(fù)載限制器系統(tǒng)”包括兩個(gè)相同的拉力傳感器，當(dāng)一個(gè)拉力傳感器發(fā)生故障時(shí)，也可以用Force 指令虛擬故障傳感器為正常工作狀態(tài)達(dá)到設(shè)備卸載等緊急情況操作。故障提示字段“force sensor main boom left and right signal not equal，one of them is abnormal”，此時(shí)所有相關(guān)動(dòng)作被系統(tǒng)鎖死無(wú)動(dòng)作(如卷?yè)P(yáng)上提及下放、吊臂的俯仰動(dòng)作)。為了達(dá)到設(shè)備卸載的目的，可編輯下述Force 指令假定左側(cè)拉力傳感器工作正常

rem force left force sensor signal equal to right one

//指定左側(cè)拉力傳感器與右側(cè)拉力傳感器輸入信號(hào)相等(假定左側(cè)拉力傳感器故障)

Force %2.41.23 %2.42.23

系統(tǒng)在執(zhí)行此指令語(yǔ)句時(shí)，左側(cè)拉力傳感器信號(hào)通道2.041.23 的實(shí)際輸入值被忽略而直接采用與右側(cè)拉力傳感器信號(hào)通道2.042.23 相同的數(shù)值，此時(shí)控制系統(tǒng)解鎖，所有相關(guān)動(dòng)作可進(jìn)行操作以達(dá)到設(shè)備卸載的目的。

2 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述:當(dāng)上述兩類(lèi)傳感器發(fā)生故障報(bào)警時(shí)，應(yīng)結(jié)合故障提示字段及實(shí)際故障表現(xiàn)并根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，快速準(zhǔn)確地對(duì)故障進(jìn)行判斷并排除，以保證施工生產(chǎn)順利進(jìn)行。

【1】姜立標(biāo).汽車(chē)傳感器及應(yīng)用［M］. 北京:電子工業(yè)出版社，2009.

【2】葉湘濱.傳感器與測(cè)試技術(shù)［M］. 北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2007.