工程機(jī)械液壓系統(tǒng)故障監(jiān)測診斷技術(shù)分析

黃子涵

摘 要： 伴隨資源開發(fā)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大及大型基礎(chǔ)工程建設(shè)項(xiàng)目的增多，我國工程機(jī)械行業(yè)也得到了極大的發(fā)展。但因工程機(jī)械產(chǎn)品具有較為復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，且工作環(huán)境惡劣，導(dǎo)致故障頻發(fā)。同時(shí)，因現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備逐步向大型化、連續(xù)化方向發(fā)展，要求不斷提升設(shè)備的性能及復(fù)雜程度，進(jìn)而增加了設(shè)備故障診斷的難度。液壓系統(tǒng)作為工程機(jī)械的主要構(gòu)成部分，當(dāng)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障時(shí)，將嚴(yán)重影響機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)作，為此，本文在充分掌握工程機(jī)械液壓系統(tǒng)故障原因的基礎(chǔ)上，對(duì)其診斷技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析與探究。

關(guān)鍵詞： 工程機(jī)械；液壓系統(tǒng)；故障診斷

工程機(jī)械作業(yè)環(huán)境極為惡劣，基本都是露天作業(yè)，如常見的起重設(shè)備、裝載設(shè)備等，為此，對(duì)工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的應(yīng)用提出了更高的要求。第一，適應(yīng)性、封閉性為工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的環(huán)境要求；第二，工程機(jī)械液壓系統(tǒng)工作位置往往平整性不足，常處于傾斜、顛簸狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)保證系統(tǒng)可靠性良好。能夠更好應(yīng)對(duì)多變載荷及多變速度；第三，液壓系統(tǒng)應(yīng)具備較高機(jī)動(dòng)性，保證系統(tǒng)能夠充分封閉，且能夠做各種變動(dòng)活動(dòng)。

一、工程機(jī)械液壓系統(tǒng)故障原因

工程機(jī)械液壓系統(tǒng)主要構(gòu)成部分為液壓油箱、液壓泵裝置及液壓控制裝置。液壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障的根本原因在于設(shè)計(jì)、制造等方面不合理?；蚴钦＿\(yùn)作條件下，因自然磨損、老化及變質(zhì)等因素產(chǎn)生故障。為此，本文主要從以下幾個(gè)方面對(duì)其故障原因進(jìn)行了分析。

1、設(shè)計(jì)方面

于液壓系統(tǒng)性能而言，設(shè)計(jì)問題極為關(guān)鍵，為先天屬性。如油液污染將嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)，導(dǎo)致故障發(fā)生。在液壓系統(tǒng)內(nèi)，油箱是油液污染的主要部位。最常見的故障原因?yàn)榉忾]性不佳，設(shè)計(jì)不當(dāng)。如連接位置接管部位密封不嚴(yán)，油箱內(nèi)極易滲入雜物。液壓系統(tǒng)內(nèi)油液被污染后，將加快磨損、銹蝕或堵塞液壓元件的速度，最終出現(xiàn)故障。近年來，針對(duì)此問題以做出深入研究。如選用全封閉式油箱結(jié)構(gòu)，因具有密閉性良好的油箱，可取消泵進(jìn)口位置吸汕口部位過濾裝置，全部同油向同一個(gè)總回汕管路進(jìn)入，此時(shí)可將濾油裝置安設(shè)到回油管口位置。其主要作用將系統(tǒng)中元件磨損的殘余物過濾出去，保證油箱內(nèi)油液不被污染。

2、使用方面

工程機(jī)械設(shè)備往往在較為惡劣的工作環(huán)境下操作，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的活塞桿往往處于室外環(huán)境內(nèi)，大氣內(nèi)的污染物將對(duì)其造成一定損害。在活塞桿在長期伸縮運(yùn)作中將逐漸被磨損，同時(shí)還會(huì)受到大氣內(nèi)腐蝕性氣體的銹蝕，進(jìn)而影響設(shè)備質(zhì)量，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

二、工程機(jī)械液壓系統(tǒng)故障監(jiān)測與診斷方法

1、常規(guī)診斷方法

（1）故障知識(shí)獲取。研究怎樣提取出專家大腦內(nèi)的知識(shí)信息，并進(jìn)行總結(jié)是故障知識(shí)獲取的主要任務(wù)，要求知識(shí)具有一致性。

（2）故障知識(shí)表示。通過一組框架構(gòu)成分類框架知識(shí)表示，框架間層次結(jié)構(gòu)形式的故障診斷樹可對(duì)元件故障診斷知識(shí)邏輯流程圖進(jìn)行形象地描述。故障樹的各個(gè)框架都能夠?qū)蚣芫幪?hào)、類型、內(nèi)容等進(jìn)行全面表示。

（3）推理機(jī)制的實(shí)現(xiàn)。取得知識(shí)數(shù)量、質(zhì)量等都是專家問題解決的主要內(nèi)容，同時(shí)還應(yīng)具備知識(shí)靈活運(yùn)用的能力，也就是推理機(jī)制形式，如液壓元件故障、回路故障推理等。

（4）測試、維護(hù)及評(píng)價(jià)。診斷系統(tǒng)選取輸入及輸出自然語言，具有良好人機(jī)界面，及較高系統(tǒng)透明度，便于修改、擴(kuò)充知識(shí)庫。

2、組合診斷方法

當(dāng)前，應(yīng)用最多的診斷方法為故障診斷法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等，但此類診斷法多適用于傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備故障診斷，如大型發(fā)電機(jī)組等。而對(duì)于工程機(jī)械液壓系統(tǒng)而言，其故障特點(diǎn)主要為多層次性、不確定性與復(fù)雜性，在液壓回路故障知識(shí)表示及推理機(jī)制方面如何實(shí)現(xiàn)則難度較大，基于此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，合理選用組合診斷法，以此對(duì)故障進(jìn)行快速診斷。

（1）小波分析、模糊邏輯與ANN融合診斷方法

信號(hào)時(shí)頻局部分析時(shí)往往選取小波分析，信號(hào)異常點(diǎn)可通過小波變換模極大值進(jìn)行檢測，并能夠?qū)ζ涑煞诌M(jìn)行分析，由此可見，針對(duì)突發(fā)型故障小波分析的診斷效果良好。同時(shí)，伴隨尺度的增加，隨機(jī)噪聲小波變換模極大值將呈現(xiàn)出快速減弱的趨勢，而在尺度增加的基礎(chǔ)上，與有效信號(hào)相應(yīng)的小波變換模極大值則會(huì)呈現(xiàn)出增大的趨勢，通過該應(yīng)用理論，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)隨機(jī)去噪的目的。

（2）ES與ANN結(jié)合的診斷方法

在ES內(nèi)納入FT與模糊數(shù)學(xué)，進(jìn)行故障率、故障易檢率模糊概念的建立，并在此基礎(chǔ)進(jìn)行FT的自動(dòng)生成，通過啟發(fā)式對(duì)過程故障診斷進(jìn)行全面指導(dǎo)，以此保證診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。液壓系統(tǒng)故障診斷ES內(nèi)，往往對(duì)各類定性模型使用進(jìn)行研究。在故障診斷環(huán)節(jié)，為提高問題求解能力，相比推理機(jī)制，知識(shí)表示更為關(guān)鍵。一般故障診斷系統(tǒng)，都僅限于淺層知識(shí)，研究領(lǐng)域并不大。與其相比，基于模型的方法，在診斷中可運(yùn)用深層知識(shí)，如利用設(shè)備結(jié)構(gòu)、功能等，這對(duì)于系統(tǒng)故障診斷效果而言極為有利。也就是說僅基于規(guī)則的啟發(fā)式系統(tǒng)在工程機(jī)械液壓系統(tǒng)故障診斷中，因機(jī)制復(fù)雜程度較高，實(shí)現(xiàn)難度較大。為此，基于人工智能的AI啟發(fā)式模型可用于局部診斷，且選取定性模型用于全局診斷，以此降低待查故障數(shù)，達(dá)到局部診斷效率提升的目的。

（3）鐵譜分析技術(shù)與現(xiàn)代智能技術(shù)的結(jié)合

鐵譜分析技術(shù)就是我們通常所說的油液分析技術(shù)，是利用分析潤滑油內(nèi)存有的金屬磨粒，如氣相色譜、紅外譜等，取得機(jī)械潤滑劑磨損的狀態(tài)信息，并通過該信息對(duì)機(jī)械磨損情況、故障位置等進(jìn)行判斷。作為一項(xiàng)應(yīng)用最廣泛的油液分析技術(shù)，在機(jī)械不停機(jī)、不解體等情況即可使用鐵譜分析技術(shù)，通過強(qiáng)度極高的梯度磁場，能夠把機(jī)械摩擦出現(xiàn)的磨粒分離出潤滑油，并根據(jù)其不同尺寸、順序等定量分析磨粒，以此取得磨損各類信息。鐵譜分析技術(shù)結(jié)合現(xiàn)代智能技術(shù)，故障診斷效果更佳。

三、結(jié)束語

綜上所述，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，我國工程機(jī)械行業(yè)也得到了極大的發(fā)展。作為工程機(jī)械設(shè)備的核心部件，液壓系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性對(duì)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)、質(zhì)量影響巨大。因液壓系統(tǒng)較為復(fù)雜，且故障具有隨機(jī)性，因此，大大增加了液壓故障診斷的難度。為此，本文在全面了解液壓故障原因的基礎(chǔ)上，采取了常規(guī)診斷法與結(jié)合診斷法進(jìn)行分析，以此全面提升診斷效果，保證工程機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

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