機(jī)械液壓系統(tǒng)中智能故障診斷技術(shù)的探究

高平 陳建勇

摘要：伴隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，我國科學(xué)技術(shù)正處在快速發(fā)展階段，機(jī)械增壓系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。機(jī)械液壓系統(tǒng)的出現(xiàn)促進(jìn)了各產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步。人們可以將機(jī)械液壓系統(tǒng)看成一個(gè)有機(jī)整體，當(dāng)其內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，不同部位會(huì)呈現(xiàn)不同的故障特征，由于許多故障現(xiàn)象非常相似，大大增加了維修的困難程度。伴隨著信息技術(shù)在機(jī)械液壓系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用，借助信息技術(shù)，機(jī)械液壓系統(tǒng)中存在的問題能夠被人們快速檢測出來。為進(jìn)一步提高機(jī)械液壓系統(tǒng)故障檢測的精準(zhǔn)性。本文從機(jī)械液壓系統(tǒng)中智能故障診斷技術(shù)探究的角度出發(fā)，旨在提高機(jī)械液壓系統(tǒng)的診斷技術(shù)。

Abstract： With the development and progress of society， my country's science and technology is in a stage of rapid development， and mechanical booster systems are widely used in various fields. The emergence of mechanical hydraulic systems has promoted the progress of various industries. People can regard the mechanical hydraulic system as an organic whole. When its internal failure occurs， different parts will show different failure characteristics. Because many failure phenomena are very similar， this greatly increases the difficulty of maintenance. With the application of information technology in mechanical hydraulic systems， people can quickly detect problems in mechanical hydraulic systems with the help of information technology. In order to further improve the accuracy of mechanical hydraulic system failure detection. . This article starts from the perspective of exploring the intelligent fault diagnosis technology in the mechanical hydraulic system， and aims to improve the diagnostic technology of the mechanical hydraulic system.

關(guān)鍵詞：機(jī)械液壓系統(tǒng);智能故障診斷技術(shù);探究

Key words： mechanical hydraulic system;intelligent fault diagnosis technology;exploration

中圖分類號(hào)：V233.91? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）15-0140-02

0? 引言

進(jìn)入現(xiàn)代社會(huì)以來，我國的經(jīng)濟(jì)正在快速增長，信息技術(shù)在人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鳟?dāng)中應(yīng)用改變了人們的工作方式和生活狀態(tài)。從整體上看，信息技術(shù)促進(jìn)了整個(gè)社會(huì)的發(fā)展。尤其是信息技術(shù)在工程機(jī)械診斷與維修當(dāng)中的應(yīng)用。診斷與維修朝著信息化方向發(fā)展可以及時(shí)檢測系統(tǒng)存在的問題，同時(shí)在工程機(jī)械設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員可以基于信息技術(shù)對(duì)工程機(jī)械進(jìn)行改造升級(jí)。機(jī)械液壓系統(tǒng)在使用信息技術(shù)之后，能夠進(jìn)一步提升故障診斷與維修的準(zhǔn)確性。當(dāng)前我國許多工業(yè)機(jī)械當(dāng)中都使用了機(jī)械液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)與傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)相比較，液壓系統(tǒng)的精密程度和功率密度都要高出傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)，而液壓系統(tǒng)的輕巧靈便更能贏得人們的青睞。液壓系統(tǒng)的智能故障診斷技術(shù)對(duì)于提高液壓系統(tǒng)工作效率，延長系統(tǒng)生命周期具有重要意義。

1? 機(jī)械液壓系統(tǒng)的概念

1.1 機(jī)械液壓系統(tǒng)? 機(jī)械液壓系統(tǒng)通過能量轉(zhuǎn)換將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了液體壓力能。將液體作為連接機(jī)器和工作對(duì)象的介質(zhì)。機(jī)械液壓系統(tǒng)的構(gòu)造并不復(fù)雜，其主要分為能源裝置、調(diào)節(jié)裝置、執(zhí)行裝置、輔助裝置以及工作介質(zhì)等幾個(gè)部分組成。在工作過程當(dāng)中，機(jī)械液壓系統(tǒng)需要完成動(dòng)力傳輸，其中主要是通過液體釋放的壓力能通過封閉的管道、調(diào)節(jié)裝置以及其他的能量裝置實(shí)現(xiàn)液體壓力能向著機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。機(jī)械液壓系統(tǒng)的運(yùn)行系統(tǒng)包括液壓傳動(dòng)和液壓控制兩部分，兩大部分相互配合實(shí)現(xiàn)了液體壓力能的傳輸和轉(zhuǎn)化。

機(jī)械液壓系統(tǒng)能夠循環(huán)往復(fù)的重復(fù)運(yùn)動(dòng)。機(jī)械液壓系統(tǒng)存在能量轉(zhuǎn)化是一種省力裝置，由于不同領(lǐng)域應(yīng)用機(jī)械液壓系統(tǒng)的目的不同導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的構(gòu)造也不同。液壓系統(tǒng)獨(dú)特的構(gòu)造設(shè)計(jì)使得其就有輕便、靈活、性能卓越、傳動(dòng)效率高等等特點(diǎn)，相比工業(yè)機(jī)械當(dāng)中常用的氣動(dòng)系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，機(jī)械液壓系統(tǒng)還具有無極調(diào)速的應(yīng)用優(yōu)勢。

為了滿足市場和社會(huì)各領(lǐng)域的需要，機(jī)械液壓系統(tǒng)以應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榻缧纬闪瞬煌姆诸?。機(jī)械液壓系統(tǒng)也形成了不同種類和規(guī)格的配件，從而滿足不同系統(tǒng)控制的需要?，F(xiàn)在社會(huì)上常見的機(jī)械液壓系統(tǒng)為液壓閥。按照應(yīng)用領(lǐng)域和系統(tǒng)控制等不同，液壓閥的種類和規(guī)格已經(jīng)形成了百余個(gè)。如流量控制閥、方向控制閥以及壓力控制閥等等。按照連接方式的不同人們又可以將液壓閥氛圍管式連接的、法蘭式連接以及板式連接等等。液壓裝置類型和規(guī)格越來越多，這也使得社會(huì)對(duì)液壓裝置提出了更高的要求。

參數(shù)決定了機(jī)械液壓系統(tǒng)的整體工作性能。不用種類和規(guī)格的機(jī)械液壓系統(tǒng)雖然功能和結(jié)構(gòu)上存在差異，但是從整體出發(fā)機(jī)械液壓系統(tǒng)的基本參數(shù)還是有相同之處的。決定機(jī)械液壓系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)被人們成為公稱壓力。通常情況下，人們都會(huì)將機(jī)械液壓的系統(tǒng)公稱壓力銘刻在品牌上。一旦在運(yùn)行過程當(dāng)中的壓力值超出了公稱壓力將會(huì)造成系統(tǒng)故障甚至是癱瘓。

1.2 智能故障診斷技術(shù)? 智能故障診斷技術(shù)是一種能夠診斷系統(tǒng)故障的檢修方式。檢測裝置在借助信息技術(shù)升級(jí)之后，能夠通過數(shù)據(jù)采集、分析以及處理及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障，并根據(jù)數(shù)據(jù)信息的反饋及時(shí)定位故障的位置。智能故障診斷技術(shù)在機(jī)械液壓系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用能夠預(yù)防系統(tǒng)故障或問題的發(fā)生，能夠保障整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。維修人員依靠智能故障診斷技術(shù)定位故障位置，并對(duì)故障位置進(jìn)行及時(shí)的修理。這種信息化檢測方式為維修人員提供了檢修依據(jù)。信息化檢測方式能夠?qū)收喜课贿M(jìn)行綜合分析和處理，維修人員根據(jù)智能故障診斷技術(shù)形成的故障報(bào)告對(duì)機(jī)械液壓裝置進(jìn)行維修。故障報(bào)告的內(nèi)容主要包括零件配合關(guān)系以及設(shè)備損耗等情況。

2? 機(jī)械液壓系統(tǒng)故障診斷的常用方法

2.1 動(dòng)態(tài)信號(hào)在線檢測與故障診斷? 機(jī)械液壓系統(tǒng)在長久的工作過程當(dāng)中會(huì)發(fā)生零部件磨損、控制系統(tǒng)故障等引發(fā)的系統(tǒng)噪聲、不規(guī)則振動(dòng)、系統(tǒng)溫度升高等問題。維修人員可以利用動(dòng)態(tài)信號(hào)在線檢測與故障診斷技術(shù)通過監(jiān)測機(jī)械液壓系統(tǒng)內(nèi)部的溫度、流量、壓力、振動(dòng)以及運(yùn)動(dòng)速度等信號(hào)帶來判斷機(jī)械液壓系統(tǒng)是否在正常運(yùn)行。動(dòng)態(tài)信號(hào)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)會(huì)通過互聯(lián)網(wǎng)傳送給綜合管理中心。而綜合管理中心需要對(duì)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和診斷，通過與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值進(jìn)行比較，從而判定機(jī)械液壓系統(tǒng)故障發(fā)生的位置以及故障產(chǎn)生的原因。智能傳感器通過獲取機(jī)械液壓系統(tǒng)的各種型號(hào)和濾波來處理系統(tǒng)發(fā)生的故障。在線型號(hào)檢測和故障診斷方法能夠快速準(zhǔn)確的判斷出系統(tǒng)的故障，從而為維修人員提供可靠的決策依據(jù)。

2.2 工作狀態(tài)在線識(shí)別與故障診斷? 維修人員可以通過動(dòng)態(tài)信號(hào)在線檢測排除大對(duì)數(shù)的系統(tǒng)故障問題，但是受到機(jī)械液壓系統(tǒng)自身非線性特征以及動(dòng)態(tài)信號(hào)在線檢測自身的局限性導(dǎo)致維修人員無法通過動(dòng)態(tài)型號(hào)在線檢測技術(shù)完全識(shí)別出機(jī)械液壓系統(tǒng)存在的各種問題。當(dāng)小波、時(shí)域、頻率等非線性特征導(dǎo)致的系統(tǒng)故障時(shí)，維修人員將無法通過動(dòng)態(tài)信號(hào)在線檢測技術(shù)直接進(jìn)行故障的診斷。機(jī)械液壓裝置所具有非線性特征妨礙了維修人員對(duì)機(jī)械液壓裝置的故障判斷。維修人員只能通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷、計(jì)算機(jī)輔助診斷等方式來識(shí)別系統(tǒng)的故障，這種方式能夠彌補(bǔ)動(dòng)態(tài)信號(hào)在線檢測技術(shù)存在的不足，從而確保機(jī)械液壓系統(tǒng)故障識(shí)別的精準(zhǔn)性。

維修人員難以憑借動(dòng)態(tài)信號(hào)在線檢測技術(shù)來精準(zhǔn)識(shí)別機(jī)械液壓系統(tǒng)存在的故障。為了確定機(jī)械液壓系統(tǒng)存在的問題，工作人員需要利用模糊診斷檢測的方式對(duì)機(jī)械液壓系統(tǒng)表現(xiàn)出的非線性特征進(jìn)行描述。像是液壓元件磨損、壓力高低以及偏心問題。

針對(duì)機(jī)械液壓系統(tǒng)由非線性特征導(dǎo)致的系統(tǒng)問題，工作人員可以選擇使用專家系統(tǒng)進(jìn)行故障的檢測和診斷。專家系統(tǒng)采用了人類的思維邏輯識(shí)別機(jī)械液壓系統(tǒng)的問題。由于不用液壓裝置存在共性，專家系統(tǒng)可以根據(jù)液壓裝置的工作原理對(duì)其故障或者問題進(jìn)行檢修。通過使用專家系統(tǒng)人們可以解釋不同結(jié)構(gòu)和功能液壓裝置的故障，使得維修人員能夠更加精準(zhǔn)的識(shí)別出機(jī)械液壓系統(tǒng)的相似故障。

3? 現(xiàn)代故障診斷技術(shù)在機(jī)械液壓中的綜合應(yīng)用

3.1 在油液顆粒污染中檢測中的應(yīng)用? 人們根據(jù)專家系統(tǒng)當(dāng)中已經(jīng)載入的專家知識(shí)以及借助其他檢測裝置通過收集和分析數(shù)據(jù)，再根據(jù)數(shù)據(jù)的反饋結(jié)構(gòu)確定油液的污染程度。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)取樣分析當(dāng)中人們經(jīng)常采用稱重法、鐵譜分析法以及顯微鏡法。

人們可以利用稱重檢測的方法檢測液壓系統(tǒng)當(dāng)中污染物的總量。

借助鐵譜儀、旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀等專業(yè)的分析儀器人們可以測定鐵磁性的污染物。

按照油液污染物的尺寸大小，人們可以利用顯微鏡來實(shí)現(xiàn)對(duì)油液污染物濃度的界定。

為了能夠進(jìn)行現(xiàn)場測定油液污染物，人們可以利用便攜式檢測儀專門進(jìn)行油污顆粒的分析。其檢測原理是利用油液透光性的變化來檢測油液顆粒物的濃度。根據(jù)透光性的強(qiáng)弱用來分析液壓油是否受到污染，是否影響了機(jī)械液壓系統(tǒng)的正常工作。

液壓油當(dāng)中的顆粒物符合正態(tài)分布規(guī)律，工作人員可以利用電、光、超聲波在油液當(dāng)中的傳導(dǎo)性能來分析油液污染的程度。

3.2 在油液理化性質(zhì)檢測的應(yīng)用? 機(jī)械液壓系統(tǒng)會(huì)根據(jù)液壓軟件的不同采用的材料也不同。一般將材料分為金屬材料和非金屬材料兩類。當(dāng)材料受到磨損時(shí)，材料當(dāng)中的金屬含量就會(huì)發(fā)生變化。而非金屬元素含量的變化主要是反映系統(tǒng)磨損程度和密封狀態(tài)的變化。為了測定油液的變化，工作人員需要首先理解金屬材料和非金屬材料與油液之間存在的關(guān)系，只有這樣專家才能就金屬材料或者非金屬材料的變化用來推定油液狀態(tài)的變化。專家通過建立完善的推理機(jī)制，通過分析各種液壓元件的參數(shù)變化來判定油液是否發(fā)生了磨損、溫度是否過高。油液當(dāng)中的金屬材質(zhì)含量越高，專家就可以根據(jù)數(shù)據(jù)反饋得出液壓元件發(fā)生磨損，而伴隨著油液當(dāng)中金屬材質(zhì)含量的增高，液壓元件的磨損程度就越高。專家系統(tǒng)也可以通過檢測油液濃度的變化用來推定油液是否異常。這種診斷方式更為精準(zhǔn)，也更加全面。

4? 結(jié)語

總的來說，根據(jù)市場需要機(jī)械液壓系統(tǒng)形成了不同規(guī)格和分類，這種結(jié)果也造成液壓系統(tǒng)的故障問題變的越來越多。傳統(tǒng)人工識(shí)別和檢測機(jī)械液壓系統(tǒng)問題的方式太過落后，難以全面、及時(shí)對(duì)故障問題進(jìn)行分析和處理。為了精準(zhǔn)識(shí)別機(jī)械液壓系統(tǒng)存在的問題，應(yīng)當(dāng)利用現(xiàn)代更為先進(jìn)的檢測技術(shù)，來保證機(jī)械液壓系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

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