混凝土泵車泵送液壓系統(tǒng)故障診斷技術(shù)要點分析

廖德源

（中交一公局海外事業(yè)部，北京 100024）

1 混凝土泵車泵送液壓系統(tǒng)簡要分析

液壓系統(tǒng)是整個泵車的核心組件，直接關(guān)系到混凝土施工效果。在混凝土泵車的應(yīng)用過程中，主要包括臂架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、泵送系統(tǒng)、底盤部分、支腿結(jié)構(gòu)以及電氣系統(tǒng)組成，其中泵送系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)的共同作用，實現(xiàn)了整個混凝土輸送工作。實際的工作過程中，利用注油缸壓力油驅(qū)動，完成對混凝土活塞的驅(qū)動，液壓系統(tǒng)通過工作泵缸轉(zhuǎn)換的方式，完成“正泵”、“反泵”的綜合應(yīng)用控制，實現(xiàn)混凝土的泵送施工，確保其技術(shù)的應(yīng)用更加合理。圖1 為混凝土泵送裝置結(jié)構(gòu)圖。

圖1 混凝土泵送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 液壓系統(tǒng)故障診斷技術(shù)分析

在進入21 世紀之后，相關(guān)專家開始利用故障診斷模型進行分析，并且在故障診斷過程中，建立了液壓伺服系統(tǒng)的非線性觀測模型，可以實現(xiàn)對觀測效果的綜合管控?，F(xiàn)代化液壓系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，故障頻次更多，故障概率更大，所以需要建立更加全面的液壓觀測診斷技術(shù)，實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)化，提升故障診斷效果。

3 混凝土泵車泵送液壓系統(tǒng)的故障診斷

在當前，相關(guān)專家提出應(yīng)用AMESim 建模技術(shù)，完成對液壓系統(tǒng)的故障診斷分析，并且實際的應(yīng)用過程中，通過AMESim 軟件進行仿真建模，完成對泵送液壓系統(tǒng)機械、液壓、氣動、熱和電模塊的建模仿真，同時分析各模塊的故障問題，實現(xiàn)對混凝土泵車泵送液壓系統(tǒng)的故障診斷非常關(guān)鍵，直接關(guān)系到故障系統(tǒng)的綜合處理。

3.1 針對液壓元件進行建模與仿真。本文研究中以溢流閥為例闡述了故障診斷方法。首先完成數(shù)學模型建立，通過數(shù)學的模型的優(yōu)化建立完成對溢流閥的故障分析研究，確保其故障分析更有效果。在疊加式溢流閥應(yīng)用過程中，主要完成管路油液流量設(shè)計、主閥芯的運動方程、主閥閥門的流量方程設(shè)計、完成主閥芯阻尼孔流量方程的實際應(yīng)用。通過方程建立，實現(xiàn)對泵送液壓系統(tǒng)的溢流閥的數(shù)學模型建立。

3.2 完成AMESim 仿真模型建立。在完成數(shù)學模型建立之后，還應(yīng)該做好液壓系統(tǒng)的故障診斷模型設(shè)計分析，提升故障的有效處理，并且在AMESim 模型應(yīng)用過程中，完成疊加式溢流閥仿真模型的核心建立，提升溢流閥的應(yīng)用效果。其模型建立過程中主要完成試驗啟閉曲線設(shè)計、仿真啟閉曲線設(shè)計。另外，在AMESim 模型建立過程中，還包括針對主閥芯的主要參數(shù)進行輸入，通過參數(shù)錄入完成模型建立。其參數(shù)應(yīng)用過程中，主要包括主閥芯直徑、主閥孔徑、主閥芯半錐角、主閥芯質(zhì)量、主閥芯行程、主閥芯彈簧初始力等參數(shù)設(shè)計。

3.3 完成泵送液壓系統(tǒng)的仿真分析。在AMESim 模型規(guī)章檢查過程中，還應(yīng)該利用故障診斷技術(shù)進行合理的檢查，要求其故障檢查過程中，需要做好液壓元件、負載模型等合理的應(yīng)用。并且進行技術(shù)研究中發(fā)現(xiàn)，其泵送高度達到12m、泵送排量為1/5、仿真時間為60S、仿真步長為0.0001s 左右。通過仿真控制設(shè)計，可以實現(xiàn)對泵送液壓系統(tǒng)的綜合管控，通過各部分組件的運行故障分析，完成對泵送液壓系統(tǒng)的仿真分析，提升故障解決效果。如，針對系統(tǒng)的泵送頻率、主油泵的輸出流量進行分析，通過模型運動曲線分析，完成故障分析。當主油泵的輸出流量增加、系統(tǒng)的環(huán)向頻率增加之后，液壓系統(tǒng)本身受到?jīng)_擊也會有所提升，所以也會導致液壓元件振動增加、密封裝置損壞等故障問題。泵送液壓系統(tǒng)試驗過程中，采用AMESim 模型可以完成多項運動曲線設(shè)計，根據(jù)運動曲線與各結(jié)構(gòu)之間的相應(yīng)關(guān)系，完成混凝土模塊的綜合應(yīng)用分析，設(shè)計應(yīng)用效果。利用該模型完成故障分析，具有高精度和高效率的特點，是對液壓系統(tǒng)的全面故障診斷。

4 設(shè)計泵車泵送液壓系統(tǒng)診斷系統(tǒng)

在泵車泵送液壓系統(tǒng)故障診斷設(shè)計過程中，針對故障診斷的功能模塊進行設(shè)計，完成功能設(shè)計十分關(guān)鍵，直接關(guān)系到模塊應(yīng)用效果。（1）數(shù)據(jù)管理模塊功能分析。數(shù)據(jù)管理模塊主要是完成數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)修改、數(shù)據(jù)核心處理、數(shù)據(jù)保存等多項功能，通過數(shù)據(jù)處理功能的綜合應(yīng)用，提升數(shù)據(jù)處理效果。（2）知識管理功能設(shè)計，知識管理功能設(shè)計主要是為了完成T-S 模糊故障樹分析診斷模塊建立、基于HHT、包絡(luò)譜與PSO-SVM 的故障診斷等相關(guān)模型知識的建立和應(yīng)用，通過模型知識的合理處理，提升模型應(yīng)用效果，也能夠最大程度上提升模型的應(yīng)用效果。（3）信號分析和特征分析功能。在實際的設(shè)計過程中，針對信號分析模塊和特征分析處理模塊、完成對整個模塊的綜合應(yīng)用分析，整個模塊處理中，要求做好數(shù)據(jù)信號分析以及數(shù)據(jù)加載。實現(xiàn)特征提取分析，有利于后續(xù)的故障診斷。（4）故障診斷分析，主要通過前面的數(shù)據(jù)處理、信號分析以及特診分析完成對整個液壓系統(tǒng)進行綜合設(shè)計優(yōu)化，提升故障解決效果。

4.1 泵送油缸泄露故障特征提取與診斷

本次系統(tǒng)建立過程中，為了驗證系統(tǒng)的使用合理性。本次試驗展開中利用設(shè)計的系統(tǒng)對泵送油缸泄露故障進行分析，其主要步驟包括以下幾點內(nèi)容。圖2 為機械故障的診斷過程分析。

圖2 機械設(shè)備故障診斷過程分析圖

（1）信號采集工作。將系統(tǒng)的壓力傳感器放置在泵送油缸上，進行數(shù)據(jù)采集。其數(shù)據(jù)采集過程中，主要完成采集頻率控制，設(shè)計采集頻率為1000HZ、并且采集時間為60S。另外，在故障診斷中，主要完成了20%、40%以及50%三種排量下的壓力測量。（2）測量完成之后，內(nèi)部系統(tǒng)實現(xiàn)對測量數(shù)據(jù)的綜合優(yōu)化分析，并做好不同程度下的測量壓力信號圖制作，系統(tǒng)根據(jù)壓力信號圖進行故障判斷分析。如圖3，圖4 為20%排量下故障檢測中，根據(jù)壓力信號制作和壓力信號分析完成的故障檢測圖，通過故障診斷分析發(fā)現(xiàn)，在實際的壓力信號分析中，主要通過壓力變化和壓力事件變化與正常壓力情況進行對比、完成對故障的分析。

圖320%排量時泵送油缸壓力信號故障診斷

圖4 油缸泄漏振動對比分析圖

4.2 柱塞泵故障診斷技術(shù)分析

本次試驗建立系統(tǒng)之后，還針對泵車泵送的柱塞泵故障進行了分析，進一步驗證本次技術(shù)的應(yīng)用效果，對于柱塞泵的故障控制也有非常重要的左右，也能夠最大程度上提升故障檢測效果。本次仿真模擬試驗臺技術(shù)，在其進行技術(shù)應(yīng)用過程中，也可以完成柱塞泵和電機的綜合應(yīng)用控制，在其進行試驗分析過程中，利用試驗臺進行相關(guān)參數(shù)設(shè)計。表1 為柱塞泵故障檢測技術(shù)的相關(guān)參數(shù)設(shè)計。故障檢測中還是將壓力傳感裝置、加速度傳感裝置以及動態(tài)數(shù)據(jù)儀器安放在被檢測柱塞泵當中。

表1 柱塞泵故障檢測試驗的數(shù)據(jù)參數(shù)設(shè)計

4.3 試驗故障分析

在本次試驗過程中，為了驗證柱塞泵的故障檢測效果，在進行柱塞泵故障檢測過程中，要求完成故障設(shè)置工作，同時也可以在最大程度上提升故障檢測效果。檢測中主要設(shè)置了滑靴松動、內(nèi)圈磨損、滾動體磨損、配流盤磨損、斜盤磨損等故障，并實現(xiàn)了故障控制。

4.4 故障檢測分析

在本次試驗過程中，同樣是根據(jù)振動光信號分析和頻譜分析完成對故障的有效檢測。實際的檢測過程中，不同的振動信號反應(yīng)了不同的故障問題，一定程度上也影響了鼓掌檢測效果，這也可以最大程度上提升故障檢測質(zhì)量。圖5 和圖6 為本次故障檢測試驗展開中振動信號的對比分析。

圖5 振動信號模型故障分析

從圖片中可以看出正常的柱塞泵裝置震動信號相對比較平穩(wěn)，并且振動變動浮動相對比較小。而在發(fā)生柱塞泵故障之后，柱塞泵本身的振動信號出現(xiàn)了明顯的變化，影響到了柱塞泵的應(yīng)用效果。進行柱塞泵的應(yīng)用過程中，還應(yīng)該實現(xiàn)對柱塞泵的綜合分析，提升柱塞泵的檢測效果。通過振動信號檢測，可以針對不同斜盤磨損、配流盤磨損、斜盤磨損故障進行分析，能夠精細化提升了故障檢測效果，確保其故障檢測更加合理。

5 結(jié)論

本文針對混凝土泵送泵車的液壓系統(tǒng)故障診斷進行分析，文章中簡要闡述了混凝土泵車的應(yīng)用效果，并且進行故障診斷研究中還完成了對故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計，希望能夠?qū)σ簤合到y(tǒng)的故障診斷有所幫助。