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。

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，讓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把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。

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。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，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。

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，只要把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，把雙球閥三通在需檢測系統參數的部位當作接管或彎管接頭來配置。

參數測量方法

第1步：測壓力，首先把檢測回路的軟管接頭與雙球閥三通螺紋接口旋緊接通。打開球閥2，關死溢流閥3，切斷回油通道，這時從壓力表上可直接讀出所測點的壓力值（為系統的實際工作壓力）。

第2步：測流量和溫度——慢慢松開溢流閥7手柄，再關閉球閥1。重新調整溢流閥7，使壓力表4讀數為所測壓力值，此時流量計5讀數即為所測點的實際流量值。同時溫度計6上可顯示出油液溫度值。

第3步：測轉速（速度）——不論泵、馬達或缸其轉速或速度僅取決于兩個因素，即流量和它本身的幾何尺寸（排量或面積），所以只要測出馬達或缸的輸出流量（對泵為輸入流量），除以其排量或面積即得到轉速或速度值。

2.2參數測量法實例

此系統在調試中出現以下現象：泵能工作，但供給合模缸和注射缸的高壓泵壓力上不去（壓力調至8.0Mpa左右，再無法調高），泵有輕微的異常機械噪聲，水冷系統工作，油溫、油位均正常，有回油。

從回路分析故障有以下可能原因：

（1）溢流閥故障。可能原因：調整不正確，彈簧屈服，阻尼孔堵塞，滑閥卡住。

（2）電液換向閥或電液比例閥故障。可能原因：復位彈簧折斷，控制壓力不夠，滑閥卡住，比例閥控制部分故障。

（3）液壓泵故障。可能原因：泵轉速過低，葉片泵定子異常磨損，密封件損壞，泵吸入口進入大量空氣，過濾器嚴重堵塞。

故障診斷方法

（1）應用傳統的邏輯分析逐步逼近法。需對以上所有可能原因逐一進行分析判斷和檢驗，最終找出故障原因和引起故障的具體元件。此法診斷過程繁瑣，須進行大量的裝拆、驗證工作，效率低，工期長，并且只能是定性分析，診斷不夠準確。

（2）應用基于參數測量的故障診斷系統。只需在系統配管時，在泵的出口a、換向閥前b及缸的入口c三點設置雙球閥三通，則利用故障診斷檢測回路，在幾秒鐘內即可把系統故障限制在某區域內并根據所測參數值診斷出故障所在。檢測過程如下：

（a）把故障診斷回路與檢測口a接通，打開球閥2并旋松溢流閥7，再關死球閥1，這時調節溢流閥7即可從壓力表4上觀察泵的工作壓力變化情況，看其是否能超過8.0Mpa并上升至所需高壓值。若不能則說明是泵本身故障，若能說明不是泵故障，則應繼續檢測。

（b）若泵無故障，則利用故障診斷回路檢測b點壓力變化情況。若b點工作壓力能超過8.0Mpa并上升至所需高壓值，則說明系統主溢流閥工作正常，需繼續檢測。

若溢流閥無故障，則通過檢測c點壓力變化情況即可判斷出是否換向閥或比例閥故障。

通過檢測最終故障原因是葉片泵內漏嚴重所引起。拆卸泵后方知，葉片泵定子由于滑潤不良造成異常磨損，引起內漏增大，使系統壓力提不高，進一步發現是由于水冷系統的水漏入油中造成油乳化而失去潤滑作用引起的。