液壓系統故障診斷的實用方法探析
液壓傳動系(xi)統由(you)于其獨特的優點，即具有廣泛(fan)的工(gong)藝適(shi)應(ying)性、優良的控制性能和(he)(he)(he)較低(di)廉的成本，在各(ge)個領(ling)域中獲(huo)得愈(yu)來愈(yu)廣泛(fan)的應(ying)用。但由(you)于客觀(guan)上元、輔件質量(liang)不穩定和(he)(he)(he)主觀(guan)上使用、維護不當，且系(xi)統中各(ge)元件和(he)(he)(he)工(gong)作液體都是在封閉油路(lu)內工(gong)作，不象(xiang)機械設(she)(she)備(bei)那樣(yang)直觀(guan)，也(ye)不象(xiang)電(dian)氣(qi)設(she)(she)備(bei)那樣(yang)可(ke)(ke)利用各(ge)種檢測(ce)儀(yi)器方便(bian)地測(ce)量(liang)各(ge)種參數(shu)(shu)，液壓設(she)(she)備(bei)中，僅靠有限幾個壓力表、流量(liang)計等來指示系(xi)統某些(xie)部位的工(gong)作參數(shu)(shu)，其他參數(shu)(shu)難以測(ce)量(liang)，而(er)且一(yi)般故(gu)障(zhang)(zhang)根源有許多種可(ke)(ke)能，這給液壓系(xi)統故(gu)障(zhang)(zhang)診斷帶來一(yi)定困難。
在(zai)(zai)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)現場，由于受生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)計劃(hua)和技術(shu)條件的(de)(de)制約，要(yao)求故障(zhang)診斷(duan)人(ren)員準(zhun)確、簡便和高效(xiao)地診斷(duan)出(chu)(chu)液(ye)壓設(she)備的(de)(de)故障(zhang)；要(yao)求維修(xiu)人(ren)員利用現有的(de)(de)信息(xi)和現場的(de)(de)技術(shu)條件，盡可能(neng)減少拆裝工作量，節省維修(xiu)工時(shi)和費用，用最簡便的(de)(de)技術(shu)手段，在(zai)(zai)盡可能(neng)短的(de)(de)時(shi)間(jian)內，準(zhun)確地找(zhao)出(chu)(chu)故障(zhang)部位和發生(sheng)(sheng)故障(zhang)的(de)(de)原因并加以修(xiu)理，使(shi)系統(tong)恢復(fu)正常運行(xing)，并力求今后不(bu)再發生(sheng)(sheng)同(tong)樣故障(zhang)。
1 液壓系統(tong)故(gu)障診斷(duan)的一(yi)般(ban)原則
正確(que)分析(xi)故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)是排(pai)除故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)的(de)前提，系(xi)統(tong)(tong)故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)大部分并(bing)非突然(ran)發(fa)生(sheng)(sheng)，發(fa)生(sheng)(sheng)前總(zong)有預兆(zhao)，當預兆(zhao)發(fa)展到一定程度即產生(sheng)(sheng)故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)。引起故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)的(de)原因是多種(zhong)多樣的(de)，并(bing)無固定規律可尋。統(tong)(tong)計(ji)表明，液(ye)壓(ya)系(xi)統(tong)(tong)發(fa)生(sheng)(sheng)的(de)故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)約90％是由于(yu)使用管理(li)不善所(suo)致為了快速(su)、準確(que)、方便地(di)診斷故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)，必(bi)須充分認識液(ye)壓(ya)故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)的(de)特征和(he)規律，這是故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)診斷的(de)基礎。
以(yi)下原則在(zai)故障診(zhen)斷中值得(de)遵循：
(1) 首先判明液壓系統(tong)的(de)工作條件和外圍環境是否正常 需(xu)首先搞清是設備機械部(bu)(bu)分或電器控制部(bu)(bu)分故障，還是液壓系統(tong)本(ben)身的(de)故障，同時(shi)查清液壓系統(tong)的(de)各(ge)種條件是否符合正常運(yun)行(xing)的(de)要(yao)求(qiu)。
(2) 區(qu)域(yu)判斷 根(gen)據故(gu)(gu)障現象和特征(zheng)確定與(yu)該故(gu)(gu)障有關的(de)(de)區(qu)域(yu)，逐步(bu)縮小發生故(gu)(gu)障的(de)(de)范(fan)圍(wei)，檢測此區(qu)域(yu)內的(de)(de)元件情(qing)況，分析發生原因，最終找出(chu)故(gu)(gu)障的(de)(de)具(ju)體所在。
(3) 掌(zhang)握故(gu)障種(zhong)類進(jin)行綜(zong)合(he)分析(xi) 根據故(gu)障最(zui)終的(de)現象(xiang)(xiang)，逐步深入找出(chu)多種(zhong)直接的(de)或間接的(de)可(ke)能原因，為避免盲目(mu)性，必須根據系統基本原理(li)，進(jin)行綜(zong)合(he)分析(xi)、邏輯(ji)判斷(duan)，減(jian)少懷(huai)疑(yi)對象(xiang)(xiang)逐步逼(bi)近，最(zui)終找出(chu)故(gu)障部位。
(4) 故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)診斷是(shi)建(jian)立在運行(xing)(xing)記錄及某些系(xi)統參數基礎之上的(de)。建(jian)立系(xi)統運行(xing)(xing)記錄，這(zhe)是(shi)預(yu)防、發現和處理故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)的(de)科學依(yi)據；建(jian)立設備(bei)運行(xing)(xing)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)分(fen)析表，它是(shi)使(shi)用經驗的(de)高度概括總結，有助于對(dui)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)現象迅速做出(chu)判斷；具備(bei)一(yi)定檢測手段，可對(dui)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)做出(chu)準確的(de)定量分(fen)析。
(5) 驗(yan)(yan)證可能故(gu)障(zhang)原(yuan)(yuan)因(yin)時，一般從最可能的故(gu)障(zhang)原(yuan)(yuan)因(yin)或最易(yi)檢驗(yan)(yan)的地(di)方(fang)開始，這(zhe)樣可減少裝拆工作量，提高診(zhen)斷速度。
2 故(gu)障診斷方法
目前查找液(ye)(ye)壓(ya)系(xi)統故障(zhang)的傳統方(fang)(fang)法(fa)是邏輯(ji)(ji)分(fen)析(xi)逐(zhu)(zhu)步逼(bi)近斷(duan)(duan)。此法(fa)的基本思(si)路是綜合分(fen)析(xi)、條(tiao)件判(pan)斷(duan)(duan)。即維修人員通過觀(guan)察、聽(ting)、觸摸和簡單的測試以及對液(ye)(ye)壓(ya)系(xi)統的理解，憑經驗(yan)來判(pan)斷(duan)(duan)故障(zhang)發生的原因。當液(ye)(ye)壓(ya)系(xi)統出現故障(zhang)時，故障(zhang)根源(yuan)有許多種可能(neng)(neng)。采用邏輯(ji)(ji)代數方(fang)(fang)法(fa)，將可能(neng)(neng)故障(zhang)原因列表，然后根據先易后難原則逐(zhu)(zhu)一進(jin)行邏輯(ji)(ji)判(pan)斷(duan)(duan)，逐(zhu)(zhu)項逼(bi)近，最終找出故障(zhang)原因和引起故障(zhang)的具(ju)體條(tiao)件。
此法在(zai)故(gu)障(zhang)診斷過程(cheng)中要求(qiu)(qiu)維修人員具(ju)有液壓系統(tong)基礎知識和較強的(de)(de)分(fen)析能力，方可保證診斷的(de)(de)效(xiao)率(lv)和準(zhun)(zhun)確性(xing)(xing)。但(dan)診斷過程(cheng)較繁瑣(suo)，須經(jing)過大量的(de)(de)檢(jian)查，驗(yan)證工作(zuo)，而且只能是定性(xing)(xing)地分(fen)析，診斷的(de)(de)故(gu)障(zhang)原因不(bu)夠準(zhun)(zhun)確。為(wei)減(jian)少系統(tong)故(gu)障(zhang)檢(jian)測的(de)(de)盲目(mu)性(xing)(xing)和經(jing)驗(yan)性(xing)(xing)以(yi)及拆裝工作(zuo)量，傳統(tong)的(de)(de)故(gu)障(zhang)診斷方法已(yi)遠不(bu)能滿足現代(dai)液壓系統(tong)的(de)(de)要求(qiu)(qiu)。
近年(nian)來(lai)，隨(sui)著(zhu)液(ye)壓系(xi)(xi)統向大型化、連(lian)續生(sheng)產(chan)、自(zi)動控制(zhi)方(fang)(fang)向發展，又出(chu)現(xian)了多種現(xian)代(dai)故(gu)(gu)(gu)(gu)障(zhang)診斷(duan)(duan)方(fang)(fang)法(fa)。如鐵譜技(ji)斷(duan)(duan)，可從(cong)油液(ye)中分(fen)(fen)離出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)各(ge)種磨粒的(de)(de)(de)數(shu)量、形狀、尺寸(cun)、成(cheng)分(fen)(fen)以及分(fen)(fen)布規(gui)律等情況，及時、準(zhun)確地判斷(duan)(duan)出(chu)系(xi)(xi)統中元(yuan)件(jian)的(de)(de)(de)磨損部位、形式、程(cheng)度等。而且可對液(ye)壓油進行定量的(de)(de)(de)污染分(fen)(fen)析和(he)評價，做(zuo)到在線(xian)檢測和(he)故(gu)(gu)(gu)(gu)障(zhang)預(yu)防(fang)。再如基于人(ren)工智能的(de)(de)(de)專家診斷(duan)(duan)系(xi)(xi)斷(duan)(duan)，它通過計算(suan)(suan)機(ji)(ji)模仿在某(mou)一(yi)領域內(nei)有經驗專家解(jie)決問題的(de)(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)。將故(gu)(gu)(gu)(gu)障(zhang)現(xian)象通過人(ren)機(ji)(ji)接口(kou)輸入(ru)計算(suan)(suan)機(ji)(ji)，計算(suan)(suan)機(ji)(ji)根據輸入(ru)的(de)(de)(de)現(xian)象以及知識(shi)庫中的(de)(de)(de)知識(shi)，可推算(suan)(suan)出(chu)引(yin)起(qi)故(gu)(gu)(gu)(gu)障(zhang)的(de)(de)(de)原因，然后通過人(ren)機(ji)(ji)接口(kou)輸出(chu)該(gai)原因，并(bing)提出(chu)維(wei)修方(fang)(fang)案或預(yu)防(fang)措(cuo)施(shi)。這些(xie)方(fang)(fang)法(fa)給(gei)液(ye)壓系(xi)(xi)統故(gu)(gu)(gu)(gu)障(zhang)診斷(duan)(duan)帶(dai)來(lai)廣闊的(de)(de)(de)前(qian)(qian)景，給(gei)液(ye)壓系(xi)(xi)統故(gu)(gu)(gu)(gu)障(zhang)診斷(duan)(duan)自(zi)動化奠定了基礎。但這些(xie)方(fang)(fang)法(fa)大都需要昂貴的(de)(de)(de)檢測設備和(he)復雜(za)的(de)(de)(de)傳感控制(zhi)系(xi)(xi)統和(he)計算(suan)(suan)機(ji)(ji)處理系(xi)(xi)統，有些(xie)方(fang)(fang)法(fa)研究起(qi)來(lai)有一(yi)定困難。目前(qian)(qian)不適應于現(xian)場推廣使用(yong)。下面介紹一(yi)種簡單、實用(yong)的(de)(de)(de)液(ye)壓系(xi)(xi)統故(gu)(gu)(gu)(gu)障(zhang)診斷(duan)(duan)方(fang)(fang)法(fa)。
2.1 基于參數(shu)測量的(de)故障診(zhen)斷系統
一個液(ye)(ye)壓(ya)系(xi)統工(gong)作是否(fou)(fou)正(zheng)常(chang)，關鍵取決于兩個主要(yao)工(gong)作參數(shu)即(ji)壓(ya)力(li)和流(liu)量是否(fou)(fou)處于正(zheng)常(chang)的(de)工(gong)作狀態(tai)，以及系(xi)統溫度和執行器(qi)速度等參數(shu)的(de)正(zheng)常(chang)與否(fou)(fou)。液(ye)(ye)壓(ya)系(xi)統的(de)故(gu)障(zhang)現象是各(ge)種各(ge)樣(yang)的(de)，故(gu)障(zhang)原因(yin)也是多種因(yin)素(su)(su)的(de)綜合。同(tong)(tong)一因(yin)素(su)(su)可能造成不(bu)同(tong)(tong)的(de)故(gu)障(zhang)現象，而同(tong)(tong)一故(gu)障(zhang)又(you)可能對應著多種不(bu)同(tong)(tong)原因(yin)。例如：油液(ye)(ye)的(de)污染(ran)可能造成液(ye)(ye)壓(ya)系(xi)統壓(ya)力(li)、流(liu)量或方(fang)向等各(ge)方(fang)面的(de)故(gu)障(zhang)，這給液(ye)(ye)壓(ya)系(xi)統故(gu)障(zhang)診斷帶來極大困難(nan)。
參(can)數(shu)(shu)測(ce)量法診斷(duan)(duan)(duan)(duan)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)的(de)(de)思路(lu)是(shi)這(zhe)(zhe)樣的(de)(de)，任何液(ye)壓系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)工(gong)(gong)作(zuo)正常時，系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)參(can)數(shu)(shu)都(dou)工(gong)(gong)作(zuo)在設(she)計和(he)(he)設(she)定(ding)值(zhi)附(fu)近，工(gong)(gong)作(zuo)中(zhong)(zhong)如果這(zhe)(zhe)些(xie)參(can)數(shu)(shu)偏離了(le)預定(ding)值(zhi)，則(ze)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)就(jiu)會出現(xian)(xian)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)或有可(ke)(ke)(ke)能(neng)(neng)出現(xian)(xian)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)。即液(ye)壓系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)產(chan)生(sheng)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)的(de)(de)實質(zhi)就(jiu)是(shi)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)工(gong)(gong)作(zuo)參(can)數(shu)(shu)的(de)(de)異常變(bian)化(hua)。因此當液(ye)壓系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)發生(sheng)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)時，必然是(shi)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)中(zhong)(zhong)某個(ge)元件(jian)或某些(xie)元件(jian)有故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)，進(jin)(jin)一步可(ke)(ke)(ke)斷(duan)(duan)(duan)(duan)定(ding)回(hui)路(lu)中(zhong)(zhong)某一點(dian)或某幾點(dian)的(de)(de)參(can)數(shu)(shu)已(yi)(yi)(yi)偏離了(le)預定(ding)值(zhi)。這(zhe)(zhe)說(shuo)明如果液(ye)壓回(hui)路(lu)中(zhong)(zhong)某點(dian)的(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)參(can)數(shu)(shu)不正常，則(ze)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)已(yi)(yi)(yi)發生(sheng)了(le)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)或可(ke)(ke)(ke)能(neng)(neng)發生(sheng)了(le)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)，需(xu)維修人(ren)員馬(ma)上(shang)進(jin)(jin)行處理。這(zhe)(zhe)樣在參(can)數(shu)(shu)測(ce)量的(de)(de)基礎上(shang)，再(zai)結合(he)邏輯分析法，即可(ke)(ke)(ke)快速、準(zhun)確(que)地(di)找出故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)所在。參(can)數(shu)(shu)測(ce)量法不僅可(ke)(ke)(ke)以診斷(duan)(duan)(duan)(duan)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)，而(er)且還能(neng)(neng)預報可(ke)(ke)(ke)能(neng)(neng)發生(sheng)的(de)(de)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)，并且這(zhe)(zhe)種預報和(he)(he)診斷(duan)(duan)(duan)(duan)都(dou)是(shi)定(ding)量的(de)(de)，大大提高(gao)了(le)診斷(duan)(duan)(duan)(duan)的(de)(de)速度和(he)(he)準(zhun)確(que)性。這(zhe)(zhe)種檢(jian)(jian)測(ce)為直接測(ce)量，檢(jian)(jian)測(ce)速度快，誤差小，檢(jian)(jian)測(ce)設(she)備簡單，便于在生(sheng)產(chan)現(xian)(xian)場推廣使(shi)用。適(shi)合(he)于任何液(ye)壓系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)檢(jian)(jian)測(ce)。測(ce)量時，既不需(xu)停(ting)機，又不損(sun)壞(huai)液(ye)壓系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)，幾乎可(ke)(ke)(ke)以對系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)中(zhong)(zhong)任何部位進(jin)(jin)行檢(jian)(jian)測(ce)，不但可(ke)(ke)(ke)診斷(duan)(duan)(duan)(duan)已(yi)(yi)(yi)有故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)，而(er)且可(ke)(ke)(ke)進(jin)(jin)行在線監測(ce)、預報潛在故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)。
2.1.1 參數(shu)測量法原理
只要測得液壓系統(tong)(tong)回路中所需(xu)任意點(dian)處工(gong)作(zuo)參(can)數，將(jiang)其與系統(tong)(tong)工(gong)作(zuo)的正常(chang)(chang)值相(xiang)比較(jiao)，即可(ke)判斷出系統(tong)(tong)工(gong)作(zuo)參(can)數是否正常(chang)(chang)，是否發生(sheng)了故(gu)障(zhang)(zhang)以及故(gu)障(zhang)(zhang)的所在(zai)部位。
液壓系(xi)統中的(de)工作參數，如(ru)壓力、流量、溫度等都是非電(dian)(dian)物理(li)量，用(yong)通用(yong)儀器(qi)采用(yong)間接測量法測量時，首先需利用(yong)物理(li)效(xiao)應將這(zhe)些非電(dian)(dian)量轉(zhuan)換成電(dian)(dian)量，然(ran)后經放(fang)大(da)、轉(zhuan)換和(he)顯(xian)示(shi)等處理(li)，被測參數則可用(yong)轉(zhuan)換后的(de)電(dian)(dian)信號(hao)代表并顯(xian)示(shi)。由此可判斷液壓系(xi)統是否有故障。但這(zhe)種間接測量方法需各(ge)種傳感器(qi)，檢測裝(zhuang)置(zhi)較(jiao)復(fu)雜，測量結果誤差(cha)大(da)、不直觀，不便于(yu)現場推(tui)廣使用(yong)。
本人通(tong)(tong)過(guo)多年的(de)教學和生產實踐，設計(ji)出一種(zhong)簡單(dan)、實用(yong)的(de)液(ye)壓(ya)(ya)(ya)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)故(gu)障檢(jian)(jian)測(ce)回路(lu)。系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)結構(gou)原理如(ru)圖(tu)1a所(suo)示。檢(jian)(jian)測(ce)回路(lu)通(tong)(tong)常和被檢(jian)(jian)測(ce)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)并聯連接，此連接需在(zai)被測(ce)點(dian)(dian)設置如(ru)圖(tu)1a所(suo)示的(de)雙(shuang)球(qiu)閥(fa)三(san)通(tong)(tong)接頭(tou)，它主要(yao)用(yong)于對(dui)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)進行不拆卸檢(jian)(jian)測(ce)。它對(dui)液(ye)壓(ya)(ya)(ya)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)所(suo)需點(dian)(dian)的(de)各種(zhong)參(can)數(shu)進行直接的(de)快(kuai)速檢(jian)(jian)測(ce)，不需任何傳感器，它可(ke)同時檢(jian)(jian)測(ce)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)中的(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)、流(liu)量和溫(wen)度(du)三(san)個參(can)數(shu)，而執(zhi)行器的(de)速度(du)和轉速則(ze)(ze)可(ke)通(tong)(tong)過(guo)測(ce)量出口流(liu)量的(de)方法(fa)計(ji)算得到(dao)。例如(ru)：只(zhi)要(yao)在(zai)泵(beng)出口及(ji)(ji)執(zhi)行器進、出口安裝雙(shuang)球(qiu)閥(fa)三(san)通(tong)(tong)，如(ru)圖(tu)2所(suo)示，則(ze)(ze)通(tong)(tong)過(guo)測(ce)量1、2、3三(san)點(dian)(dian)的(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)、流(liu)量及(ji)(ji)溫(wen)度(du)值，則(ze)(ze)可(ke)立刻診(zhen)斷(duan)出故(gu)障所(suo)在(zai)的(de)大致部位(泵(beng)源、控制傳動(dong)部分或執(zhi)行器部分)。增加(jia)參(can)數(shu)檢(jian)(jian)測(ce)點(dian)(dian)，則(ze)(ze)可(ke)縮(suo)小故(gu)障發生區域。
檢(jian)(jian)測原理如(ru)圖(tu)(tu)1a所示。系統正常工作時(shi)(shi)，閥門(men)1開(kai)啟，2關閉，檢(jian)(jian)測口(kou)罩(zhao)上防(fang)塵罩(zhao)，以防(fang)污染。檢(jian)(jian)測時(shi)(shi)，只要將(jiang)檢(jian)(jian)測回(hui)路(lu)與檢(jian)(jian)測口(kou)接(jie)通(tong)，即旋緊活(huo)接(jie)頭(tou)螺紋并打(da)開(kai)閥門(men)2 。通(tong)過(guo)調節閥門(men)1和溢流閥7即可方便地測出壓力(li)、流量、溫度、速度等參(can)(can)數。但要求系統配(pei)管(guan)時(shi)(shi)，將(jiang)雙球閥三通(tong)在需檢(jian)(jian)測系統參(can)(can)數的(de)部位當作接(jie)管(guan)(如(ru)圖(tu)(tu)1a連接(jie))或(huo)彎管(guan)接(jie)頭(tou)(如(ru)圖(tu)(tu)1b連接(jie)，這樣做(zuo)既不(bu)會(hui)增加系統的(de)復雜性(xing)，也不(bu)會(hui)對系統性(xing)能產生明顯影(ying)響(xiang))來配(pei)置。
