液壓系統故障診斷的實用方法探析
液壓(ya)(ya)傳動系(xi)(xi)統由于其獨特的(de)(de)優(you)點，即具有(you)(you)廣泛(fan)的(de)(de)工(gong)(gong)藝適應(ying)性、優(you)良的(de)(de)控制性能(neng)和(he)較低廉的(de)(de)成(cheng)本，在(zai)各個領域(yu)中(zhong)獲得愈(yu)來愈(yu)廣泛(fan)的(de)(de)應(ying)用(yong)。但(dan)由于客(ke)觀(guan)(guan)上(shang)元、輔件質量不穩定和(he)主觀(guan)(guan)上(shang)使用(yong)、維護(hu)不當，且系(xi)(xi)統中(zhong)各元件和(he)工(gong)(gong)作液體都是在(zai)封閉油路內工(gong)(gong)作，不象(xiang)(xiang)機械(xie)設備(bei)(bei)那(nei)(nei)樣直觀(guan)(guan)，也(ye)不象(xiang)(xiang)電氣設備(bei)(bei)那(nei)(nei)樣可利用(yong)各種檢測(ce)儀器方便(bian)地測(ce)量各種參數，液壓(ya)(ya)設備(bei)(bei)中(zhong)，僅(jin)靠有(you)(you)限(xian)幾個壓(ya)(ya)力(li)表、流量計等來指示系(xi)(xi)統某些部(bu)位的(de)(de)工(gong)(gong)作參數，其他參數難以測(ce)量，而且一般故障(zhang)根源有(you)(you)許多種可能(neng)，這(zhe)給(gei)液壓(ya)(ya)系(xi)(xi)統故障(zhang)診斷帶來一定困難。
在(zai)生(sheng)產現(xian)場，由(you)于(yu)受(shou)生(sheng)產計劃(hua)和(he)(he)技(ji)術條件的(de)(de)制約，要求故障(zhang)診斷人(ren)員準確、簡便和(he)(he)高效(xiao)地診斷出(chu)液壓設備的(de)(de)故障(zhang)；要求維修(xiu)人(ren)員利用現(xian)有的(de)(de)信息(xi)和(he)(he)現(xian)場的(de)(de)技(ji)術條件，盡可(ke)能(neng)減少(shao)拆裝工作量(liang)，節省維修(xiu)工時和(he)(he)費用，用最(zui)簡便的(de)(de)技(ji)術手(shou)段，在(zai)盡可(ke)能(neng)短(duan)的(de)(de)時間內，準確地找出(chu)故障(zhang)部位和(he)(he)發(fa)生(sheng)故障(zhang)的(de)(de)原因并加以修(xiu)理，使系統恢(hui)復正(zheng)常運行(xing)，并力求今后不再發(fa)生(sheng)同(tong)樣故障(zhang)。
1 液(ye)壓系統故障診(zhen)斷(duan)的一般(ban)原則(ze)
正確(que)分(fen)析故障是排除故障的(de)(de)(de)前(qian)提(ti)，系統故障大部分(fen)并非突然發生(sheng)，發生(sheng)前(qian)總有預兆(zhao)，當預兆(zhao)發展到一定(ding)程度(du)即產生(sheng)故障。引起故障的(de)(de)(de)原因是多種多樣的(de)(de)(de)，并無固定(ding)規律可尋。統計(ji)表明(ming)，液(ye)壓系統發生(sheng)的(de)(de)(de)故障約90％是由于(yu)使用(yong)管理(li)不善所(suo)致為了快(kuai)速、準確(que)、方便地診(zhen)斷(duan)故障，必須充分(fen)認識液(ye)壓故障的(de)(de)(de)特征和(he)規律，這是故障診(zhen)斷(duan)的(de)(de)(de)基礎(chu)。
以下原(yuan)則(ze)在故(gu)障診斷中(zhong)值得遵(zun)循(xun)：
(1) 首(shou)先判明液壓系統的(de)工(gong)作條件和(he)外圍(wei)環境是否正常 需首(shou)先搞清是設備(bei)機械部分或電器控制部分故(gu)(gu)障(zhang)，還是液壓系統本身的(de)故(gu)(gu)障(zhang)，同時查(cha)清液壓系統的(de)各種條件是否符合正常運行的(de)要(yao)求。
(2) 區(qu)域(yu)判(pan)斷 根據故障現象和(he)特征確定(ding)與該故障有關(guan)的區(qu)域(yu)，逐步縮小發生(sheng)故障的范圍，檢測此(ci)區(qu)域(yu)內的元(yuan)件情(qing)況，分析(xi)發生(sheng)原因(yin)，最終找出故障的具體(ti)所在。
(3) 掌握故(gu)障(zhang)種類進行(xing)綜(zong)合分析(xi) 根據故(gu)障(zhang)最(zui)終(zhong)的現(xian)象(xiang)，逐步深入(ru)找(zhao)出(chu)多種直接的或間接的可能原因(yin)，為避免盲目(mu)性，必須根據系統(tong)基本原理，進行(xing)綜(zong)合分析(xi)、邏輯判斷(duan)，減少懷(huai)疑對(dui)象(xiang)逐步逼(bi)近，最(zui)終(zhong)找(zhao)出(chu)故(gu)障(zhang)部位。
(4) 故障(zhang)診斷是(shi)建立在運行(xing)記(ji)錄及某些系統參數基(ji)礎之(zhi)上的(de)。建立系統運行(xing)記(ji)錄，這是(shi)預防(fang)、發現和處理(li)故障(zhang)的(de)科(ke)學依據(ju)；建立設備運行(xing)故障(zhang)分析表(biao)，它(ta)是(shi)使(shi)用經(jing)驗的(de)高度(du)概括總結(jie)，有(you)助(zhu)于對(dui)故障(zhang)現象迅速做出判斷；具備一定(ding)(ding)檢(jian)測手段，可對(dui)故障(zhang)做出準確(que)的(de)定(ding)(ding)量分析。
(5) 驗(yan)證可能故障原因時，一般從最可能的故障原因或最易(yi)檢驗(yan)的地方開始，這樣(yang)可減(jian)少裝拆工作量，提高診斷速度。
2 故障(zhang)診斷方法
目前查(cha)找(zhao)液壓系(xi)(xi)統(tong)故(gu)障(zhang)的傳統(tong)方法是(shi)邏(luo)(luo)輯分析(xi)(xi)逐(zhu)步逼近(jin)斷。此法的基本思路是(shi)綜合(he)分析(xi)(xi)、條件(jian)判斷。即維修人員通過觀察(cha)、聽、觸摸(mo)和簡單(dan)的測(ce)試以及對液壓系(xi)(xi)統(tong)的理解，憑經(jing)驗來判斷故(gu)障(zhang)發生(sheng)的原因。當液壓系(xi)(xi)統(tong)出(chu)現故(gu)障(zhang)時，故(gu)障(zhang)根(gen)源有許(xu)多(duo)種(zhong)可能(neng)。采用邏(luo)(luo)輯代數方法，將可能(neng)故(gu)障(zhang)原因列表，然后(hou)根(gen)據先易后(hou)難(nan)原則逐(zhu)一(yi)進行邏(luo)(luo)輯判斷，逐(zhu)項逼近(jin)，最終(zhong)找(zhao)出(chu)故(gu)障(zhang)原因和引起故(gu)障(zhang)的具體條件(jian)。
此法(fa)在故(gu)(gu)障(zhang)診(zhen)斷(duan)(duan)(duan)過(guo)程(cheng)中要(yao)(yao)求維修人員具有液壓系(xi)(xi)統基礎知識(shi)和較強的(de)分(fen)析(xi)能力，方可保(bao)證(zheng)診(zhen)斷(duan)(duan)(duan)的(de)效(xiao)率(lv)和準(zhun)確性(xing)。但診(zhen)斷(duan)(duan)(duan)過(guo)程(cheng)較繁瑣，須經過(guo)大量的(de)檢查，驗證(zheng)工(gong)作(zuo)，而且只能是定(ding)性(xing)地(di)分(fen)析(xi)，診(zhen)斷(duan)(duan)(duan)的(de)故(gu)(gu)障(zhang)原因不夠(gou)準(zhun)確。為減少(shao)系(xi)(xi)統故(gu)(gu)障(zhang)檢測的(de)盲目性(xing)和經驗性(xing)以及拆(chai)裝工(gong)作(zuo)量，傳(chuan)統的(de)故(gu)(gu)障(zhang)診(zhen)斷(duan)(duan)(duan)方法(fa)已遠(yuan)不能滿足現代液壓系(xi)(xi)統的(de)要(yao)(yao)求。
近年(nian)來(lai)，隨著(zhu)液(ye)(ye)(ye)(ye)壓(ya)系(xi)(xi)統(tong)向大型化、連續生產(chan)、自動控制方(fang)(fang)向發(fa)展(zhan)，又出(chu)現了多種(zhong)現代故(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)診(zhen)斷(duan)方(fang)(fang)法。如鐵譜(pu)技斷(duan)，可(ke)從油液(ye)(ye)(ye)(ye)中分(fen)離出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)(de)各種(zhong)磨粒的(de)(de)(de)(de)數量、形狀、尺寸(cun)、成分(fen)以及分(fen)布規律等情況，及時、準確(que)地判(pan)斷(duan)出(chu)系(xi)(xi)統(tong)中元件的(de)(de)(de)(de)磨損部位、形式、程度等。而(er)且(qie)可(ke)對液(ye)(ye)(ye)(ye)壓(ya)油進行定(ding)量的(de)(de)(de)(de)污(wu)染分(fen)析和(he)評價，做到在(zai)線檢測和(he)故(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)預防。再如基(ji)于人(ren)工智能的(de)(de)(de)(de)專家診(zhen)斷(duan)系(xi)(xi)斷(duan)，它通過(guo)計(ji)算機模仿在(zai)某一(yi)領域內(nei)有(you)(you)經驗專家解(jie)決問(wen)題(ti)的(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)法。將故(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)現象通過(guo)人(ren)機接(jie)口(kou)輸入(ru)計(ji)算機，計(ji)算機根(gen)據輸入(ru)的(de)(de)(de)(de)現象以及知識庫(ku)中的(de)(de)(de)(de)知識，可(ke)推算出(chu)引(yin)起故(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)的(de)(de)(de)(de)原因，然(ran)后通過(guo)人(ren)機接(jie)口(kou)輸出(chu)該原因，并提出(chu)維修方(fang)(fang)案或(huo)預防措施。這(zhe)些(xie)方(fang)(fang)法給液(ye)(ye)(ye)(ye)壓(ya)系(xi)(xi)統(tong)故(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)診(zhen)斷(duan)帶來(lai)廣闊的(de)(de)(de)(de)前景，給液(ye)(ye)(ye)(ye)壓(ya)系(xi)(xi)統(tong)故(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)診(zhen)斷(duan)自動化奠定(ding)了基(ji)礎。但這(zhe)些(xie)方(fang)(fang)法大都需要昂貴的(de)(de)(de)(de)檢測設(she)備和(he)復雜(za)的(de)(de)(de)(de)傳感控制系(xi)(xi)統(tong)和(he)計(ji)算機處(chu)理系(xi)(xi)統(tong)，有(you)(you)些(xie)方(fang)(fang)法研究起來(lai)有(you)(you)一(yi)定(ding)困(kun)難。目前不(bu)適應于現場(chang)推廣使用(yong)。下面介紹一(yi)種(zhong)簡單、實用(yong)的(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)(ye)(ye)壓(ya)系(xi)(xi)統(tong)故(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)診(zhen)斷(duan)方(fang)(fang)法。
2.1 基于參數測量的故障診斷系(xi)統
一(yi)個液(ye)壓(ya)(ya)系(xi)統(tong)工作是否(fou)正常(chang)，關鍵取決于(yu)兩(liang)個主要工作參(can)數(shu)即(ji)壓(ya)(ya)力(li)和(he)流(liu)量(liang)是否(fou)處于(yu)正常(chang)的(de)(de)工作狀態(tai)，以及系(xi)統(tong)溫度和(he)執行器速度等參(can)數(shu)的(de)(de)正常(chang)與(yu)否(fou)。液(ye)壓(ya)(ya)系(xi)統(tong)的(de)(de)故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)現象(xiang)是各種各樣的(de)(de)，故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)原因(yin)也是多(duo)種因(yin)素(su)的(de)(de)綜合。同(tong)一(yi)因(yin)素(su)可(ke)(ke)能造成不同(tong)的(de)(de)故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)現象(xiang)，而(er)同(tong)一(yi)故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)又(you)可(ke)(ke)能對應著多(duo)種不同(tong)原因(yin)。例(li)如：油液(ye)的(de)(de)污染可(ke)(ke)能造成液(ye)壓(ya)(ya)系(xi)統(tong)壓(ya)(ya)力(li)、流(liu)量(liang)或方(fang)向等各方(fang)面的(de)(de)故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)，這給液(ye)壓(ya)(ya)系(xi)統(tong)故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)診斷帶來(lai)極大困(kun)難(nan)。
參(can)(can)(can)(can)數(shu)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)法診斷(duan)故(gu)(gu)障(zhang)的(de)(de)思路(lu)是這(zhe)(zhe)樣(yang)(yang)的(de)(de)，任(ren)何液(ye)壓(ya)系(xi)統(tong)(tong)工作正常(chang)時(shi)，系(xi)統(tong)(tong)參(can)(can)(can)(can)數(shu)都工作在設(she)計和設(she)定(ding)(ding)值附近，工作中(zhong)如(ru)(ru)果這(zhe)(zhe)些參(can)(can)(can)(can)數(shu)偏(pian)離(li)了(le)(le)預(yu)定(ding)(ding)值，則系(xi)統(tong)(tong)就會出現故(gu)(gu)障(zhang)或有可(ke)(ke)能出現故(gu)(gu)障(zhang)。即(ji)液(ye)壓(ya)系(xi)統(tong)(tong)產生(sheng)(sheng)故(gu)(gu)障(zhang)的(de)(de)實質就是系(xi)統(tong)(tong)工作參(can)(can)(can)(can)數(shu)的(de)(de)異常(chang)變(bian)化(hua)。因此當(dang)液(ye)壓(ya)系(xi)統(tong)(tong)發生(sheng)(sheng)故(gu)(gu)障(zhang)時(shi)，必然是系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)某(mou)(mou)個(ge)元(yuan)件或某(mou)(mou)些元(yuan)件有故(gu)(gu)障(zhang)，進(jin)一步可(ke)(ke)斷(duan)定(ding)(ding)回(hui)路(lu)中(zhong)某(mou)(mou)一點(dian)(dian)或某(mou)(mou)幾點(dian)(dian)的(de)(de)參(can)(can)(can)(can)數(shu)已偏(pian)離(li)了(le)(le)預(yu)定(ding)(ding)值。這(zhe)(zhe)說明如(ru)(ru)果液(ye)壓(ya)回(hui)路(lu)中(zhong)某(mou)(mou)點(dian)(dian)的(de)(de)工作參(can)(can)(can)(can)數(shu)不(bu)(bu)正常(chang)，則系(xi)統(tong)(tong)已發生(sheng)(sheng)了(le)(le)故(gu)(gu)障(zhang)或可(ke)(ke)能發生(sheng)(sheng)了(le)(le)故(gu)(gu)障(zhang)，需維修人員(yuan)馬上進(jin)行(xing)處理。這(zhe)(zhe)樣(yang)(yang)在參(can)(can)(can)(can)數(shu)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)的(de)(de)基礎(chu)上，再結合(he)邏輯分析法，即(ji)可(ke)(ke)快(kuai)速(su)、準(zhun)確地(di)找出故(gu)(gu)障(zhang)所(suo)在。參(can)(can)(can)(can)數(shu)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)法不(bu)(bu)僅可(ke)(ke)以診斷(duan)系(xi)統(tong)(tong)故(gu)(gu)障(zhang)，而且(qie)(qie)還能預(yu)報(bao)可(ke)(ke)能發生(sheng)(sheng)的(de)(de)故(gu)(gu)障(zhang)，并且(qie)(qie)這(zhe)(zhe)種預(yu)報(bao)和診斷(duan)都是定(ding)(ding)量(liang)的(de)(de)，大(da)大(da)提高了(le)(le)診斷(duan)的(de)(de)速(su)度(du)和準(zhun)確性。這(zhe)(zhe)種檢測(ce)(ce)(ce)(ce)為直接測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)，檢測(ce)(ce)(ce)(ce)速(su)度(du)快(kuai)，誤差小(xiao)，檢測(ce)(ce)(ce)(ce)設(she)備(bei)簡單，便于在生(sheng)(sheng)產現場推廣使(shi)用。適合(he)于任(ren)何液(ye)壓(ya)系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)檢測(ce)(ce)(ce)(ce)。測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)時(shi)，既不(bu)(bu)需停機(ji)，又不(bu)(bu)損壞液(ye)壓(ya)系(xi)統(tong)(tong)，幾乎可(ke)(ke)以對系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)任(ren)何部位進(jin)行(xing)檢測(ce)(ce)(ce)(ce)，不(bu)(bu)但可(ke)(ke)診斷(duan)已有故(gu)(gu)障(zhang)，而且(qie)(qie)可(ke)(ke)進(jin)行(xing)在線(xian)監(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)、預(yu)報(bao)潛在故(gu)(gu)障(zhang)。
2.1.1 參(can)數測量(liang)法(fa)原理(li)
只要(yao)測得液壓系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)回路(lu)中(zhong)所(suo)需任意點處工(gong)(gong)作(zuo)參數，將其與系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)工(gong)(gong)作(zuo)的正常(chang)值相(xiang)比較，即(ji)可判斷出系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)工(gong)(gong)作(zuo)參數是(shi)否(fou)正常(chang)，是(shi)否(fou)發生了故(gu)障(zhang)以及故(gu)障(zhang)的所(suo)在部(bu)位(wei)。
液(ye)壓系統(tong)中的(de)工作參數，如壓力(li)、流量(liang)(liang)、溫度等(deng)都是(shi)非(fei)電物理(li)量(liang)(liang)，用(yong)通用(yong)儀器(qi)采用(yong)間(jian)接測(ce)量(liang)(liang)法(fa)測(ce)量(liang)(liang)時，首先需(xu)利用(yong)物理(li)效應將這(zhe)些(xie)非(fei)電量(liang)(liang)轉換(huan)(huan)(huan)成電量(liang)(liang)，然(ran)后(hou)經放(fang)大、轉換(huan)(huan)(huan)和顯示等(deng)處理(li)，被測(ce)參數則可用(yong)轉換(huan)(huan)(huan)后(hou)的(de)電信號代(dai)表并顯示。由此可判(pan)斷液(ye)壓系統(tong)是(shi)否有(you)故障。但這(zhe)種間(jian)接測(ce)量(liang)(liang)方法(fa)需(xu)各種傳感器(qi)，檢(jian)測(ce)裝置較復雜，測(ce)量(liang)(liang)結果誤差(cha)大、不(bu)直觀(guan)，不(bu)便于現場推(tui)廣使(shi)用(yong)。
本人通(tong)(tong)過(guo)(guo)多年的(de)教學和(he)生產實踐，設計出一種簡單、實用的(de)液(ye)壓系(xi)統(tong)(tong)故(gu)障(zhang)(zhang)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)回(hui)路(lu)。系(xi)統(tong)(tong)結構原理如(ru)(ru)圖1a所(suo)示(shi)(shi)。檢(jian)測(ce)(ce)(ce)回(hui)路(lu)通(tong)(tong)常和(he)被檢(jian)測(ce)(ce)(ce)系(xi)統(tong)(tong)并聯連接，此連接需(xu)在被測(ce)(ce)(ce)點(dian)設置如(ru)(ru)圖1a所(suo)示(shi)(shi)的(de)雙(shuang)球(qiu)閥(fa)(fa)三通(tong)(tong)接頭，它(ta)主要用于對(dui)系(xi)統(tong)(tong)進(jin)行(xing)不拆卸檢(jian)測(ce)(ce)(ce)。它(ta)對(dui)液(ye)壓系(xi)統(tong)(tong)所(suo)需(xu)點(dian)的(de)各種參數進(jin)行(xing)直接的(de)快速(su)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)，不需(xu)任何傳感器(qi)，它(ta)可同時(shi)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)系(xi)統(tong)(tong)中的(de)壓力(li)(li)、流量(liang)和(he)溫(wen)(wen)度三個參數，而執行(xing)器(qi)的(de)速(su)度和(he)轉(zhuan)速(su)則(ze)可通(tong)(tong)過(guo)(guo)測(ce)(ce)(ce)量(liang)出口(kou)(kou)流量(liang)的(de)方(fang)法(fa)計算(suan)得(de)到。例如(ru)(ru)：只(zhi)要在泵(beng)出口(kou)(kou)及執行(xing)器(qi)進(jin)、出口(kou)(kou)安裝(zhuang)雙(shuang)球(qiu)閥(fa)(fa)三通(tong)(tong)，如(ru)(ru)圖2所(suo)示(shi)(shi)，則(ze)通(tong)(tong)過(guo)(guo)測(ce)(ce)(ce)量(liang)1、2、3三點(dian)的(de)壓力(li)(li)、流量(liang)及溫(wen)(wen)度值，則(ze)可立刻診斷出故(gu)障(zhang)(zhang)所(suo)在的(de)大致部(bu)位(泵(beng)源(yuan)、控制傳動部(bu)分或執行(xing)器(qi)部(bu)分)。增(zeng)加參數檢(jian)測(ce)(ce)(ce)點(dian)，則(ze)可縮小故(gu)障(zhang)(zhang)發生區域。
檢(jian)(jian)測(ce)(ce)原理(li)如(ru)圖(tu)1a所示。系統(tong)正常工作時(shi)(shi)，閥(fa)門(men)1開(kai)啟，2關閉，檢(jian)(jian)測(ce)(ce)口罩上防(fang)塵罩，以防(fang)污染。檢(jian)(jian)測(ce)(ce)時(shi)(shi)，只要(yao)將(jiang)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)回路與檢(jian)(jian)測(ce)(ce)口接(jie)通，即旋緊(jin)活接(jie)頭(tou)螺紋并打(da)開(kai)閥(fa)門(men)2 。通過調節閥(fa)門(men)1和溢流閥(fa)7即可方便地測(ce)(ce)出壓力、流量、溫度、速度等參數(shu)。但要(yao)求系統(tong)配(pei)管時(shi)(shi)，將(jiang)雙球閥(fa)三通在需檢(jian)(jian)測(ce)(ce)系統(tong)參數(shu)的部位當作接(jie)管(如(ru)圖(tu)1a連接(jie))或彎管接(jie)頭(tou)(如(ru)圖(tu)1b連接(jie)，這樣做(zuo)既不(bu)會增加系統(tong)的復雜性，也不(bu)會對系統(tong)性能產生明顯影響)來(lai)配(pei)置。
