液壓系統故障診斷的實用方法探析
液壓傳動(dong)系統由于其(qi)獨特的優點，即具有(you)廣泛的工(gong)藝適應性、優良的控制性能和(he)較低廉的成本，在各個領域中(zhong)(zhong)獲得愈來(lai)愈廣泛的應用(yong)。但由于客(ke)觀上元、輔件質量不(bu)穩定(ding)和(he)主觀上使(shi)用(yong)、維護不(bu)當，且(qie)(qie)系統中(zhong)(zhong)各元件和(he)工(gong)作(zuo)(zuo)液體都是在封閉油路(lu)內工(gong)作(zuo)(zuo)，不(bu)象(xiang)機械設備那樣直觀，也不(bu)象(xiang)電氣(qi)設備那樣可(ke)利(li)用(yong)各種(zhong)檢測儀(yi)器(qi)方便地測量各種(zhong)參(can)數(shu)，液壓設備中(zhong)(zhong)，僅靠有(you)限幾個壓力(li)表(biao)、流量計等(deng)來(lai)指示系統某些部位(wei)的工(gong)作(zuo)(zuo)參(can)數(shu)，其(qi)他(ta)參(can)數(shu)難以測量，而且(qie)(qie)一般故障根源有(you)許多種(zhong)可(ke)能，這給液壓系統故障診斷帶(dai)來(lai)一定(ding)困難。
在生產現場，由(you)于受生產計劃和(he)技術條(tiao)件的制(zhi)約，要求故障(zhang)診斷人(ren)員準確、簡(jian)便和(he)高(gao)效(xiao)地診斷出液壓設備的故障(zhang)；要求維修人(ren)員利用現有的信息和(he)現場的技術條(tiao)件，盡可能減少拆裝工(gong)作(zuo)量，節省維修工(gong)時(shi)(shi)和(he)費用，用最簡(jian)便的技術手段(duan)，在盡可能短的時(shi)(shi)間內，準確地找出故障(zhang)部位和(he)發生故障(zhang)的原因并加(jia)以(yi)修理，使系統(tong)恢復正常運行(xing)，并力求今(jin)后不再發生同樣故障(zhang)。
1 液(ye)壓系統故(gu)障診斷的一般原(yuan)則(ze)
正(zheng)確分析(xi)故(gu)(gu)(gu)障是排除故(gu)(gu)(gu)障的前提，系統(tong)故(gu)(gu)(gu)障大部(bu)分并非突(tu)然(ran)發(fa)(fa)生(sheng)，發(fa)(fa)生(sheng)前總有預(yu)兆(zhao)，當預(yu)兆(zhao)發(fa)(fa)展到(dao)一定程度即產生(sheng)故(gu)(gu)(gu)障。引起(qi)故(gu)(gu)(gu)障的原(yuan)因是多種多樣(yang)的，并無固定規(gui)律可(ke)尋。統(tong)計表明(ming)，液壓系統(tong)發(fa)(fa)生(sheng)的故(gu)(gu)(gu)障約90％是由于使用(yong)管(guan)理不(bu)善所致為(wei)了快速(su)、準(zhun)確、方便地診(zhen)(zhen)斷(duan)故(gu)(gu)(gu)障，必須充分認識(shi)液壓故(gu)(gu)(gu)障的特征和(he)規(gui)律，這是故(gu)(gu)(gu)障診(zhen)(zhen)斷(duan)的基礎(chu)。
以(yi)下原則在故障診斷中值得遵循：
(1) 首(shou)先判明液(ye)(ye)壓(ya)(ya)系統(tong)的工作條件和外圍(wei)環境(jing)是(shi)否正常(chang) 需首(shou)先搞清(qing)是(shi)設備機械(xie)部(bu)分或電(dian)器控制部(bu)分故障(zhang)，還是(shi)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)系統(tong)本身(shen)的故障(zhang)，同時(shi)查(cha)清(qing)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)系統(tong)的各種條件是(shi)否符合(he)正常(chang)運行(xing)的要(yao)求。
(2) 區域(yu)判斷 根據故障(zhang)現象和特征確定與該故障(zhang)有關的(de)(de)區域(yu)，逐步(bu)縮小(xiao)發生故障(zhang)的(de)(de)范圍，檢測此(ci)區域(yu)內的(de)(de)元(yuan)件情況，分析(xi)發生原因，最終找出故障(zhang)的(de)(de)具體所在(zai)。
(3) 掌握故(gu)障種(zhong)類進行綜(zong)合(he)(he)分(fen)析 根據(ju)故(gu)障最終的現象，逐(zhu)步深入找(zhao)出多種(zhong)直接的或間接的可能原(yuan)因，為避免盲目性，必須根據(ju)系(xi)統基本原(yuan)理，進行綜(zong)合(he)(he)分(fen)析、邏輯判斷，減(jian)少懷疑對(dui)象逐(zhu)步逼(bi)近，最終找(zhao)出故(gu)障部位。
(4) 故(gu)障(zhang)(zhang)診(zhen)斷是建(jian)立在運行(xing)記錄及某些(xie)系統參(can)數基(ji)礎之上的。建(jian)立系統運行(xing)記錄，這是預防、發現和處理(li)故(gu)障(zhang)(zhang)的科學依(yi)據；建(jian)立設備運行(xing)故(gu)障(zhang)(zhang)分(fen)析表，它是使用(yong)經驗的高度概(gai)括總結，有助(zhu)于對故(gu)障(zhang)(zhang)現象迅速做出(chu)判斷；具(ju)備一定(ding)檢測手段，可對故(gu)障(zhang)(zhang)做出(chu)準(zhun)確的定(ding)量(liang)分(fen)析。
(5) 驗證可(ke)能故障(zhang)原因時(shi)，一般從最(zui)(zui)可(ke)能的故障(zhang)原因或最(zui)(zui)易檢(jian)驗的地(di)方開始，這樣可(ke)減少裝拆工作(zuo)量，提高診斷(duan)速度。
2 故障診斷(duan)方法
目(mu)前查(cha)找液壓系統(tong)故(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)的(de)(de)傳統(tong)方法是邏輯(ji)分析(xi)逐(zhu)步逼近斷。此法的(de)(de)基本(ben)思路(lu)是綜合分析(xi)、條(tiao)(tiao)件(jian)(jian)判斷。即維修人員通過觀察、聽、觸摸和簡單的(de)(de)測試(shi)以(yi)及對液壓系統(tong)的(de)(de)理解，憑經驗來判斷故(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)發生的(de)(de)原因。當液壓系統(tong)出現(xian)故(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)時(shi)，故(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)根源(yuan)有許多種(zhong)可能。采用邏輯(ji)代數方法，將可能故(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)原因列(lie)表，然后根據先(xian)易后難原則逐(zhu)一進行邏輯(ji)判斷，逐(zhu)項逼近，最終找出故(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)原因和引起故(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)的(de)(de)具(ju)體條(tiao)(tiao)件(jian)(jian)。
此(ci)法在(zai)故(gu)障(zhang)診(zhen)斷過程(cheng)中要求維修人(ren)員(yuan)具有液(ye)壓系(xi)統(tong)(tong)基礎知(zhi)識和較(jiao)強的(de)(de)分(fen)析能(neng)(neng)力，方可保證診(zhen)斷的(de)(de)效率和準(zhun)確(que)性(xing)。但診(zhen)斷過程(cheng)較(jiao)繁瑣，須(xu)經(jing)過大量的(de)(de)檢查，驗(yan)證工作(zuo)，而且只能(neng)(neng)是定性(xing)地分(fen)析，診(zhen)斷的(de)(de)故(gu)障(zhang)原因(yin)不夠準(zhun)確(que)。為(wei)減少系(xi)統(tong)(tong)故(gu)障(zhang)檢測(ce)的(de)(de)盲目性(xing)和經(jing)驗(yan)性(xing)以及拆(chai)裝工作(zuo)量，傳統(tong)(tong)的(de)(de)故(gu)障(zhang)診(zhen)斷方法已遠不能(neng)(neng)滿足現代液(ye)壓系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)要求。
近年來(lai)，隨著(zhu)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)系統(tong)向大型化、連續生產、自動控制方(fang)(fang)(fang)向發展，又出現了多種(zhong)現代故(gu)障(zhang)診(zhen)斷(duan)(duan)(duan)方(fang)(fang)(fang)法(fa)。如(ru)鐵(tie)譜技斷(duan)(duan)(duan)，可從油液(ye)(ye)中(zhong)分(fen)(fen)離出來(lai)的(de)各種(zhong)磨(mo)粒(li)的(de)數量、形狀、尺寸、成分(fen)(fen)以(yi)及分(fen)(fen)布規律等情況，及時、準(zhun)確(que)地判斷(duan)(duan)(duan)出系統(tong)中(zhong)元件的(de)磨(mo)損部位、形式、程度等。而且(qie)可對液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)油進行定(ding)量的(de)污染(ran)分(fen)(fen)析和(he)評價，做到在線檢測(ce)和(he)故(gu)障(zhang)預防(fang)。再(zai)如(ru)基(ji)于(yu)人(ren)工(gong)智能的(de)專家診(zhen)斷(duan)(duan)(duan)系斷(duan)(duan)(duan)，它(ta)通過計(ji)算機(ji)模(mo)仿在某(mou)一(yi)(yi)領域內(nei)有經驗(yan)專家解決問(wen)題的(de)方(fang)(fang)(fang)法(fa)。將故(gu)障(zhang)現象通過人(ren)機(ji)接口輸入計(ji)算機(ji)，計(ji)算機(ji)根據(ju)輸入的(de)現象以(yi)及知識庫中(zhong)的(de)知識，可推(tui)算出引(yin)起(qi)故(gu)障(zhang)的(de)原(yuan)因，然后通過人(ren)機(ji)接口輸出該原(yuan)因，并提出維修方(fang)(fang)(fang)案(an)或(huo)預防(fang)措施(shi)。這些方(fang)(fang)(fang)法(fa)給液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)系統(tong)故(gu)障(zhang)診(zhen)斷(duan)(duan)(duan)帶來(lai)廣闊的(de)前景，給液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)系統(tong)故(gu)障(zhang)診(zhen)斷(duan)(duan)(duan)自動化奠定(ding)了基(ji)礎。但這些方(fang)(fang)(fang)法(fa)大都需要昂貴(gui)的(de)檢測(ce)設(she)備和(he)復(fu)雜的(de)傳感控制系統(tong)和(he)計(ji)算機(ji)處理系統(tong)，有些方(fang)(fang)(fang)法(fa)研究起(qi)來(lai)有一(yi)(yi)定(ding)困難。目(mu)前不適應于(yu)現場推(tui)廣使用。下面(mian)介紹(shao)一(yi)(yi)種(zhong)簡單、實(shi)用的(de)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)系統(tong)故(gu)障(zhang)診(zhen)斷(duan)(duan)(duan)方(fang)(fang)(fang)法(fa)。
2.1 基于(yu)參數測量的故障診斷系(xi)統
一個液壓(ya)(ya)(ya)系統(tong)(tong)(tong)工(gong)作(zuo)是(shi)(shi)否(fou)正(zheng)常(chang)，關鍵取決于兩個主要工(gong)作(zuo)參數(shu)即壓(ya)(ya)(ya)力和(he)流(liu)量是(shi)(shi)否(fou)處于正(zheng)常(chang)的(de)工(gong)作(zuo)狀態，以(yi)及系統(tong)(tong)(tong)溫度和(he)執行器(qi)速度等參數(shu)的(de)正(zheng)常(chang)與(yu)否(fou)。液壓(ya)(ya)(ya)系統(tong)(tong)(tong)的(de)故(gu)(gu)障(zhang)現象(xiang)是(shi)(shi)各種各樣的(de)，故(gu)(gu)障(zhang)原(yuan)因也是(shi)(shi)多(duo)種因素的(de)綜合。同一因素可(ke)能造成不同的(de)故(gu)(gu)障(zhang)現象(xiang)，而同一故(gu)(gu)障(zhang)又可(ke)能對應(ying)著多(duo)種不同原(yuan)因。例如：油液的(de)污(wu)染可(ke)能造成液壓(ya)(ya)(ya)系統(tong)(tong)(tong)壓(ya)(ya)(ya)力、流(liu)量或方向等各方面的(de)故(gu)(gu)障(zhang)，這給液壓(ya)(ya)(ya)系統(tong)(tong)(tong)故(gu)(gu)障(zhang)診斷帶來極(ji)大困難。
參(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)測(ce)量法診(zhen)斷(duan)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)的(de)思路是這樣的(de)，任何液(ye)(ye)壓系(xi)統(tong)(tong)工(gong)作正(zheng)常時，系(xi)統(tong)(tong)參(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)都工(gong)作在(zai)(zai)設計和(he)設定值(zhi)附近，工(gong)作中(zhong)如果這些參(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)偏離(li)了預(yu)定值(zhi)，則系(xi)統(tong)(tong)就會(hui)出現故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)或有(you)可(ke)(ke)能(neng)出現故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)。即液(ye)(ye)壓系(xi)統(tong)(tong)產生(sheng)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)的(de)實質就是系(xi)統(tong)(tong)工(gong)作參(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)的(de)異常變化(hua)。因此當(dang)液(ye)(ye)壓系(xi)統(tong)(tong)發(fa)(fa)生(sheng)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)時，必然是系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)某(mou)個元件(jian)或某(mou)些元件(jian)有(you)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)，進一步可(ke)(ke)斷(duan)定回路中(zhong)某(mou)一點或某(mou)幾點的(de)參(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)已(yi)偏離(li)了預(yu)定值(zhi)。這說明(ming)如果液(ye)(ye)壓回路中(zhong)某(mou)點的(de)工(gong)作參(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)不正(zheng)常，則系(xi)統(tong)(tong)已(yi)發(fa)(fa)生(sheng)了故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)或可(ke)(ke)能(neng)發(fa)(fa)生(sheng)了故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)，需維修人員(yuan)馬上進行處理。這樣在(zai)(zai)參(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)測(ce)量的(de)基(ji)礎上，再結(jie)合(he)邏輯分析法，即可(ke)(ke)快(kuai)速、準確(que)地(di)找出故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)所在(zai)(zai)。參(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)測(ce)量法不僅(jin)可(ke)(ke)以診(zhen)斷(duan)系(xi)統(tong)(tong)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)，而(er)且還(huan)能(neng)預(yu)報(bao)(bao)可(ke)(ke)能(neng)發(fa)(fa)生(sheng)的(de)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)，并且這種預(yu)報(bao)(bao)和(he)診(zhen)斷(duan)都是定量的(de)，大大提高了診(zhen)斷(duan)的(de)速度和(he)準確(que)性。這種檢(jian)測(ce)為直(zhi)接測(ce)量，檢(jian)測(ce)速度快(kuai)，誤差(cha)小，檢(jian)測(ce)設備簡(jian)單，便(bian)于(yu)在(zai)(zai)生(sheng)產現場推(tui)廣(guang)使用(yong)。適合(he)于(yu)任何液(ye)(ye)壓系(xi)統(tong)(tong)的(de)檢(jian)測(ce)。測(ce)量時，既不需停機，又不損壞(huai)液(ye)(ye)壓系(xi)統(tong)(tong)，幾乎可(ke)(ke)以對(dui)系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)任何部位進行檢(jian)測(ce)，不但可(ke)(ke)診(zhen)斷(duan)已(yi)有(you)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)，而(er)且可(ke)(ke)進行在(zai)(zai)線(xian)監測(ce)、預(yu)報(bao)(bao)潛在(zai)(zai)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)。
2.1.1 參(can)數測(ce)量法原理
只要測(ce)得液壓系(xi)統(tong)回路中所需(xu)任(ren)意點(dian)處(chu)工(gong)作參數，將其與系(xi)統(tong)工(gong)作的正(zheng)常值相比較，即可判斷出系(xi)統(tong)工(gong)作參數是(shi)否(fou)(fou)正(zheng)常，是(shi)否(fou)(fou)發生(sheng)了故障以及故障的所在部位。
液(ye)(ye)壓(ya)(ya)系(xi)統中的工作參(can)數，如壓(ya)(ya)力、流量(liang)(liang)、溫度等都是非電(dian)物(wu)理(li)量(liang)(liang)，用(yong)通(tong)用(yong)儀器采用(yong)間(jian)接(jie)測量(liang)(liang)法測量(liang)(liang)時，首(shou)先需(xu)(xu)利用(yong)物(wu)理(li)效應將這些非電(dian)量(liang)(liang)轉(zhuan)換(huan)(huan)成電(dian)量(liang)(liang)，然后(hou)經放大(da)(da)、轉(zhuan)換(huan)(huan)和顯(xian)示(shi)等處理(li)，被測參(can)數則可用(yong)轉(zhuan)換(huan)(huan)后(hou)的電(dian)信號代表并顯(xian)示(shi)。由此(ci)可判(pan)斷液(ye)(ye)壓(ya)(ya)系(xi)統是否有故障。但這種(zhong)間(jian)接(jie)測量(liang)(liang)方法需(xu)(xu)各種(zhong)傳感(gan)器，檢測裝置較復雜，測量(liang)(liang)結果(guo)誤差大(da)(da)、不直觀，不便(bian)于現場(chang)推廣(guang)使用(yong)。
本人通過多年的(de)(de)教學和(he)生產實踐，設(she)計出(chu)(chu)一種簡單、實用的(de)(de)液(ye)壓系(xi)(xi)統(tong)故障檢(jian)測回路(lu)。系(xi)(xi)統(tong)結構原理如(ru)圖(tu)1a所示。檢(jian)測回路(lu)通常和(he)被檢(jian)測系(xi)(xi)統(tong)并聯連接(jie)，此連接(jie)需在(zai)被測點(dian)設(she)置如(ru)圖(tu)1a所示的(de)(de)雙球(qiu)閥三通接(jie)頭，它(ta)主(zhu)要(yao)用于對(dui)系(xi)(xi)統(tong)進行(xing)(xing)不拆(chai)卸檢(jian)測。它(ta)對(dui)液(ye)壓系(xi)(xi)統(tong)所需點(dian)的(de)(de)各種參(can)數進行(xing)(xing)直接(jie)的(de)(de)快(kuai)速檢(jian)測，不需任何傳感(gan)器(qi)(qi)，它(ta)可(ke)同時(shi)檢(jian)測系(xi)(xi)統(tong)中(zhong)的(de)(de)壓力、流量(liang)和(he)溫(wen)度三個參(can)數，而(er)執(zhi)行(xing)(xing)器(qi)(qi)的(de)(de)速度和(he)轉速則(ze)(ze)可(ke)通過測量(liang)出(chu)(chu)口(kou)流量(liang)的(de)(de)方(fang)法(fa)計算得到(dao)。例如(ru)：只(zhi)要(yao)在(zai)泵出(chu)(chu)口(kou)及執(zhi)行(xing)(xing)器(qi)(qi)進、出(chu)(chu)口(kou)安裝雙球(qiu)閥三通，如(ru)圖(tu)2所示，則(ze)(ze)通過測量(liang)1、2、3三點(dian)的(de)(de)壓力、流量(liang)及溫(wen)度值，則(ze)(ze)可(ke)立(li)刻診斷出(chu)(chu)故障所在(zai)的(de)(de)大致(zhi)部(bu)位(泵源、控制傳動(dong)部(bu)分或執(zhi)行(xing)(xing)器(qi)(qi)部(bu)分)。增加(jia)參(can)數檢(jian)測點(dian)，則(ze)(ze)可(ke)縮小(xiao)故障發(fa)生區域。
檢(jian)(jian)(jian)測原理如圖(tu)1a所示。系統正常工作時，閥(fa)(fa)(fa)門(men)1開啟(qi)，2關(guan)閉，檢(jian)(jian)(jian)測口罩上防塵罩，以防污染。檢(jian)(jian)(jian)測時，只要將檢(jian)(jian)(jian)測回路與檢(jian)(jian)(jian)測口接通，即旋緊活接頭(tou)螺紋并(bing)打開閥(fa)(fa)(fa)門(men)2 。通過調節閥(fa)(fa)(fa)門(men)1和(he)溢流(liu)閥(fa)(fa)(fa)7即可方便地測出壓(ya)力、流(liu)量、溫度(du)、速度(du)等(deng)參數。但(dan)要求系統配管時，將雙球閥(fa)(fa)(fa)三通在需檢(jian)(jian)(jian)測系統參數的部位當作接管(如圖(tu)1a連(lian)接)或彎管接頭(tou)(如圖(tu)1b連(lian)接，這樣做既不(bu)會(hui)增加系統的復(fu)雜性，也不(bu)會(hui)對系統性能產生明顯影響(xiang))來配置。
