工程機械液壓系統(tǒng)故障監(jiān)測診斷技術(shù)現(xiàn)狀分析

韋揚

摘 要：如今高新科技日新月異，工程機械液壓系統(tǒng)故障檢測診斷科技也得到極大的發(fā)展，如今工程機械液壓系統(tǒng)尚未成熟，頻繁地產(chǎn)生各種系統(tǒng)故障。鑒于此，文章首先對液壓系統(tǒng)故障監(jiān)測診斷技術(shù)在工程機械中的現(xiàn)狀進行了分析總結(jié)，并對工程機械液壓系統(tǒng)提出了要求，然后對工程機械液壓系統(tǒng)的故障機理進行探究，最后對工程機械液壓系統(tǒng)故障監(jiān)測診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢做出了討論，提高了工程機械液壓系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)效率。

關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng) 互聯(lián)網(wǎng)科技 信息監(jiān)測系統(tǒng)

1.液壓系統(tǒng)故障監(jiān)測診斷技術(shù)在工程機械中的現(xiàn)狀

1.1國外技術(shù)現(xiàn)狀分析

工程機械的數(shù)據(jù)化及智能化不斷發(fā)展更新，西方發(fā)達國家在這方面是遠遠超過其他國家。例如美國卡特彼勒公司，在20世紀90年代初，其裝載機配置了當時先進的計算機監(jiān)控系統(tǒng)（CMS），能有效管控發(fā)動機燃油量、變速器溫度、液壓油溫及水溫等，還能發(fā)揮出三級報警故障診斷的作用。如今，該企業(yè)全部的工程機械都配置了GPS、GIS、GSM、METS等。而METS的功能非常多樣化，其中就包括了自動檢測、故障預(yù)警、器材診斷、無線電通訊、機械自動化控制等。

1.2國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀分析

我國在20世紀60年代，開始研究液壓系統(tǒng)故障監(jiān)測診斷技術(shù)，借助對此系統(tǒng)流量、振動及壓力等相關(guān)數(shù)據(jù)的檢測及系統(tǒng)分析來完成診斷操作。到90年代，衍生了人工智能診斷科技，這就為國內(nèi)液壓系統(tǒng)故障監(jiān)測診斷科技的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)?，F(xiàn)在伴隨著國內(nèi)液壓系統(tǒng)故障監(jiān)測診斷科技不斷發(fā)展，其技術(shù)也漸漸接近西方發(fā)達國家的水平。

工程機械液壓系統(tǒng)發(fā)生故障問題時，通常具備較強的隱蔽性、特殊性及漸變性，簡單的函數(shù)無法表達，當前針對液壓系統(tǒng)的診斷技術(shù)主要是基于傳遞函數(shù)的故障診斷技術(shù)及基于人工智能的故障診斷技術(shù)。隨著國內(nèi)有關(guān)研究單位在液壓系統(tǒng)故障監(jiān)測診斷技術(shù)方面不斷增加投入，目前已經(jīng)取得了一定的成績，在國際市場上也獲得較高聲譽。

國內(nèi)部分公司結(jié)合自身的狀況，開發(fā)了信息監(jiān)測系統(tǒng)，也就是人們常說的“黑匣子”，此系統(tǒng)能針對工程設(shè)備的實際運行狀態(tài)進行有效的檢測、存儲。通過對工程設(shè)備使用情況進行監(jiān)測，設(shè)備的使用得到了極大的保障，此外，能使工程機械液壓系統(tǒng)管理的信息化、科學(xué)化進程得到有效推動。廣西柳工研發(fā)的“智能型工程機械故障診斷與遠程服務(wù)系統(tǒng)”借助遠程服務(wù)的方式，全面地監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)，利用網(wǎng)絡(luò)來針對故障及隱患維修團隊及專家可以遠程進行分析，進而使故障能得到及時的處理。

2.對工程機械液壓系統(tǒng)的要求

工程機械的運行環(huán)境大多是室外環(huán)境，并且大部分工程設(shè)備的運行時是在泥土砂塵、風(fēng)霜暴雪、潮濕腐蝕的環(huán)境下進行的。另外工程機械運行時載荷通常多變，并且會存在明顯的振動現(xiàn)象，運行速率常常是瞬態(tài)轉(zhuǎn)換并且慣性沖擊。鑒于此，一定要嚴格要求工程機械液壓系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)，具體應(yīng)做到下面幾點：

工程機械液壓系統(tǒng)一定要具備非常強的環(huán)境適應(yīng)性，并且其封閉性一定要非常好。

一般來說，工程機械液壓系統(tǒng)的運行環(huán)境是在傾斜、顛簸的環(huán)境下，鑒于此，系統(tǒng)的運行可靠性及系統(tǒng)的實時應(yīng)變性能需達到較好的水平。

液壓系統(tǒng)的機動性一定要非常優(yōu)異，不但能封閉系統(tǒng)，還能應(yīng)對變動。

工程機械液壓系統(tǒng)的構(gòu)成包括了液壓泵、控制閥、變速器及動力換擋變速閥等，當工程機械產(chǎn)生故障問題時，機械狀態(tài)一般就是行走及執(zhí)行結(jié)構(gòu)遲緩或無力、液壓離合器接觸存在問題、液壓缸活塞不能進行有效的伸出及縮回操作等。分析出現(xiàn)故障的根本原因，其實就是因為系統(tǒng)或元件失效所導(dǎo)致的，而這就具體體現(xiàn)在液壓系統(tǒng)壓力、流量及溫度的相關(guān)改變。鑒于此，文章提出了常規(guī)的工程機械液壓系統(tǒng)故障：

（1）液壓系統(tǒng)無力或力不足。比如，執(zhí)行機構(gòu)不能實現(xiàn)承載外界載荷的目的；液壓系統(tǒng)聯(lián)動的機構(gòu)，無法實現(xiàn)聯(lián)動，這些現(xiàn)象都會極大地降低工程機械液壓系統(tǒng)的運行效率。

（2）將液壓當作動力的運動構(gòu)件并不進行運動，或出現(xiàn)運行不穩(wěn)定的現(xiàn)象，有時還會出現(xiàn)爬行的現(xiàn)象。

（3）液壓系統(tǒng)存在泄漏的現(xiàn)象，液壓元件固定聯(lián)結(jié)等區(qū)域出現(xiàn)嚴重的漏油現(xiàn)象或滲漏故障，進而污染環(huán)境，并且會極大地減小機械運行效率，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)運行的不穩(wěn)定或嚴重破壞系統(tǒng)。

（4）液壓系統(tǒng)溫度升高的太大，油液出現(xiàn)變質(zhì)、變稀的問題，進而導(dǎo)致嚴重的內(nèi)泄問題，減小系統(tǒng)運行效率，而相關(guān)元件也會出現(xiàn)熱變形的現(xiàn)象，進而使配合件的精度及性質(zhì)遭到改變，有時還會嚴重破壞相關(guān)元件。

3.工程機械液壓系統(tǒng)的故障機理

（1）設(shè)計原因。這方面的原因會在很大程度上影響液壓系統(tǒng)的性能，并且屬于先天性的原因。在液壓系統(tǒng)中，油箱導(dǎo)致油液污染相對常見，例如某公司曾經(jīng)設(shè)計的設(shè)備液壓系統(tǒng)的液壓油箱內(nèi)采用油漆進行防銹，導(dǎo)致液壓油中含有大量的油漆脫落的碎片，導(dǎo)致大部分閥件出現(xiàn)堵塞。很多時候都是因為油箱的“封閉性”設(shè)計不科學(xué)，例如沒有密封聯(lián)接接管處，就會使污物滲到油箱，之后就會使液壓構(gòu)件被磨損、銹蝕、堵塞，然后就會使系統(tǒng)在運行過程中產(chǎn)生故障。近來，全球相關(guān)專家及學(xué)者都非常重視以液壓油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計為切入點，避免污染物滲入油箱。德國力士樂公司研制的液壓系統(tǒng)采用全封閉式油箱，因為油箱是密閉的，因此泵的進口位置就沒有運用吸油口處的過濾設(shè)計，全部的液壓油都進入同一個總回油管路，并且在回油管口的位置設(shè)計一個濾油設(shè)備，進而使系統(tǒng)內(nèi)因為元件損耗所制造的殘余物和從密封位置中引入系統(tǒng)的污物被有效過濾，進而使油箱內(nèi)油液能保持其清潔程度。如此，就能有效過濾外界污物，此外，吸油口替取過濾設(shè)備，就能有效降低吸油阻力，這就能有效防范空穴問題的產(chǎn)生，還能降低噪聲及功率的實際損失。液壓系統(tǒng)中出現(xiàn)空穴現(xiàn)象后，氣泡隨油液流到高壓區(qū)時，在高壓作用下氣泡會迅速破裂，周圍液體質(zhì)點以高速來填補這一空穴，液體質(zhì)點間高速碰撞而形成局部液壓閥沖擊，使局部的壓力和溫度均急劇升高，產(chǎn)生強烈的振動和噪聲。在氣泡凝聚處附近的管壁和元件表面，因長期承受液壓閥沖擊及高溫作用，以及油液中逸出氣體的較強腐蝕作用，使管壁和元件表面金屬顆粒被剝落，造成氣蝕。此外，存在于油液中的氣泡，因為油液具備粘滯阻力特性，就會使這些氣泡浮出液面的難度增加，鑒于此，在設(shè)計油箱結(jié)構(gòu)時，應(yīng)考慮設(shè)計一個能將懸浮氣泡有效濾除的裝置。

（2）使用原因。工程機械因為作業(yè)環(huán)境較差，其執(zhí)行體系的活塞桿經(jīng)常裸露在環(huán)境之外，被大氣當中的污物所包裹。在伸縮的作業(yè)過程中，不但會受到磨粒的磨損以及大氣，還會受到腐蝕性氣體、液體的腐蝕，而且污染物有可能從桿與導(dǎo)套的結(jié)合面當中進入油液，從而污染油液加速液壓系統(tǒng)的磨損速率。另外裸露在外的活塞桿如果未能得到有效的保護或及時清理，也會加速自身的磨損，造成活塞桿的損壞。

4.工程機械液壓系統(tǒng)故障監(jiān)測診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢

伴隨著社會經(jīng)濟的不斷深入，工程機械液壓體系故障排查診斷工藝的深入更是非常迅捷，雖說在提升工程機械液壓體系運作的安全意義、可靠意義上已經(jīng)實現(xiàn)了一定的穩(wěn)定保障，但在故障檢測診斷工藝運作的環(huán)節(jié)中，還要求伴隨著科學(xué)技術(shù)的提升而不斷提升。依照對工程機械液壓體系故障監(jiān)測診斷工藝的研究，這項技術(shù)在將來發(fā)展的環(huán)節(jié)中主要可以從下列幾個層面著手開展，朝著混合智能、數(shù)據(jù)收集故障診斷工藝的方向深入，并能借助互聯(lián)網(wǎng)科技，實現(xiàn)對工程機械液壓體系的遠程協(xié)同診斷；朝著多傳感器、信息集成融合工藝的大方向深入，并不斷提出新的軟技術(shù)，實現(xiàn)對工程機械液壓體系故障監(jiān)測診斷的安全以及質(zhì)量控制。

5.結(jié)束語

綜上所述，借助這樣的一些討論研究，為改善中國工程機械產(chǎn)業(yè)故障檢驗、控制、預(yù)防、診斷的理論體系，構(gòu)建起全國范圍的遠程維護服務(wù)體系，有著非常重要的理論意義以及實用價值，有著較為廣闊的市場使用前景。

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