淺談工程變頻液壓系統(tǒng)故障的預(yù)防和診斷

王奇

摘要：隨著我國大量工程項目開工和國資源規(guī)模不斷擴大，對于工程機械的可靠性、維修性和安全性的要求也相應(yīng)提高。本文分析傳統(tǒng)的節(jié)流調(diào)速及容積調(diào)速液壓回路的不足，介紹變頻液壓系統(tǒng)優(yōu)勢，分析其研究現(xiàn)狀，存在問題和對策，并對變頻液壓前景予以展望。

關(guān)鍵詞：工程機械液壓系統(tǒng)故障

中圖分類號：TM6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（c）-0106-01

1傳統(tǒng)的節(jié)流調(diào)速及容積調(diào)速液壓回路的不足

節(jié)流調(diào)速回路是液壓調(diào)速回路的一種，它用定量泵供油，用節(jié)流閥（或調(diào)速閥）改變進入執(zhí)行元件的流量，實現(xiàn)變速目標。結(jié)合流量閥處于回路中的不同位置，又分為進油節(jié)流調(diào)速、回油節(jié)流調(diào)速和旁路節(jié)流調(diào)速三種回路。節(jié)流閥的節(jié)流高速回路適用范圍小，只適合輕載、速度低、負載變化不大、速度穩(wěn)定性要求不高的高功率液壓系統(tǒng)。

容積調(diào)速回路則是以調(diào)解回路中的泵或者是馬達對應(yīng)的排量進行調(diào)整速度的。容積調(diào)速回路的功率損耗非常小，沒有其他多余的損失。而且容積調(diào)速回路的運轉(zhuǎn)壓力隨系統(tǒng)的負載一起變化，因此運行起來效果顯著、系統(tǒng)內(nèi)的油溫適宜。容積調(diào)速回路按油路的運轉(zhuǎn)路線不同，分為開式及閉式兩種回路。但容積調(diào)速回路對于系統(tǒng)的負載、轉(zhuǎn)速有較高的要求，必須滿足負載大、運動速度高、油的溫度要求小，一般功率5kW以上的宜采用容積調(diào)速回路。

與傳統(tǒng)的節(jié)流調(diào)速及容積調(diào)速液壓回路相比，工程機械液壓系統(tǒng)在性能、操作、節(jié)能等方面的效果要提高許多。

2工程變頻液壓技術(shù)的優(yōu)勢特點及背景

工程變頻液壓系統(tǒng)是一種新型的、從全局出發(fā)的節(jié)能傳動系統(tǒng)，它與傳統(tǒng)的的節(jié)流調(diào)速及容積調(diào)速液壓回路控制相比，具有如下的優(yōu)勢和特點：沒有了復(fù)雜的變量量泵，選取變頻器、交流電動機和定量泵，操作簡單；選取定量泵使用，有效減少噪聲污染；使調(diào)速范圍變得更大；節(jié)能環(huán)保效果明顯，和容積控制液壓系統(tǒng)相比，節(jié)約能源最高達六成；有效實現(xiàn)系統(tǒng)產(chǎn)生的制動能量的回收；變頻器的內(nèi)置控制使控制性能更優(yōu)秀，用無速度反饋矢量控制更好發(fā)揮特性。

工程變頻液壓系統(tǒng)的應(yīng)用是基于工程變頻液壓系統(tǒng)的出色的調(diào)速性能和良好的節(jié)能效果，所以工程變頻液壓系統(tǒng)在液壓電梯、機床、飛機、制磚廠等方面有著不錯的應(yīng)用前景。

3工程變頻液壓系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

工程變頻液壓系統(tǒng)是工程機械的重要組成，承擔工程機械的多項功能，工程變頻液壓系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，使得工程機械的故障有七成是工程變頻液壓系統(tǒng)發(fā)生故障引起的。

工程機械液壓系統(tǒng)故障的預(yù)防和診斷始于20世紀60年代。到90年代，人工智能預(yù)防和診斷液壓系統(tǒng)故障迅速發(fā)展。加拿大研究驅(qū)動衛(wèi)星天線跟蹤的液壓系統(tǒng)故障診斷；英國研究了液壓系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障感知診斷；法國采用觀測器診斷液壓系統(tǒng)故障；哥倫比亞運用非線性辯識診斷電液壓系統(tǒng)故障。

我國預(yù)防和診斷工程機械液壓系統(tǒng)起步晚，但發(fā)展很快。1994年利用專家系統(tǒng)、小波分析等方法實現(xiàn)智能診斷液壓系統(tǒng)故障；2000年選取信號處理診斷液壓系統(tǒng)故障；2002年采用故障樹分析方法診斷機液壓系統(tǒng)故障；2003年采用動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷液壓伺服系統(tǒng)故障。綜合起來，目前預(yù)防和診斷工程機械液壓系統(tǒng)故障方法有：直觀檢查、對換診斷、儀表測量檢查、故障樹分析和原理推理等方法，其中原理推理最有效。

4工程變頻液壓系統(tǒng)存在的問題

工程機械液壓系統(tǒng)有液壓泵、液壓馬達、液壓缸、變速器和變速閥等構(gòu)成，其故障通多表現(xiàn)為行走和執(zhí)行無力、離合器接合狀況不好、液壓缸活塞的伸縮不到位等方面。這些故障是因為由于工程機械液壓系統(tǒng)的元件效用失去所致，表現(xiàn)為液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力、系統(tǒng)流量和系統(tǒng)溫度發(fā)生波動。

4.1 液壓系統(tǒng)振動和噪音

振動和噪聲易造成安全事故。產(chǎn)生這類故障由于：一是吸油路有氣體時的噪音。由于吸油高度太，管道細，油液粘和油網(wǎng)堵塞等原因，使油油液中的空氣產(chǎn)生空蝕；吸油管密封差使得油面低，濾油網(wǎng)外露，導(dǎo)致吸油時吸入空氣；油泵和馬達質(zhì)量不過關(guān)，油泵和馬達的流困油現(xiàn)象未消除引起噪音和振動。

4.2 油溫過高

使工程機械液壓系統(tǒng)產(chǎn)生油溫過高的問題原因主要有：液壓系統(tǒng)設(shè)計不合理；使用壓力沒調(diào)整好；周圍溫度高；液壓油泄漏嚴重；工程機械液壓系統(tǒng)散熱不好；系統(tǒng)油箱散熱不足；工程機械液壓系統(tǒng)油箱小，油液循環(huán)快而無法及時冷卻；使用粘度大的油液引起液壓損失等等。

4.3 液壓系統(tǒng)泄漏

液壓系統(tǒng)泄漏多受系統(tǒng)振動、壓差、制造、安裝等不當影響所致。泄漏分外泄漏及內(nèi)泄漏。外泄漏是指液壓油液雙系統(tǒng)內(nèi)向外界環(huán)境泄漏；內(nèi)泄漏是指系統(tǒng)內(nèi)由于間隙、磨損等使油液從高壓側(cè)流至低壓側(cè)。

5解決工程變頻液壓系統(tǒng)存在的問題的對策

5.1 選擇適合的液壓油

選用適合的液壓油會使工程機械液壓系統(tǒng)的壓力傳遞、系統(tǒng)潤滑、系統(tǒng)冷卻和密封等作用得到更好的發(fā)揮，按照《使用說明書》中選擇對應(yīng)的液壓油，特殊情況須替代時，要保障替代油的功能與型號符合。不同液壓油禁止混合，防止產(chǎn)生化學(xué)變化。

5.2 定期維護

工程機械液壓系統(tǒng)要定期進行保養(yǎng)和維護，有些系統(tǒng)中的智能裝置可以預(yù)警某些安全隱患，但這種智能預(yù)警的監(jiān)測效果和監(jiān)測準確度受限，因此定期保養(yǎng)和維護液壓系統(tǒng)是必要的，保養(yǎng)工程機械液壓系統(tǒng)可結(jié)合的智能監(jiān)測結(jié)果進行。工程機械液壓系統(tǒng)的保養(yǎng)與維護分三種：250h檢查保養(yǎng)。檢查油泵磨損程度，檢查油缸拉缸，及時更換；500h檢查保養(yǎng)。工程機械液壓系統(tǒng)運行500h后，必須更換濾芯，長期高溫作業(yè)要提前更換；1000h檢查保養(yǎng)。清洗系統(tǒng)，更換濾芯與液壓油。

5.3 防止雜質(zhì)混入系統(tǒng)

清潔液壓油是保障液壓系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的核心，若有固體雜質(zhì)進入則會損壞系統(tǒng)，危及系統(tǒng)運行。防止雜質(zhì)進入系統(tǒng)方法有：工作人員須用清潔的手套與工作服；進行拆卸保養(yǎng)時要避開灰塵，液壓系的拆卸部位要徹底清潔；仔細清洗壓元件和液壓膠管，吹干后方可組裝；選用正品濾芯；定期清洗濾清器，擦凈濾清器的污物；要多次清洗液壓系統(tǒng)；更新濾芯加新油。

6工程變頻液壓系統(tǒng)的前景展望

預(yù)防和診斷工程機械液壓系統(tǒng)故障的發(fā)展應(yīng)包含：多采用信息集成和融合技術(shù)；采用遠程協(xié)同預(yù)防和診斷技術(shù)；加強故障檢測和容錯控制的研究。監(jiān)測工程機械故障，建立遠程維護服務(wù)系統(tǒng)，使得預(yù)防和診斷工程機械液壓系統(tǒng)故障的發(fā)展前景更廣闊。

參考文獻

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