工程機械液壓系統故障監測診斷技術現狀分析

韋揚

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

關鍵詞：液壓系統 互聯網科技 信息監測系統

1.液壓系統故障監測診斷技術在工程機械中的現狀

1.1國外技術現狀分析

工程機械的數據化及智能化不斷發展更新，西方發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控系統（CMS），能有效管控發動機燃油量、變速器溫度、液壓油溫及水溫等，還能發揮出三級報警故障診斷的作用。如今，該企業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、故障預警、器材診斷、無線電通訊、機械自動化控制等。

1.2國內技術現狀分析

我國在20世紀60年代，開始研究液壓系統故障監測診斷技術，借助對此系統流量、振動及壓力等相關數據的檢測及系統分析來完成診斷操作。到90年代，衍生了人工智能診斷科技，這就為國內液壓系統故障監測診斷科技的發展奠定了基礎。現在伴隨著國內液壓系統故障監測診斷科技不斷發展，其技術也漸漸接近西方發達國家的水平。

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

國內部分公司結合自身的狀況，開發了信息監測系統，也就是人們常說的“黑匣子”，此系統能針對工程設備的實際運行狀態進行有效的檢測、存儲。通過對工程設備使用情況進行監測，設備的使用得到了極大的保障，此外，能使工程機械液壓系統管理的信息化、科學化進程得到有效推動。廣西柳工研發的“智能型工程機械故障診斷與遠程服務系統”借助遠程服務的方式，全面地監控設備的運行狀態，利用網絡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的要求

工程機械的運行環境大多是室外環境，并且大部分工程設備的運行時是在泥土砂塵、風霜暴雪、潮濕腐蝕的環境下進行的。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象，運行速率常常是瞬態轉換并且慣性沖擊。鑒于此，一定要嚴格要求工程機械液壓系統的液壓系統，具體應做到下面幾點：

工程機械液壓系統一定要具備非常強的環境適應性，并且其封閉性一定要非常好。

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

液壓系統的機動性一定要非常優異，不但能封閉系統，還能應對變動。

工程機械液壓系統的構成包括了液壓泵、控制閥、變速器及動力換擋變速閥等，當工程機械產生故障問題時，機械狀態一般就是行走及執行結構遲緩或無力、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。分析出現故障的根本原因，其實就是因為系統或元件失效所導致的，而這就具體體現在液壓系統壓力、流量及溫度的相關改變。鑒于此，文章提出了常規的工程機械液壓系統故障：

（1）液壓系統無力或力不足。比如，執行機構不能實現承載外界載荷的目的；液壓系統聯動的機構，無法實現聯動，這些現象都會極大地降低工程機械液壓系統的運行效率。

（2）將液壓當作動力的運動構件并不進行運動，或出現運行不穩定的現象，有時還會出現爬行的現象。

（3）液壓系統存在泄漏的現象，液壓元件固定聯結等區域出現嚴重的漏油現象或滲漏故障，進而污染環境，并且會極大地減小機械運行效率，甚至會導致系統運行的不穩定或嚴重破壞系統。

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

3.工程機械液壓系統的故障機理

（1）設計原因。這方面的原因會在很大程度上影響液壓系統的性能，并且屬于先天性的原因。在液壓系統中，油箱導致油液污染相對常見，例如某公司曾經設計的設備液壓系統的液壓油箱內采用油漆進行防銹，導致液壓油中含有大量的油漆脫落的碎片，導致大部分閥件出現堵塞。很多時候都是因為油箱的“封閉性”設計不科學，例如沒有密封聯接接管處，就會使污物滲到油箱，之后就會使液壓構件被磨損、銹蝕、堵塞，然后就會使系統在運行過程中產生故障。近來，全球相關專家及學者都非常重視以液壓油箱結構設計為切入點，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計一個濾油設備，進而使系統內因為元件損耗所制造的殘余物和從密封位置中引入系統的污物被有效過濾，進而使油箱內油液能保持其清潔程度。如此，就能有效過濾外界污物，此外，吸油口替取過濾設備，就能有效降低吸油阻力，這就能有效防范空穴問題的產生，還能降低噪聲及功率的實際損失。液壓系統中出現空穴現象后，氣泡隨油液流到高壓區時，在高壓作用下氣泡會迅速破裂，周圍液體質點以高速來填補這一空穴，液體質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，在設計油箱結構時，應考慮設計一個能將懸浮氣泡有效濾除的裝置。

（2）使用原因。工程機械因為作業環境較差，其執行體系的活塞桿經常裸露在環境之外，被大氣當中的污物所包裹。在伸縮的作業過程中，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套的結合面當中進入油液，從而污染油液加速液壓系統的磨損速率。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.工程機械液壓系統故障監測診斷技術的發展趨勢

伴隨著社會經濟的不斷深入，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、可靠意義上已經實現了一定的穩定保障，但在故障檢測診斷工藝運作的環節中，還要求伴隨著科學技術的提升而不斷提升。依照對工程機械液壓體系故障監測診斷工藝的研究，這項技術在將來發展的環節中主要可以從下列幾個層面著手開展，朝著混合智能、數據收集故障診斷工藝的方向深入，并能借助互聯網科技，實現對工程機械液壓體系的遠程協同診斷；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，實現對工程機械液壓體系故障監測診斷的安全以及質量控制。

5.結束語

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業故障檢驗、控制、預防、診斷的理論體系，構建起全國范圍的遠程維護服務體系，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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