液壓傳動系統故障診斷方法的探討

陳 俐，黃建明

（甘肅機電職業技術學院，甘肅 天水 741001）

液壓傳動由于其具備諸多優點而獲得廣泛應用，但液壓傳動屬封閉的管路循環系統，一旦發生故障則比較隱形，與機械、電氣傳動故障相比，往往發生在液壓系統或元件內部，難以直接觀測，故障診斷的難度較大，需要借助系統的診斷與分析方法才能盡快判定故障原因和部位以利于排除設備故障。

1 液壓故障分類與診斷步驟

（1）液壓故障分類。①液壓故障發生幾率。液壓傳動系統發生故障的幾率會隨著時間而變化，大致分初期故障、正常工作和壽命故障三個階段[1]。②液壓故障類型。依據液壓系統、元件運行狀況，可將故障分為共性故障、個性故障和理性故障三類[2]。根據液壓設備運行中出現的故障特征大致分為五類，即漏油、發熱、振動、壓力不穩定和噪聲[1]。

（2）液壓故障診斷步驟。液壓傳動系統故障的診斷與分析涉及諸多因素，工作過程差異比較大，但其主要步驟大致相同。①確定任務。擬定液壓故障診斷的范圍，明確故障分析的最終目的。②現場了解。到液壓設備現場收集相關技術信息，大致了解現場狀況，并進行初步判斷。③擬定方案。擬定液壓故障診斷的路線、方向、檢測和試驗方式等技術手段，預估工作進程，確定所需的檢修人員、技術資料及儀器具等。④方案實施。按擬定方案、工作程序對液壓故障進行檢查、測試、試驗、判斷、驗證等。⑤記載總結。主要記載癥狀、液壓元件的損壞情況、測試和試驗過程、分解過程、故障定論、處理過程和處理后的運行狀況等，宜形成書面技術文件。

2 液壓故障傳統診斷方法

（1）“四覺”診斷法。“四覺”診斷法，即檢修人員運用視覺、聽覺、觸覺和嗅覺等感官來直接判斷分析液壓傳動系統故障，主要用于現場的初步檢查與診斷。①觀察法。即看液壓系統的工作壓力、速度或轉速、油液、泄漏、振動等是否存在問題。②聽診法。即聽液壓系統沖擊聲、噪聲及其他異常聲響等，判斷液壓系統工作是否正常。③觸摸法。即用手摸溫升、振動、爬行及連接處的松緊程度等，判定運動部件的工作狀態。④嗅覺法。即檢修人員通過嗅覺，判斷液壓傳動工作介質是否變質或元件發熱、電磁線圈是否燒蝕等。

（2）儀器檢測法。用壓力表、流量表等檢測儀器，針對液壓故障相關部位檢測壓力、流量、速度、轉速及溫度等，對照其技術文件正常值，以便判斷故障原因及部位。

①用壓力表測試。壓力是液壓系統最重要的敏感參數，液壓故障往往都表現為壓力不足，因此用壓力表測試系統有關部位的壓力來判斷其狀態是最為普遍的故障檢測手段。②用流量計測試。流量也是液壓系統的重要參數，可用流量計檢測液壓元件的內泄漏與容積效率、液壓回路與元件的進出口等流量異常情況。③用秒表或轉速表測試。執行元件的運動速度或轉速的變化，是液壓系統中某些元件狀態變化的反映。液壓缸運行速度可用秒表測出，液壓馬達的轉速可由轉速表或標記直接測出。④用溫度計測試。液壓元件正常表面溫度在50℃左右，發生故障后由于節流、摩擦發熱過多溫度可上升至80℃以上[3]。測試液壓元件表面溫度還須綜合系統狀況進行診斷。

（3）邏輯推理法。設備維護技術人員憑借自身扎實的機械、液壓傳動等技術功底，也可從理論上對液壓系統、回路及元件發生的多數故障進行邏輯推理分析[5]。由于液壓故障的表現形式大致可以歸納為壓力異常、速度異常及動作異常，故通過調閱液壓系統圖，并遵循其構成的液壓回路及其元件的工作原理進行縝密的邏輯推理，則基本上可以確定引起液壓故障的部位和原因，然后再輔助其他方法做進一步排查確認。

（4）對換診斷法。現場維修中常采用不用儀器的對換診斷方法，即若現場無檢測儀器或被查元件比較精密而不宜拆開時，可換上其它同型號機器上的元件進行檢查，即能快速地診斷出有無故障。

3 液壓故障先進診斷方式

（1）電腦程序檢測。隨著傳感器及檢測技術的發展使得設備多參數的自動測試已成為可能。可以參考借鑒數控系統自診斷技術的啟動診斷、在線診斷及離線診斷等方式，借助設備的中央控制臺屏顯液壓系統工作狀態，一旦發生工作異常即時報警，并提示故障代碼，可供工程技術人員查閱設備維護使用手冊即可快速確定液壓故障部位與原因。

（2）故障檢測儀。現在越來越多的進口機械設備，其故障診斷都可以借助專門的故障檢測儀來完成。一般故障檢測儀內設計算機芯片，自帶診斷程序，檢測時通過數據線接口與設備專設接口相連互通即可實現檢測，其所測數據豐富、體積小且攜帶方便。

（3）人工智能診斷。人工智能（AI）就是通過計算機模擬人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構思和決策，旨在取代或延伸人的部分腦力勞動，并對人類專家的智能進行收集、儲存、完善、共享、繼承與發展的技術。目前應用較成熟的人工智能技術有專家系統、人工神經網絡和計算機視覺技術等，其中用專家系統進行故障診斷是一個典型的應用[5]。

（4）通信診斷。通信診斷也稱遠距離系統診斷或“海外診斷”。例如德國的西門子公司在CNC系統診斷中，采用了這種診斷功能[6]。液壓設備設計與制造者可以借鑒引入，使液壓設備也具有通信診斷功能，這樣只要液壓設備用戶將設備工控機上的專用通信接口通過普通電話線路或網線連接到設備維修中心的專用計算機上，就可以聯機測試數據并進行分析、診斷。

（5）網絡系統診斷。基于Intranet及Web等網絡技術，開發專門針對液壓傳動系統故障診斷的網絡查詢系統。可采用Microsoft Visual Studio2010專業版ASP.NET+C#作為開發工具，采用SQL Server2008實現數據的發布、動態存儲及管理。系統平臺開發中應積極引入人工智能技術、專家知識庫、數據挖掘技術及云計算等，并且兼具開放性，支持系統知識庫的動態補充、更新，實現信息查詢、資源共享、論壇、可視化及遠程診斷等功能。

依托液壓傳動系統故障診斷的網絡查詢系統，開發專門針對智能手機的第三方應用程序APP，借助移動互聯網實現智能手機的聯網查詢與咨詢，將會更加便捷。

4 結論

液壓設備技術管理人員必須研究液壓系統圖，熟悉傳統診斷方法，并學會運用先進檢測方式，才能在液壓傳動系統故障診斷時熟能生巧、事半功倍。

建議液壓設備研發、制造方，提高設備的自動檢測技術水平，不斷研發新型故障檢測儀，引入人工智能（AI）、網絡系統診斷及智能制造等先進技術，使液壓系統故障診斷逐步實現智能化。