利勃海爾HS855HD 液壓成槽機典型傳感器故障判斷及排除

張云玲

( 上海建橋學院，上海201319)

液壓成槽機成槽技術在當今的基礎施工過程中得到廣泛應用，如地鐵施工、隧道施工、路橋施工及高層建筑施工。成槽施工是整個生產過程中最重要的一個環節，而各種型號的液壓成槽機扮演著重要角色，一旦出現故障，將直接導致后繼所有工序無法進行。Liebherr HS855HD 型液壓成槽機為當今此類設備中施工效率最高、地層適應性最好、控制系統最先進、集成化程度最高的代表機型。由于它采用了CANBus(Controller Area Net-work Bus)控制系統、CR (Common Rail)發動機電噴技術、EGR (Exhaust Gas Recirculation)排氣再循環等多種先進技術，傳感器數量較多，一但產生故障，有時維修人員會感覺無從下手，或盲目依賴故障診斷系統，導致維修工作花費大量時間或無法繼續。作者簡明介紹如何根據故障提示并結合實際故障表現，快速準確地判斷并排除數字量及模擬量傳感器故障，尤其是在受施工現場限制不能進行常規檢查時具有較大的實際意義和參考價值。

1 傳感器故障類型與排除方法

首先對于文中討論的傳感器故障，應分清傳感器輸出信號類型:數字量信號(輸出范圍:0 或1)或模擬量信號(輸出范圍:4 000 ～20 000 μA)，然后結合實際故障表現進行針對排查。

1.1 數字量信號傳感器故障及排除方法

當數字量信號傳感器發生故障時，控制系統會有較明確的故障提示。首先應對出現的故障報警進行確認，是否確實為傳感故障而造成系統報警。如:水位傳感器報警，提示符在顯示器上不斷閃爍并出現提示字段:“Coolant level too low，coolant level sensor defected or not connected.”，此時應先檢查水位是否過低，是否達到報警水位，如無此現象，再對傳感器進行檢查。由于此類傳感器正常工作時輸出信號必須為1，當系統采集的該傳感器輸出信號為0 時系統出現故障提示，故采用短接法或直接測量法進行故障判斷。

短接法步驟:斷開傳感器電路插頭，短接控制電路端插頭上的電源線和信號線，檢查系統對應的輸入信號:“1”表示傳感器故障，應更換或維修;“0”表示控制線路開路，應查找并連接開路點或更換線路。該方法適用于無測量工具時快速對故障進行判斷，如有測量工具可采用測量法進行故障判斷。

測量法步驟:斷開傳感電路插頭，直接測量傳感器上的電源線和信號線: “通路”表示控制線路故障，應查找并連接開路點或更換線路;“斷路”表示傳感器故障，應更換或維修。

此類故障表現明確，檢查及排除較為容易，如水位傳感器、油位傳感器及各種行程限位器。如無配件可更換或施工現場不允許進行更換時，在保證設備及人員安全前提下，可通過Force 指令虛擬傳感器正常工作狀態達到設備移位等緊急情況下的操作。

rem force coolant level sensor OK //指定水位傳感器工作正常

Force %2.09. 11 1 //指定信號通道2.09.11 值為1

1.2 模擬量信號傳感器故障及排除方法

模擬量信號傳感器正常工作時輸出的信號隨外界條件變化而變化，將需要監測的各種物理量轉換成控制系統可識別的電參數，對應關系如圖1 所示。

圖中:X 軸代表各種物理量(如壓力、角度、溫度、百分比、轉速、拉力等);Y 軸代表傳感器信號值;線段ab 代表各種物理量與傳感器有效測量范圍關系，斜率為(by－ay)/(bx－ax);點a 代表有效測量范圍最小值或最低值(即傳感器“零點”);點b代表有效測量范圍最大值或最高值;點c 代表有效測量范圍內的任一點。

圖1 需要監測的各種物理量與電參數的對應關系

(1)傳感器“零點”檢測法適用于所有模擬量信號傳感器更換或零點校對。此時控制系統有較明確的故障提示字段，如“slewing gear left pressure sensor，signal too low or not connected”。

檢測方法:滿足傳感器“零點”條件，如壓力傳感器“零點”條件是壓力為“0”。對于上述所列故障提示字段，即未啟動發動機之前，回轉各級系統內無任何壓力，此時檢查控制系統所對應的相應輸入信號是否在 (4 000 ±300)μA (見圖1 點a)范圍之內來確定傳感器是否存在故障或是否正確安裝。

(2)采用單點計算法確定傳感器在點c 的輸出值是否正常，適用于判斷傳感器在有效測量范圍內單點是否存在故障。如拉力傳感器在某點報警“both pressure sensors 1 and 2 of grab open/close，signal are not equal，one of them is abnormal”，此類故障表現為只在特定的單點存在故障報警，其他范圍內工作正常。

單點計算公式如下:

又知:by=20 000 μA，ay=4 000 μA，故公式或簡化如下:

即cy= ［16 000/(bx－ ax)］cx+4 000

以壓力參數為例，經壓力表測量實際壓力13.3 MPa，計算其所對應的正確信號值。由圖1 可知，壓力的測量范圍為0 ～40 MPa，計算如下:

檢查控制系統所對應的輸入信號，與計算所得cy進行比較即可得知傳感器在點c 位置是否工作正常。如控制系統所對應的輸入信號在(cy±300 )μA 范圍之內，則可確定在該點傳感器工作是否正常。適用于檢查傳感器信號在某點產生突變而在其他點信號正常的情況。

(3)采用多點計算法對線段ab 代表各種物理量與傳感器有效測量范圍關系進行檢查，即對X 軸進行分段，對多點進行計算并對比控制系統實際輸入值，可知傳感器在整個有效測量范圍內是否工作正常，適用于系統無故障報警但顯示值與實際不符時進行故障判斷。如吊臂角度傳感器故障，此時控制系統并無報警但顯示半徑與實際工作半徑不相符。這種情況最為危險，由于控制系統無警報提示，有可能導致超載，產生較為嚴重的生產事故。

對于兩個或兩個以上相同的傳感器監測同一物理量的系統一個傳感器發生故障時，如“LML 力矩負載限制器系統”包括兩個相同的拉力傳感器，當一個拉力傳感器發生故障時，也可以用Force 指令虛擬故障傳感器為正常工作狀態達到設備卸載等緊急情況操作。故障提示字段“force sensor main boom left and right signal not equal，one of them is abnormal”，此時所有相關動作被系統鎖死無動作(如卷揚上提及下放、吊臂的俯仰動作)。為了達到設備卸載的目的，可編輯下述Force 指令假定左側拉力傳感器工作正常

rem force left force sensor signal equal to right one

//指定左側拉力傳感器與右側拉力傳感器輸入信號相等(假定左側拉力傳感器故障)

Force %2.41.23 %2.42.23

系統在執行此指令語句時，左側拉力傳感器信號通道2.041.23 的實際輸入值被忽略而直接采用與右側拉力傳感器信號通道2.042.23 相同的數值，此時控制系統解鎖，所有相關動作可進行操作以達到設備卸載的目的。

2 結束語

綜上所述:當上述兩類傳感器發生故障報警時，應結合故障提示字段及實際故障表現并根據施工現場的實際情況，快速準確地對故障進行判斷并排除，以保證施工生產順利進行。

【1】姜立標.汽車傳感器及應用［M］. 北京:電子工業出版社，2009.

【2】葉湘濱.傳感器與測試技術［M］. 北京:國防工業出版社，2007.