液压系统故障诊断技术助力水利工程机械

高楠

摘要：随着机电液一体化技术水平的提高，水利工程液压系统的故障率也在不断提升。为了充分发挥水利工程机械的性能优势，提高生产、经济效益，需要对液压系统故障进行有效、正确以及及时的诊断。但不可能通过人工方式对工作过程有全面了解，那么构建一个故障诊断系统对当下水利工程机械故障诊断的研究具有推动意义。

关键词：水利机械;液压系统故障

引言

随着社会的不断发展进步，水利机械液压系统的功能在不断地优化升级，因此其故障问题也逐渐变得复杂。为了保证水利机械液压系统能够正常运转，从而在工作过程中发挥其最大优势，相关工作人员就需要对其出现的故障进行及时的诊断和维修。由于此系统在一个封闭的空间内运转，相关人员不能够直接观察到系统内部的非正常运转现象，因此如何采用实验的方式对系统内部运行状况进行分析判断，从而做好故障诊断排查工作，是相关工作人员需要重点解决的一大问题。

1机械液压系统

机械液压系统通过能量转换将机械能转化为了液体压力能。将液体作为连接机器和工作对象的介质。机械液压系统的构造并不复杂，其主要分为能源装置、调节装置、执行装置、辅助装置以及工作介质等几个部分组成。在工作过程当中，机械液压系统需要完成动力传输，其中主要是通过液体释放的压力能通过封闭的管道、调节装置以及其他的能量装置实现液体压力能向着机械能的转化。机械液压系统的运行系统包括液压传动和液压控制两部分，两大部分相互配合实现了液体压力能的传输和转化。机械液压系统能够循环往复的重复运动。机械液压系统存在能量转化是一种省力装置，由于不同领域应用机械液压系统的目的不同导致液压系统的构造也不同。液压系统独特的构造设计使得其就有轻便、灵活、性能卓越、传动效率高等等特点，相比工业机械当中常用的气动系统和电气系统，机械液压系统还具有无极调速的应用优势。为了满足市场和社会各领域的需要，机械液压系统以应用领域为界形成了不同的分类。机械液压系统也形成了不同种类和规格的配件，从而满足不同系统控制的需要。现在社会上常见的机械液压系统为液压阀。按照应用领域和系统控制等不同，液压阀的种类和规格已经形成了百余个。如流量控制阀、方向控制阀以及压力控制阀等等。按照连接方式的不同人们又可以将液压阀氛围管式连接的、法兰式连接以及板式连接等等。

2水利机械液压系统的构成

在工作过程中，一个完整的水利机械液压系统主要由五个部分组成，其功能各不相同。在运转过程中，动力元件需要完成的任务就是将机械能转化成压力能。控制元件主要承担的功能是对系统内部的液体压力以及流动方向进行掌握和调节。同时，辅助元件也是系统运行过程中必不可少的一部分，主要包括冷却器、高压球阀、油温计等。在液压系统中进行能量传递时还需要有一个中间媒介，而液压油主要承担这一功能。液压油的种类很多，包括有合成型液压油、乳化油等多种类型。液压系统的构成较为复杂，如果没有做好故障排查工作很难发现问题所在，会影响到整个水利机械液压系统的正常运转。水利机械液压系统的优点有很多，因此在很多工程机械中被广泛应用。正是由于液压技术十分先进，所以在运转过程中一旦出现故障和问题后很难进行排查，为了满足日常的使用需求，需要相关技术人员掌握科学的、合理的故障排除方式，从而及时解决现存问题，保证水利机械液压系统能够正常工作。在使用过程中，液压系统的故障具有隐蔽性的特点，由于此系统在封闭的空间内进行工作，所以系统内部的运行状况是工作人员无法通过外部观察得到的。

3液压系统故障诊断技术助力水利工程机械

当下机械故障发生原因在于环境的复杂性，恶劣环境或者粉尘对机械的正常运行造成了极大的干扰。这些施工机械设备在水利工程中的应用频率较高，且大多负载过大。当下，我国现代水利工程正在向大规模向发展，机械设备的性能、结构也正在向复杂化方向发展，这就加大了机械故障诊断的难度。传统故障维修仅仅靠日志记录或者人工巡视，不仅效率低且无法保证机械的正常运转。随着技术的发展，故障排除已经从事后维修逐渐发展到了预防维修以及预测维修。这是一种维修理论、网络技术、仿真技术为主导的，通过人机工程学智能排除故障的技术。与此同时，相关的软硬件控制系统问世，加快了工程机械向智能化、信息化发展的步伐。自21世纪开始，因优良性能，液压缸在各种机械液压系统中崭露头角，国外提出的自适应鲁棒观测器（ARO）能够有效检测液压缸传感器不灵敏、压力不足等状况。然后扩展卡尔曼滤波法（EKF）、序列分析法（SA）的出现丰富了这一成果，液压系统故障排除技术自此获得极大飞跃。机械设备运转时最大的故障在于液压系统不能有效工作，执行机构不能够完全负载外界系统，不能承受过大压力进而联动起运行机构，对机械的运转效率有着极大的影响。故障液压系统会不运动、不稳定甚至极度缓慢。如果液压系统内部温度高则有可能稀释油质，造成运行效率低下，元件损毁，也严重干扰了其他元件的精度以及配合性质，有可能造成元件的损坏。从根本上讲，机械故障发生根本原因是生产、制造以及使用中发生了“原始故障”，这也是最大的原因;其次则是老化故障，是在生产、运作过程中使用不当或者保养不足导致;再次，油液中的空气会与油液产生氧化作用，极大损坏了元件的性能、缩短了其寿命。因此，在设计故障排除系统时可先从机械的性能出发，在维修设计中首先注意的应该是油箱的“密闭性”，若油箱密闭性较差，污染的油液进入到液压系统后会导致液压元件发生故障。由此，国内外在设计机械故障排除系统时均是从如何减少污染物进入油箱入手。如德国力士公司设计的液压系统采取全封闭油箱，取消了泵的出口上的过滤装置。针对此，当下主要采取神经网络优化、诊断系统信息的方法完成大型机械的故障排除，虽然较为方便，但水利工程中的机械设备液压系统更为复杂，因此如何针对液压回路实现故障排除系统的设计尤为关键。为此，国内先进学者主要采取小波分析、ANN融合法、ES法等，其中小波分析能够有效收集时频信号，可有效检测信号奇异点，在一些紧急性的故障排除中应用较广，能够定量诊断出机械故障。ES法是一种启发式故障诊断方法，可提升诊断效率，通过各种定性模型建立“故障”、“故障易检率”的模糊概念进而输入到ANN中对信息进行加工，建立稳定的AI模型，为提高故障诊断的效率、可靠性提供专业的参考。

结束语

在系统运行过程中，相关人员需要加强对运行系统的监督和管理，及时对油温以及油压进行检查，做好日常维护工作。在日常检查过程中，工作人员一旦发现有泄漏情况，就需要及时对系统进行维修和保养。做好故障排查工作，采用科学合理的方式对系统出现的故障进行诊断，进一步提出有效解决措施，从而保证系统的正常运转。

参考文献

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