基于容积效率的液压系统故障微机诊断

　　目前，液压系统的故障信息监测与诊断技术主要是以工况监视为主，对设备特征信号进行监测分析和处理，以分析和诊断故障。但是，这要求系统具有较多的测点和测量传感器，势必增加系统投资，给用户造成较大负担。

　　如何在不增加或少增加投资的前提下，利用现有条件，快速、便捷、准确地检测故障，是一个值得探讨的问题。现介绍利用容积效率进行故障诊断的方法。

　　一、利用容积效率进行故障诊断

　　液压系统中有许多相对运动的零部件，他们相互摩擦并磨损，从而导致内泄漏增大，容积效率下降，执行元件动作缓慢，系统不能建立起足够的压力。此外，密封件的老化也会导致内泄漏增大，特别是在活塞式液压缸中，活塞密封圈的老化失效常使液压缸不能工作。因此，通过测量液压系统有关元件内泄漏量，可定性甚至定量地判断元件的工作状态，实现液压系统的状态监测和故障诊断。

　　液压回路容积效率的变化通常如图1所示。曲线可分成三段，初期磨合阶段、稳定磨损阶段和疲劳损坏阶段。在初期磨合阶段，容积效率往往经历一个先稍降低，然后又略为回升的马鞍形变化。这一过程较短，通常只有数十小时，且容积效率波动的幅度很小，在1%左右，回升后的容积效率接近原始值。经过这一阶段后，容积效率的变化进人稳定磨损阶段。这一阶段时间很长，容积效率变化极为缓慢，变化范围在5%上下。经过稳定磨损以后，进人疲劳损坏阶段，这时，容积效率的下降比较剧烈，表明某些元件开始出故障了。

　　二、实例分析

　　下面以一个小系统(图2)为例，说明利用容积效率这一参数进行故障诊断的思路和方法。

　　1.思路

　　在不使用流量计的情况下，利用现有的计算机系统，推算出液压回路系统中的流量，进而求得容积效率。

　　2.数据的取得

　　液压系统中，执行部件有其运动的极限位置，行程、是固定的。考虑到液压执行机构的位置一般是由限位开关给定的，执行机构从开始动作到撞到行程开关的时间t，可以由计算机很方便地测量到。根据行程和时间，可以测得液压油的流速。实际流量。

　　式中:A为油缸截面积

　　则容积效率

　　式中:口一油泵的理论流量;k—容积效率修正系数;场一一考虑了液体压缩量后的值。

　　此处负载为定值，且设定在溢流阀调定值以下;假设其他元件完好。

　　3.分析

　　将采集到的数据输人计算机，与已建立的容积效率数据库比较。在设备运行过程中，计算机适时采集信息进行运算。随着使用时间的延长，容积效率逐渐下降，当其接近每一个阶段值时，计算机都会报警并在屏幕上显示目前状况，这样就实现了状态监控。当容积效率接近最低允许值时，计算机会判定系统某部件已处于不正常状态，一方面发出报警，另一方面通过液压元件故障率数据库系统，结合以往记录和其他数据，排查液压故障。液压设备发生故障的可能性随着使用时间的延长而增大，是时间的函数，且故障的发生具有随机性，只能用随机函数来表示。从概率的概念出发，液压设备在使用时间t内，发生故障的概率用F(t)表示。故障概率F(t)的密度函数用f(O表示，则故障概率可表示为