一种智能污染控制系统模型的设计

　　在液压系统的维护中,需要设备维护人员定期检测油液的污染度,以确保不超过设定的目标清洁度。如果油液污染度超标则需要根据情况作出及时和正确的调整,否则由于链式反应,油液污染度可能急剧增加,甚至危害系统的工作可靠性。目前,液压系统的污染控制,依然主要采取人工定时定点巡检或定期抽检,依靠维护人员的技术经验决策调整更换过滤器的传统方式。这种方式,劳动强度大,费时费力,对维护人员的经验过度依赖,而且不能对系统的污染度变化及时响应,已经越来越不适应液压系统向高精度、高可靠性、高速响应发展的要求。

　　1 目标清洁度

　　任何一个液压系统,如果从油液污染控制的角度去分析研究,都可以看成是一个油液污染控制系统。典型的油液污染控制系统通常由油箱、泵、过滤器以及实现液压工作系统主要功能控制和执行元件等组成。通常为了控制系统内油液的污染度,保护系统内的主要工作元件,会在不同部位配置过滤器。如图1所示,为了确保进入工作系统的油液污染度N1,在泵出口的管路上设置了压力油过滤器4;为了及时滤除系统内产生的污染物,在油箱前设置了回油过滤器5。压力油过滤器和回油过滤器是控制系统油液污染度的主要过滤器,它们的性能对系统的污染度水平起决定性作用,其精度较高,是控制型过滤器。通常还会在一些重要元件前设置一些过滤器,以避免这些重要元件被意外出现的污染物(如管路上偶尔脱落的金属颗粒等)破坏损伤,如在泵前面设置的吸油过滤器,这种过滤器通常比控制型过滤器的精度要低,对整个系统的污染度控制水平不起主要作用,只是起局部的保护作用,是保护型的过滤器。

　　对于典型的污染控制系统,当进入稳定状态后,系统内各处的污染度虽然不同,但同一部位的污染度会相对稳定,基本保持不变。如图1所示,当进入稳定状态后,油箱内的污染度基本保持稳定,油箱输出的油液污染度为N0;经过压力油过滤器4后,进入系统的油液污染度为N1;进入系统的油液由于污染入侵变为N2;经过回油过滤器后变为N3;流回油箱后经过混合,又变为N0从油箱输出进入系统。如此循环往复。如果此时进入工作系统的油液满足各主要工作元件要求达到的污染度水平,则系统油液达到了目标清洁度要求。

　　如前所述,液压系统内各处的油液污染度并不相同,因此具体用哪一处的污染度数值来代表系统的污染度并没有明确的说法。通常设备维护人员在油箱内或在泵出口处取样检测,并将此作为系统的污染度记录。这里需要注意的是,如果将N₀作为目标清洁度来满足系统内主要元件的污染耐受度要求,要比把压力油过滤器后的油液污染度N₁作为目标清洁度更严格。这虽然有利于提高系统的工作可靠性,但也对污染控制系统提出了更高的要求,可能使过滤器负担过重,造成不必要的浪费。目标清洁度通常依据主要元件的推荐清洁度来设置,因此只要进入工作系统的油液污染度N₁满足目标清洁度要求就可以完全满足要求。所以本文作者将实际进入工作系统的油液污染度N₁作为需要控制达到的目标清洁度。