浅谈工程变频液压系统故障的预防和诊断

王奇

摘要：随着我国大量工程项目开工和国资源规模不断扩大，对于工程机械的可靠性、维修性和安全性的要求也相應提高。本文分析传统的节流调速及容积调速液压回路的不足，介绍变频液压系统优势，分析其研究现状，存在问题和对策，并对变频液压前景予以展望。

关键词：工程机械液压系统故障

中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0106-01

1传统的节流调速及容积调速液压回路的不足

节流调速回路是液压调速回路的一种，它用定量泵供油，用节流阀（或调速阀）改变进入执行元件的流量，实现变速目标。结合流量阀处于回路中的不同位置，又分为进油节流调速、回油节流调速和旁路节流调速三种回路。节流阀的节流高速回路适用范围小，只适合轻载、速度低、负载变化不大、速度稳定性要求不高的高功率液压系统。

容积调速回路则是以调解回路中的泵或者是马达对应的排量进行调整速度的。容积调速回路的功率损耗非常小，没有其他多余的损失。而且容积调速回路的运转压力随系统的负载一起变化，因此运行起来效果显著、系统内的油温适宜。容积调速回路按油路的运转路线不同，分为开式及闭式两种回路。但容积调速回路对于系统的负载、转速有较高的要求，必须满足负载大、运动速度高、油的温度要求小，一般功率5kW以上的宜采用容积调速回路。

与传统的节流调速及容积调速液压回路相比，工程机械液压系统在性能、操作、节能等方面的效果要提高许多。

2工程变频液压技术的优势特点及背景

工程变频液压系统是一种新型的、从全局出发的节能传动系统，它与传统的的节流调速及容积调速液压回路控制相比，具有如下的优势和特点：没有了复杂的变量量泵，选取变频器、交流电动机和定量泵，操作简单；选取定量泵使用，有效减少噪声污染；使调速范围变得更大；节能环保效果明显，和容积控制液压系统相比，节约能源最高达六成；有效实现系统产生的制动能量的回收；变频器的内置控制使控制性能更优秀，用无速度反馈矢量控制更好发挥特性。

工程变频液压系统的应用是基于工程变频液压系统的出色的调速性能和良好的节能效果，所以工程变频液压系统在液压电梯、机床、飞机、制砖厂等方面有着不错的应用前景。

3工程变频液压系统的研究现状

工程变频液压系统是工程机械的重要组成，承担工程机械的多项功能，工程变频液压系统自身结构的复杂，使得工程机械的故障有七成是工程变频液压系统发生故障引起的。

工程机械液压系统故障的预防和诊断始于20世纪60年代。到90年代，人工智能预防和诊断液压系统故障迅速发展。加拿大研究驱动卫星天线跟踪的液压系统故障诊断；英国研究了液压系统神经网络故障感知诊断；法国采用观测器诊断液压系统故障；哥伦比亚运用非线性辩识诊断电液压系统故障。

我国预防和诊断工程机械液压系统起步晚，但发展很快。1994年利用专家系统、小波分析等方法实现智能诊断液压系统故障；2000年选取信号处理诊断液压系统故障；2002年采用故障树分析方法诊断机液压系统故障；2003年采用动态神经网络诊断液压伺服系统故障。综合起来，目前预防和诊断工程机械液压系统故障方法有：直观检查、对换诊断、仪表测量检查、故障树分析和原理推理等方法，其中原理推理最有效。

4工程变频液压系统存在的问题

工程机械液压系统有液压泵、液压马达、液压缸、变速器和变速阀等构成，其故障通多表现为行走和执行无力、离合器接合状况不好、液压缸活塞的伸缩不到位等方面。这些故障是因为由于工程机械液压系统的元件效用失去所致，表现为液压系统的系统压力、系统流量和系统温度发生波动。

4.1 液压系统振动和噪音

振动和噪声易造成安全事故。产生这类故障由于：一是吸油路有气体时的噪音。由于吸油高度太，管道细，油液粘和油网堵塞等原因，使油油液中的空气产生空蚀；吸油管密封差使得油面低，滤油网外露，导致吸油时吸入空气；油泵和马达质量不过关，油泵和马达的流困油现象未消除引起噪音和振动。

4.2 油温过高

使工程机械液压系统产生油温过高的问题原因主要有：液压系统设计不合理；使用压力没调整好；周围温度高；液压油泄漏严重；工程机械液压系统散热不好；系统油箱散热不足；工程机械液压系统油箱小，油液循环快而无法及时冷却；使用粘度大的油液引起液压损失等等。

4.3 液压系统泄漏

液压系统泄漏多受系统振动、压差、制造、安装等不当影响所致。泄漏分外泄漏及内泄漏。外泄漏是指液压油液双系统内向外界环境泄漏；内泄漏是指系统内由于间隙、磨损等使油液从高压侧流至低压侧。

5解决工程变频液压系统存在的问题的对策

5.1 选择适合的液压油

选用适合的液压油会使工程机械液压系统的压力传递、系统润滑、系统冷却和密封等作用得到更好的发挥，按照《使用说明书》中选择对应的液压油，特殊情况须替代时，要保障替代油的功能与型号符合。不同液压油禁止混合，防止产生化学变化。

5.2 定期维护

工程机械液压系统要定期进行保养和维护，有些系统中的智能装置可以预警某些安全隐患，但这种智能预警的监测效果和监测准确度受限，因此定期保养和维护液压系统是必要的，保养工程机械液压系统可结合的智能监测结果进行。工程机械液压系统的保养与维护分三种：250h检查保养。检查油泵磨损程度，检查油缸拉缸，及时更换；500h检查保养。工程机械液压系统运行500h后，必须更换滤芯，长期高温作业要提前更换；1000h检查保养。清洗系统，更换滤芯与液压油。

5.3 防止杂质混入系统

清洁液压油是保障液压系统正常运转的核心，若有固体杂质进入则会损坏系统，危及系统运行。防止杂质进入系统方法有：工作人员须用清洁的手套与工作服；进行拆卸保养时要避开灰尘，液压系的拆卸部位要彻底清洁；仔细清洗压元件和液压胶管，吹干后方可组装；选用正品滤芯；定期清洗滤清器，擦净滤清器的污物；要多次清洗液压系统；更新滤芯加新油。

6工程变频液压系统的前景展望

预防和诊断工程机械液压系统故障的发展应包含：多采用信息集成和融合技术；采用远程协同预防和诊断技术；加强故障检测和容错控制的研究。监测工程机械故障，建立远程维护服务系统，使得预防和诊断工程机械液压系统故障的发展前景更广阔。

参考文献

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[3] 马怀祥，刘锋，李旭超，等.基于虚拟仪器的工程机械检测车计算机诊断系统[J].石家庄铁道大学机械工程学院，2011.