工程机械液压伺服控制系统的故障诊断

张旭超

摘 要：液压伺服控制系统是工程机械的重要构成部分，其能否正常工作直接影响工程机械工作质量与效率，因此，应用单位应做好工程机械液压伺服控制系统故障研究，及时发现与处理液压伺服控制系统故障，为控制工作的正常、完成奠定基础。文章探讨了工程机械液压伺服控制系统工作原理及优点，分析相关的故障诊断方法，探讨故障诊断应注意的事项，以供参考。

关键词：工程机械；液压伺服控制系统；故障诊断

伺服系统又称随机系统，用于精确地跟踪或复现某个过程的反馈控制系统，其在工程机械中的应用，不仅能保证施工质量，而且能明显提升施工效率，因此，保证液压伺服控制系统正常运行具有重要的现实意义，尤其如何提高伺服控制系统故障诊断效率，受到应用单位的高度重视。

1 液压伺服控制系统原理及优点

在对工程机械液压伺服控制系统故障诊断探讨之前，有必要简单阐述其工作原理，指引相关故障诊断工作的开展。

1.1 液压伺服控制系统原理

凡是应用液压控制元件及液压执行元件，基于液压传动原理构件起来的伺服系统，均被称为液压伺服控制系统。接下来以某工程机械为例，探讨液压伺服控制工作原理。如图1所示，Xi为阀芯位移，为系统的输入量；Xp为缸体位移，为系统的输出量，系统中缸体与阀体为一体，构成反馈连接。其中输出位移可精确地复现输入位移变化，并且其输入的机械量可转换成很大的输出力。反馈测量元件对系统的输出量进行测量，并转化成反馈信号。

1.2 液压伺服控制系统优点

工程机械中液压伺服控制系统优点突出，主要体现在以下几点：（1）体积小、重量轻。在控制负载相同或控制功率相同的情况下，应用液压控制技术可构建动态响应效率高、结构紧凑、重量轻、体积小的液压控制系统。（2）调速范围宽、速度控制方式多。液压驱动方式不仅能够实现无级变速，而且具有较宽的调速范围，为满足不同控制对象的调节需求，可进行变排量泵控、变转速泵控、有阀控制等。（3）易于实现安全保护。可在液压回路中安装过载保护机构、压力保护安全阀，保证液压控制系统频繁制动与带负载启动的安全性。

2 液压伺服控制系统故障诊断

研究发现，液压伺服控制系统应用中时常发生超程、窜动、爬行、电机不转等故障，做好这些故障的诊断，分析故障发生原因，采取针对性措施进行排除，缩短故障时间，降低故障造成的不良影响，为液压伺服控制系统的正常运行做好铺垫。

2.1 超程

伺服控制系统超程指当进给运动超过软件设定的软限位或由限位开关决定的硬限位时，便发出超程报警。超程故障一般不需要复杂的检测，因为报警内容会通过CRT显示出来，因此，技术人员通过CRT便可得知是否发生超程故障。该故障的排除较为简单，技术人员只要根据控制系统操作说明便可将故障排除。

2.2 窜动

液压控制系统进给时出现窜动，一般由以下原因造成：螺钉松动引起接线端子接触不良；速度控制信号受干扰或信号稳定性差；测速反馈信号受到干扰，或装置出现故障，导致测速信号波动。另外，当正向运动向反向运动时发生窜动，多因伺服系统出现较大增益或进给传动链出现过大间隙导致。

2.3 爬行

在低速进给或启动加速过程中出现爬行，引发原因有外加因素过大、伺服系统增益较低、进给传动链润滑情况较差。另外，连接滚珠丝杠与伺服电动机的联轴器出现裂纹等自身缺陷，或连接松动等，导致伺服电动机与滚珠丝杠转动不同步，也会造成爬行。

2.4 电机不转

电机是液压伺服控制系统的核心构件，一旦不转，导致伺服控制系统停转，因此，做好电机不转故障的诊断尤为重要。当电机不转时，检查控制系统看能否检测出速度控制信号；检查使能信号是否连通，判断进给轴的启动条件，如冷却、润滑等是否充分。另外，检查伺服电动机，确定故障是否由电动机自身故障引起。

3 液压伺服控制系统故障诊断策略

液压伺服控制系统故障类型复杂，诊断时既需要技术人员结合以往工作经验，又需要具备一定的专业知识，分析故障表现及特点，尤其为保证液压伺服控制系统故障的排除，应注重运用一定的故障诊断策略。

3.1 做好液压伺服控制系统研究

工程机械液压伺服控制系统构成复杂，为做好各类故障的诊断，保证故障的尽快排除，技术人员应明确液压伺服控制系统工作原理，充分了解液压伺服控制系统各部分构成，提高故障诊断质量与效率。一方面，应用单位应鼓励技术人员研究液压伺服控制系统，熟练掌握各构件名称及所处位置，明确液压伺服控制系统内部各构件间的关联。另一方面，充分了解液压伺服控制系统相关元件正常运行参数，能正确找到引起元件参数异常的原因，能够排除伺服控制系统中常见、轻微故障。

3.2 做好常见故障诊断方法总结

众所周知，引发液压伺服控制系统故障的因素多而复杂，为提高故障诊断质量与效率，应用单位应要求技术人员做好常见故障诊断方法总结。一方面，结合以往故障排除经验，对常见故障进行汇总，根据引发原因对故障进行分门别类，明确不同故障造成的影响。另一方面，要求技术人员对与其他同事进行沟通、交流，了解其在故障诊断、故障排除方面的做法。同时，建立液压伺服控制系统故障诊断、排除数据库，详细记录故障表现、引发故障原因，排除故障的具体做法等，为以后同类故障的诊断提供参考。

3.3 加强故障诊断过程细节监督

为保证液压伺服控制系统故障诊断各项细节的认真落实，尽快找到与排除故障，工程机械应用单位应做好故障诊断过程细节监督。一方面，制定完善的故障诊断制度。应用单位应结合工程机械实际情况，在对常见故障深入分析的基础上，制定完善的故障诊断制度，尤其是使用仪器诊断伺服控制系统时，要求技术人员做好所用仪器性能检查，无任何异常后严格按照仪器使用说明进行诊断操作。另一方面，做好故障诊断旁站监督。为避免故障诊断过程中因操作不当引入新的故障，应用单位应派专业的技术人员进行旁站监督，督促技术人员按照一定的流程及操作说明，进行拆卸与安装操作，确保各细节考虑到位、落实到位。

3.4 提高技术人员诊断专业水平

工程机械液压伺服控制系统故障诊断中，提高技术人员的诊断专业水平，可尽快找到与解决发生的故障，降低故障造成的影响，因此，应用单位应积极采取措施，促进技术人员诊断水平的进一步提高[1]。一方面，做好招聘考核。为整体上提高技术人员的专业水平，应用单位招聘技术人员时应注重考察应聘人员的责任心，以及液压伺服控制系统知识掌握情况。同时，还应检查应聘人员的专业资质，通过考核后予以录用。另一方面，注重技术人员培训。液压伺服控制系统故障技术处于不断革新中，为使技术人员掌握最新的故障诊断技术，尽快排除故障，降低故障造成的影响，应用单位应定期组织技术人员，邀请经验丰富的技术专家，开展故障诊断知识培训活动，为技术人员讲解液压伺服控制系统故障诊断新技术、新方法，以及故障诊断中注意的问题等[2]。同时，鼓励技术人员间相互学习、相互讨论，不断吸取他人故障诊断中的成功经验，结合自身实际，总结一套适合自己的诊断效率高的故障诊断方案。

4 结语

液压伺服控制系统是工程机械的重要组成部分，其一旦发生故障，往往会给工程机械正常工作造成不良影响，因此，应用单位应做好液压伺服控制系统故障诊断研究，以尽快找到故障根源，尽快排除。为提高工程机械液压伺服控制系统故障诊断效率，应用单位应注重采取一定的策略，一方面，鼓励技术人员做好液压伺服控制系统知识研究，切实掌握伺服控制系统各部分构成及运行原理。另一方面，注重液压伺服控制系统常见故障诊断方法总结，并做好诊断过程监督，确保各细节认真落实。

[参考文献]

[1]郭祥洋，魯守银，高鹏，等.基于模糊PID控制的水冲洗机器人液压伺服控制系统[J].山东科学，2016（4）：99-105.

[2]李希友.汽车减振器性能试验台液压伺服控制系统的研究[D].锦州：辽宁工业大学，2016.