1液壓管路故障診斷技術

液壓故障診斷屬于機械設備故障診斷的范疇，許多機械故障診斷方法可以直接應用于液壓系統的故障診斷。用于液壓系統故障診斷的方法可分為一般故障診斷、基于信號提取故障診斷和基于數學模型故障診斷3大類，如下:

1)一般故障診斷。傳統的主觀診斷法，指的是維修人員憑借個人的實踐經驗，通過看、聽、摸、聞、問，或借助簡單的儀器、儀表，判斷系統故障發生的部位和原因。主觀診斷法簡單、方便并且快捷，但診斷結果常帶有主觀傾向性，難于滿足復雜的液壓系統的故障診斷的需求。

2)基于數學模型診斷。模型診斷方法是以現代控制理論和現代優化方法為指導，以系統的數學模型為基礎，利用觀測器(組)、Kalman濾波器和辨識等方法產生殘差，然后基于某種準則或閾值對該殘差進行評價和決策。目前該領域研究的重點是系統故障診斷的魯棒性、故障可檢測性和可分離性，以及利用非線性理論進行非線性系統的故障診斷。

3)基于信號提取故障診斷。基于油液顆粒污染度的檢測技術有自動顆粒計數器;鐵譜分析法;光譜法。自動顆粒計數器方法具有檢測速度快、準確度高和操作簡便等優點，但可能將油液中懸浮的微小氣泡和水珠當作固體顆粒進行計數，精度較低;鐵譜分析可以得到定量的數據，也可以進行定性分析;光譜分析的精度較高，但成本較高。基于油液性能參數的檢測技術。參數測量法通過測得系統回路中所需點處工作參數，將其與系統工作正常值比較，即可判斷出參數是否正常、是否有故障及故障所在部位，適于在線監測、定量預報和診斷潛在故障。

2基于靜電傳感器液壓管路故障監測

環狀靜電傳感器如圖1，由PVC管、金屬屏蔽罩和銅電極環組成。靜電傳感器利用油與其它物質(管壁)摩擦而產生靜電，使金屬電極上產生電荷。金屬電極的電勢等于管路中油(在電極附近)所帶電荷在金屬電極上產生的電勢。由于油的流動，導致電場波動，即產生了交變信號。在保證有效測量靜電信號的前提下，盡量選用較窄的電極寬度b，以獲得更寬的靜電信號帶寬，進而減小相關測速誤差。互相關原理：式中:τ為2路信號的時延;L為2個傳感器間的距離;T為樣本記錄長度;x(t)和y(t+τ)為2個傳感器測量得到的信號;Vm為相關測量速度。實驗裝置如圖2，由漏斗、油路、環狀靜電傳感器(2組)、濾波放大電路、單片機采集處理電路、人機接口(鍵盤顯示模塊)和PC機等部分組成。合理選擇上、下游傳感器間距離L得到延遲時間τ，垂直方向的2路靜電傳感器測量電壓信號圖形如。可以得到2路信號有很好的相似性。本次實驗是讓油連續流入油管中，以獲得不同的初始速度值，垂直方向上靜電傳感器的高度可調整，通過實驗驗證基于互相關法靜電傳感器測速法的準確性。自由下落的油速的理論值由v=2槡gh計算得到，實驗過程中分別取油下落點到傳感器的距離為h=0．25、0．125、0．05m3個高度，利用互相關法來測量油速。這3個高度對應的理論速度分別為v=2．21、1．57、0．99m/s，實際測量結果。取v=1．57m/s(h=0．125m)結果進行誤差分析。在h=0．125m處進行多次實驗，最終給出互相關速度重復性誤差，可以說明互相關法測量油速有較好的重復性，其重復性誤差δ可以達到±1%以內。測量得到液壓系統實際速度值，與系統正常工作速度值進行比較，即可判斷煤礦機械液壓系統的工作狀態，即可監測液壓系統的工作狀況，又可以保障煤礦機械液壓系統運行的安全性。

3結語

采用互相關原理結合靜電傳感器診斷液壓設備故障。由互相關原理檢測油管中油速，完成對液壓設備管路進行快速監測，并對液壓設備進行故障檢測及報告。結合自建實驗裝置進行實驗驗證，經實驗驗證得到被測油速的重復性誤差小于±1%。

作者：闞哲 孟國營 張雷雷 李碩 單位：中國礦業大學( 北京) 機電與信息工程學院 遼寧石油化工大學 撫順石化工程建設有限公司