液压传动系统故障诊断方法的探讨

陈 俐，黄建明

（甘肃机电职业技术学院，甘肃 天水 741001）

液压传动由于其具备诸多优点而获得广泛应用，但液压传动属封闭的管路循环系统，一旦发生故障则比较隐形，与机械、电气传动故障相比，往往发生在液压系统或元件内部，难以直接观测，故障诊断的难度较大，需要借助系统的诊断与分析方法才能尽快判定故障原因和部位以利于排除设备故障。

1 液压故障分类与诊断步骤

（1）液压故障分类。①液压故障发生几率。液压传动系统发生故障的几率会随着时间而变化，大致分初期故障、正常工作和寿命故障三个阶段[1]。②液压故障类型。依据液压系统、元件运行状况，可将故障分为共性故障、个性故障和理性故障三类[2]。根据液压设备运行中出现的故障特征大致分为五类，即漏油、发热、振动、压力不稳定和噪声[1]。

（2）液压故障诊断步骤。液压传动系统故障的诊断与分析涉及诸多因素，工作过程差异比较大，但其主要步骤大致相同。①确定任务。拟定液压故障诊断的范围，明确故障分析的最终目的。②现场了解。到液压设备现场收集相关技术信息，大致了解现场状况，并进行初步判断。③拟定方案。拟定液压故障诊断的路线、方向、检测和试验方式等技术手段，预估工作进程，确定所需的检修人员、技术资料及仪器具等。④方案实施。按拟定方案、工作程序对液压故障进行检查、测试、试验、判断、验证等。⑤记载总结。主要记载症状、液压元件的损坏情况、测试和试验过程、分解过程、故障定论、处理过程和处理后的运行状况等，宜形成书面技术文件。

2 液压故障传统诊断方法

（1）“四觉”诊断法。“四觉”诊断法，即检修人员运用视觉、听觉、触觉和嗅觉等感官来直接判断分析液压传动系统故障，主要用于现场的初步检查与诊断。①观察法。即看液压系统的工作压力、速度或转速、油液、泄漏、振动等是否存在问题。②听诊法。即听液压系统冲击声、噪声及其他异常声响等，判断液压系统工作是否正常。③触摸法。即用手摸温升、振动、爬行及连接处的松紧程度等，判定运动部件的工作状态。④嗅觉法。即检修人员通过嗅觉，判断液压传动工作介质是否变质或元件发热、电磁线圈是否烧蚀等。

（2）仪器检测法。用压力表、流量表等检测仪器，针对液压故障相关部位检测压力、流量、速度、转速及温度等，对照其技术文件正常值，以便判断故障原因及部位。

①用压力表测试。压力是液压系统最重要的敏感参数，液压故障往往都表现为压力不足，因此用压力表测试系统有关部位的压力来判断其状态是最为普遍的故障检测手段。②用流量计测试。流量也是液压系统的重要参数，可用流量计检测液压元件的内泄漏与容积效率、液压回路与元件的进出口等流量异常情况。③用秒表或转速表测试。执行元件的运动速度或转速的变化，是液压系统中某些元件状态变化的反映。液压缸运行速度可用秒表测出，液压马达的转速可由转速表或标记直接测出。④用温度计测试。液压元件正常表面温度在50℃左右，发生故障后由于节流、摩擦发热过多温度可上升至80℃以上[3]。测试液压元件表面温度还须综合系统状况进行诊断。

（3）逻辑推理法。设备维护技术人员凭借自身扎实的机械、液压传动等技术功底，也可从理论上对液压系统、回路及元件发生的多数故障进行逻辑推理分析[5]。由于液压故障的表现形式大致可以归纳为压力异常、速度异常及动作异常，故通过调阅液压系统图，并遵循其构成的液压回路及其元件的工作原理进行缜密的逻辑推理，则基本上可以确定引起液压故障的部位和原因，然后再辅助其他方法做进一步排查确认。

（4）对换诊断法。现场维修中常采用不用仪器的对换诊断方法，即若现场无检测仪器或被查元件比较精密而不宜拆开时，可换上其它同型号机器上的元件进行检查，即能快速地诊断出有无故障。

3 液压故障先进诊断方式

（1）电脑程序检测。随着传感器及检测技术的发展使得设备多参数的自动测试已成为可能。可以参考借鉴数控系统自诊断技术的启动诊断、在线诊断及离线诊断等方式，借助设备的中央控制台屏显液压系统工作状态，一旦发生工作异常即时报警，并提示故障代码，可供工程技术人员查阅设备维护使用手册即可快速确定液压故障部位与原因。

（2）故障检测仪。现在越来越多的进口机械设备，其故障诊断都可以借助专门的故障检测仪来完成。一般故障检测仪内设计算机芯片，自带诊断程序，检测时通过数据线接口与设备专设接口相连互通即可实现检测，其所测数据丰富、体积小且携带方便。

（3）人工智能诊断。人工智能（AI）就是通过计算机模拟人类专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，旨在取代或延伸人的部分脑力劳动，并对人类专家的智能进行收集、储存、完善、共享、继承与发展的技术。目前应用较成熟的人工智能技术有专家系统、人工神经网络和计算机视觉技术等，其中用专家系统进行故障诊断是一个典型的应用[5]。

（4）通信诊断。通信诊断也称远距离系统诊断或“海外诊断”。例如德国的西门子公司在CNC系统诊断中，采用了这种诊断功能[6]。液压设备设计与制造者可以借鉴引入，使液压设备也具有通信诊断功能，这样只要液压设备用户将设备工控机上的专用通信接口通过普通电话线路或网线连接到设备维修中心的专用计算机上，就可以联机测试数据并进行分析、诊断。

（5）网络系统诊断。基于Intranet及Web等网络技术，开发专门针对液压传动系统故障诊断的网络查询系统。可采用Microsoft Visual Studio2010专业版ASP.NET+C#作为开发工具，采用SQL Server2008实现数据的发布、动态存储及管理。系统平台开发中应积极引入人工智能技术、专家知识库、数据挖掘技术及云计算等，并且兼具开放性，支持系统知识库的动态补充、更新，实现信息查询、资源共享、论坛、可视化及远程诊断等功能。

依托液压传动系统故障诊断的网络查询系统，开发专门针对智能手机的第三方应用程序APP，借助移动互联网实现智能手机的联网查询与咨询，将会更加便捷。

4 结论

液压设备技术管理人员必须研究液压系统图，熟悉传统诊断方法，并学会运用先进检测方式，才能在液压传动系统故障诊断时熟能生巧、事半功倍。

建议液压设备研发、制造方，提高设备的自动检测技术水平，不断研发新型故障检测仪，引入人工智能（AI）、网络系统诊断及智能制造等先进技术，使液压系统故障诊断逐步实现智能化。