液压系统故障诊断自动化需要昂费的检测设备和复杂的传感控制系统,以及计算机处理系统,但在研究和使用中受到限制,不能在现场推广使用,因此,研究简单实用的液压系统故障诊断方法仍是当务之急。
1、基于参数测量法的故障诊断方法

反映液压系统工作状态的参数是系统的工作压力、温度、流量和泵组功率等,系统工作过程中出现的任何问题都直接或间接地与这几个参数有关。液压系统故障的表现形式多种多样,原因复杂多变,同一故障原因可能导致不同的故障现象,而同一故障现象又可能对应着多种不同的原因。例如:油液的污染可能导致液压系统压力、流量等方面不同类型的故障,这给液压系统的故障诊断带来极大的困难。
(1)参数法诊断故障的原理
任何液压系统正常工作时,系统参数都工作在设计和设定值附近。当范围突破后,可以认为故障已经发生或将要发生。
在液压元件和液压系统的性能测试中,常见的测量指标有:压力、温度、流量以及其他响应类型的参数。工作中若这些参数偏离了预定值,则系统就会出故障或有可能出现故障。当液压系统发生故障时,必然是系统中的某个元件或某些元件有了故障,进一步可断定液压回路中的某一点或某几点的参数已偏离了预定值,需维修人员迅速进行处理。这样,在测量这些参数的基础上,结合逻辑分析法,即可快速准确地找出故障之所在。参数测量法不仅可以诊断系统故障,而且还能预报可能发生的故障(即液压系统状态的监测),并且这种预报和诊断都是定量的,大大提高了诊断的速度与准确性。
参数法诊断过程的参数测量为直接测量,检测速度快,误差小,设备简单,便于在现场推广使用,适合于任何液压系统的检测。测量进即不需停机,又不会损坏液压系统,几乎可以对系统的任何部件进行检测,不但可以诊断出已有的故障,而且还可以进行在线监测,预报潜在故障,具有很好应用前景。
(2)参数测量法诊断液压系统故障的步骤
利用参数法诊断液压系统故障,首先要根据故障现象,调查了解现场情况,对照实物仔细分析该机的液压系统原理图,弄清其工作原理及各检测点的位置和相应标准数据。在此基础上,对照故障现象进行分析,初步确定故障范围,撰写检查诊断的逻辑程序,然后借助仪器对可疑故障点进行检测,将实测数据和标准数据进行比较分析确定故障原因与故障点。诊断步骤如下:
①对设备具体工作情况的了解、检查。认真听取驾驶员的情况介绍,亲自上机查看,必要时进行操作检查。然后,一定要检查油量。
②判明液压系统的工作条件和外围环境状况。必须搞清楚是机械部分、电器部分、还是液压系统本身的故障,同时查清液压系统的各种工作条件是否符合系统正常运行的要求。
③区域判别。根据故障现象、特征确定与该故障有关的区域,逐步缩小发生故障的范围,检测此区域内的元件情况,分析故障发生的原因,以求最终找出故障的具体所在。
④掌握故障种类进行综合分析。根据参数检测结果,以及故障的最终现象形式,逐步深入地找出多种直接的或间接的可能原因,为避免盲目性,必须根据系统基本原理,进行综合分析、逻辑判断,减少怀疑对象,逐步逼近,最终找出故障部位。
⑤建立系统参数运行记录表。建立液压系统运行状态参数记录表,这是预防、发现和处理故障的科学依据。故障记录分析表是使用中经验的高度概括和总结,有助于对故障现象作出准确的定量分析。
⑥验证可能故障的原因时,一般从最可能的故障原因或最易检验的地方开始,这样可降低拆卸的盲目性和二次故障的发生率,减少拆装工作量,提高诊断速度。
2、用参数法进诊断的应用实例
一台日立UH083型履带式挖掘机,前进时向左跑偏,后退时向右跑偏。
分析检查:该机的行走系统分别由两个液压泵向两个行走马达供油。这两个液压泵还分别担负向回转油路、铲斗油路和其同向动臂缸和斗杆缸供油的任务。而该机只是行走系统有故障,其他部分工作正常,这说明两个液压泵性能正常,故障出在行走控制阀、中心回转接头或行走马达上。虽然故障范围确定了,但是具体隔离出故障须进行系统参数的测量与分析,做进一步的检查。
参数测试:首先检测行走系统的工作压力。在两个泵的检测点分别进行压力测试,将挖掘机的铲斗落到地面,斗齿插入地下,并用枕木或石块将履带挡住,使机器不能行走,这时同时操纵左右行走操纵杆,观察与记录压力表读数,分别进行前进和后退时的测量。
在工程机械中液压系统是其中重要的组成元素,同样也是挖掘机中的中重要系统结构。液压系统具有形态灵巧和安装简易的特点,并且它在工作运行时具有平稳性和可控制性强的特性。近年来,无论在工业界还是建筑界它都得到广泛的应用和好评。在工程施工中,液压挖掘机作为一种被广泛使用的机械,它的行走和回转都通过发动机来进行调控,通过液压油的压力来驱动液压箱内的马达进行工作。在实际工作中,对液压挖掘机液压系统故障的及时发现和解决是极其重要的环节,应该得到重视。
一、挖掘机液压系统故障的三种诊断方法
1、直观检查法
对于一些较为简单的故障,可以通过眼看、手模、耳听和嗅闻等手段对零部件进行检查例如,通过视觉检查能发现诸如破裂、漏油、松脱和变形等故障想象,从而可及时地维修或更换配件;用手握住油管(特别是胶管),当有压力油流过时会有振动地感觉,而无油液流过或压力过低时则没有这种现象。
另外,手摸还可用于判断带有机械传动部件地液压元件润滑情况是否良好,用手感觉一下元件壳体温度地变化,若元件壳体过热,则说明润滑不良;耳听可以判断机械零部件损坏造成的故障点和损坏程度,如液压泵吸空、溢流阀开启、元件发卡等故障都会发出如水的冲击声或“水锤声”等异常响声;有些部件会由于过热、润滑不良和气蚀等原因而发出异味,通过嗅闻可以判断出故障点。

2、对换诊断法
在维修现场缺乏诊断仪器或被查元件比较精密不宜拆开时,应采用此法先将怀疑出现故障的元件拆下,换上新件或其他机器上工作正常、同型号的元件进行试验,看故障能否排除即可作出诊断。
用对换诊断法检查故障,尽管受到结构、现场元件储备或拆卸不便等因素的限制,操作起来也可能比较麻烦,但对于如平衡阀、溢流阀、单向阀之类的体积小、易拆装的元件,采用此法还是较方便的。对换诊断法可以避免因盲目拆卸而导致液压元件的性能降低。对上述故障如果不用对换法检查,而直接拆下可疑的主安全阀并对其进行拆解,若该元件无问题,装复后有可能会影响其性能。
3、仪表测量检查法
借助对液压系统各部分液压油的压力、流量和油温的测量来判断该系统的故障点在一般的现场检测中,由于液压系统的故障往往表现为压力不足,容易查觉;而流量的检测则比较困难,流量的大小只可通过执行元件动作的快慢作出粗略的判断。因此,在现场检测中,更多地采用检测系统压力的方法。
二、挖掘机液压系统的类型,按照液压泵的特征,液压挖掘机采用的液压系统大致氛围以下几种类型:
1、定量系统
所谓液压挖掘机的定量系统,就是它不改变自身的流量。它的流量值相对稳定,也不会随着负载的变化而变化,它通常都是依靠节流的方式来进行对自身速度的整改。在定量系统中,油泵和回路的数量和组合形式是由单泵回路和双泵单向回路定量系统等结构构成的。
2、变量系统
在液压挖掘机的变量系统中,想要实现对系统运行速度的调解,就要通过容积变量的方法来实现,它的调解方式大致可以分为几种:首先是变量泵的马达调速,定量泵变量泵的马达调速,和变量泵变量马达调速。对于液压挖掘即在实际中的操作来说,它使用的变量泵组合方式是通过变量泵马达之间的配合实现无极变量,在这里需要强调的是,这个变量系统采用的是双泵回路的方式。由于两个回路之间的变量并没有很大的关联,这两个回路分别代表着分功率系统和全功率系统两种。
分功率变量系统中的任意一个油泵都有适合它本身的调解器,油泵的流量不稳定会时常发生波动,但是流量的变化只受自身回路压力的变化而变化,另一端的回路压力不对其产生任何影响。也就是说,这两个回路都是单独存在的,它们各自调解着自身的变量,两个油泵各自独立的对自身的功率进行调节,用各自独有的发动机进行对功率的输出;在全功率系统中,两个油泵是由一个总功率机构进行调节,使其功率平稳运行,也是为了使两个油泵的角度始终保持一致,让它的流量和变量都也能够始终相同。
三、液压系统的故障分型和解决对策:
液压挖掘机系统发生的故障一般都是由于液压油温过高或是因为进入了空气原因导致的。那么对于这些故障的发生,应该采取相应的措施和对策进行解决。
1、液压油油温过高
想要对产生的故障进行解决,那么在解决之前就要对故障发生的原因进行透彻分析,同时对读故障发生的后果也要做好思想准备。如果液压油的粘度、系统工作效率都降低,那么就会严重影响机械的正常工作,甚至导致摩擦阻力大大增加,造成液压阀卡死,同时也会使密封处的材质变质,致使液压系统泄漏。
造成以上这些后果的原因,可能是因为油箱没有好的散热性能,这样箱内的油液温度就会升高,面对这种情况,就应该改换容积大的油箱进行承装,以达到使油液散热的效果,也可以选择安装有冷却装置。
另一方面造成故障的原因,可能是,没有选择合适的液压油,所选择的的液压油没有达到一定的质量标准,是不符合要求的,或是操作人员将各种不同型号的液压油进行混搭使用,这样就致使油的粘度大大提升。所以,在对液压油进行选择时,要充分考虑到使用不合乎标准油液的后果,并严格规范液压油的使用。
还有一种可能是因为施工现场的环境恶劣,这样随着机器运行的实践加快,油液的使用就不能够保证质量,很容易混入一些杂质和污染物。当受到污染之后,液压油进入到泵和马达的缝隙中,就会严重破坏其表面的平滑度,产生泄漏现象,油温也会升高,那么面对这些问题的产生,根本上应该使环境得到净化,这样才能避免障碍的产生。
2、进空气
空气对挖掘机的液压油也会产生一定的影响,当油液中进入了空气,那么就会才产生空穴或是气蚀的想象,使金属的密封材质都遭到破坏,甚至会出现噪音的现象,使液压系统的稳定性遭到破坏。
出现以上障碍的原因可能是因为,接头处没有固定好致使出现了密封问题,使空气进入其中。常规上讲,液压系统必须要具有良好的密封性,特别是接口处的关键位置,只有将接口处进行固定,才能够使油箱密封完好,从而防止空气进入对系统造成迫害。

另一种情况是,液压系统中的吸油管路和连接系统的管路因某种原因受到了损害,可能是磨穿或是受到了腐蚀,这样就导致了空气的进入。这种原因之所以会产生,是因为它的管路布局设计并不合乎规范和实际需求,所以想要解决这种故障,一定要市场对管路进行清洁保养,减少外界的腐蚀,防止空气进入。
最后一种产生液压系统中有空气进入的原因可能是,由于时间紧迫,在加油时不小心将气泡带进了油箱中,并混杂进了系统之中,那么在实际操作中,一定要避免这种情况的发生,操作员在进行加油时,要保持工作状态的平稳,这样才能够保证液压系统的安全运作。
四、结语
液压控制系统之所以能够在挖掘机中得到广泛的应用,并得到好评,就是因为挖掘机在使用了这种液压控制系统之后,使产品的性能得到提高,也使能耗降低,既做到了控制,又做到了节能。
对液压系统的使用过程中,当故障发生时,要根据不同机械的类型,进行对设备的监控,具体问题具体分析,与此同时,要掌握科学有效的方法对故障进行排除。保证挖掘机的安全高效工作。


