利勃海尔HS855HD 液压成槽机典型传感器故障判断及排除

2013-12-14张云玲

机床与液压 2013年10期

张云玲

( 上海建桥学院，上海201319)

液压成槽机成槽技术在当今的基础施工过程中得到广泛应用，如地铁施工、隧道施工、路桥施工及高层建筑施工。成槽施工是整个生产过程中最重要的一个环节，而各种型号的液压成槽机扮演着重要角色，一旦出现故障，将直接导致后继所有工序无法进行。Liebherr HS855HD 型液压成槽机为当今此类设备中施工效率最高、地层适应性最好、控制系统最先进、集成化程度最高的代表机型。由于它采用了CANBus(Controller Area Net-work Bus)控制系统、CR (Common Rail)发动机电喷技术、EGR (Exhaust Gas Recirculation)排气再循环等多种先进技术，传感器数量较多，一但产生故障，有时维修人员会感觉无从下手，或盲目依赖故障诊断系统，导致维修工作花费大量时间或无法继续。作者简明介绍如何根据故障提示并结合实际故障表现，快速准确地判断并排除数字量及模拟量传感器故障，尤其是在受施工现场限制不能进行常规检查时具有较大的实际意义和参考价值。

1 传感器故障类型与排除方法

首先对于文中讨论的传感器故障，应分清传感器输出信号类型:数字量信号(输出范围:0 或1)或模拟量信号(输出范围:4 000 ～20 000 μA)，然后结合实际故障表现进行针对排查。

1.1 数字量信号传感器故障及排除方法

当数字量信号传感器发生故障时，控制系统会有较明确的故障提示。首先应对出现的故障报警进行确认，是否确实为传感故障而造成系统报警。如:水位传感器报警，提示符在显示器上不断闪烁并出现提示字段:“Coolant level too low，coolant level sensor defected or not connected.”，此时应先检查水位是否过低，是否达到报警水位，如无此现象，再对传感器进行检查。由于此类传感器正常工作时输出信号必须为1，当系统采集的该传感器输出信号为0 时系统出现故障提示，故采用短接法或直接测量法进行故障判断。

短接法步骤:断开传感器电路插头，短接控制电路端插头上的电源线和信号线，检查系统对应的输入信号:“1”表示传感器故障，应更换或维修;“0”表示控制线路开路，应查找并连接开路点或更换线路。该方法适用于无测量工具时快速对故障进行判断，如有测量工具可采用测量法进行故障判断。

测量法步骤:断开传感电路插头，直接测量传感器上的电源线和信号线: “通路”表示控制线路故障，应查找并连接开路点或更换线路;“断路”表示传感器故障，应更换或维修。

此类故障表现明确，检查及排除较为容易，如水位传感器、油位传感器及各种行程限位器。如无配件可更换或施工现场不允许进行更换时，在保证设备及人员安全前提下，可通过Force 指令虚拟传感器正常工作状态达到设备移位等紧急情况下的操作。

rem force coolant level sensor OK //指定水位传感器工作正常

Force %2.09. 11 1 //指定信号通道2.09.11 值为1

1.2 模拟量信号传感器故障及排除方法

模拟量信号传感器正常工作时输出的信号随外界条件变化而变化，将需要监测的各种物理量转换成控制系统可识别的电参数，对应关系如图1 所示。

图中:X 轴代表各种物理量(如压力、角度、温度、百分比、转速、拉力等);Y 轴代表传感器信号值;线段ab 代表各种物理量与传感器有效测量范围关系，斜率为(by－ay)/(bx－ax);点a 代表有效测量范围最小值或最低值(即传感器“零点”);点b代表有效测量范围最大值或最高值;点c 代表有效测量范围内的任一点。

图1 需要监测的各种物理量与电参数的对应关系

(1)传感器“零点”检测法适用于所有模拟量信号传感器更换或零点校对。此时控制系统有较明确的故障提示字段，如“slewing gear left pressure sensor，signal too low or not connected”。

检测方法:满足传感器“零点”条件，如压力传感器“零点”条件是压力为“0”。对于上述所列故障提示字段，即未启动发动机之前，回转各级系统内无任何压力，此时检查控制系统所对应的相应输入信号是否在 (4 000 ±300)μA (见图1 点a)范围之内来确定传感器是否存在故障或是否正确安装。

(2)采用单点计算法确定传感器在点c 的输出值是否正常，适用于判断传感器在有效测量范围内单点是否存在故障。如拉力传感器在某点报警“both pressure sensors 1 and 2 of grab open/close，signal are not equal，one of them is abnormal”，此类故障表现为只在特定的单点存在故障报警，其他范围内工作正常。

单点计算公式如下:

又知:by=20 000 μA，ay=4 000 μA，故公式或简化如下:

即cy= ［16 000/(bx－ ax)］cx+4 000

以压力参数为例，经压力表测量实际压力13.3 MPa，计算其所对应的正确信号值。由图1 可知，压力的测量范围为0 ～40 MPa，计算如下:

检查控制系统所对应的输入信号，与计算所得cy进行比较即可得知传感器在点c 位置是否工作正常。如控制系统所对应的输入信号在(cy±300 )μA 范围之内，则可确定在该点传感器工作是否正常。适用于检查传感器信号在某点产生突变而在其他点信号正常的情况。

(3)采用多点计算法对线段ab 代表各种物理量与传感器有效测量范围关系进行检查，即对X 轴进行分段，对多点进行计算并对比控制系统实际输入值，可知传感器在整个有效测量范围内是否工作正常，适用于系统无故障报警但显示值与实际不符时进行故障判断。如吊臂角度传感器故障，此时控制系统并无报警但显示半径与实际工作半径不相符。这种情况最为危险，由于控制系统无警报提示，有可能导致超载，产生较为严重的生产事故。

对于两个或两个以上相同的传感器监测同一物理量的系统一个传感器发生故障时，如“LML 力矩负载限制器系统”包括两个相同的拉力传感器，当一个拉力传感器发生故障时，也可以用Force 指令虚拟故障传感器为正常工作状态达到设备卸载等紧急情况操作。故障提示字段“force sensor main boom left and right signal not equal，one of them is abnormal”，此时所有相关动作被系统锁死无动作(如卷扬上提及下放、吊臂的俯仰动作)。为了达到设备卸载的目的，可编辑下述Force 指令假定左侧拉力传感器工作正常

rem force left force sensor signal equal to right one

//指定左侧拉力传感器与右侧拉力传感器输入信号相等(假定左侧拉力传感器故障)

Force %2.41.23 %2.42.23

系统在执行此指令语句时，左侧拉力传感器信号通道2.041.23 的实际输入值被忽略而直接采用与右侧拉力传感器信号通道2.042.23 相同的数值，此时控制系统解锁，所有相关动作可进行操作以达到设备卸载的目的。