工程机械液压系统故障监测诊断技术现状分析

韦扬

摘 要：如今高新科技日新月异，工程机械液压系统故障检测诊断科技也得到极大的发展，如今工程机械液压系统尚未成熟，频繁地产生各种系统故障。鉴于此，文章首先对液压系统故障监测诊断技术在工程机械中的现状进行了分析总结，并对工程机械液压系统提出了要求，然后对工程机械液压系统的故障机理进行探究，最后对工程机械液压系统故障监测诊断技术的发展趋势做出了讨论，提高了工程机械液压系统的运转效率。

关键词：液压系统 互联网科技 信息监测系统

1.液压系统故障监测诊断技术在工程机械中的现状

1.1国外技术现状分析

工程机械的数据化及智能化不断发展更新，西方发达国家在这方面是远远超过其他国家。例如美国卡特彼勒公司，在20世纪90年代初，其装载机配置了当时先进的计算机监控系统（CMS），能有效管控发动机燃油量、变速器温度、液压油温及水温等，还能发挥出三级报警故障诊断的作用。如今，该企业全部的工程机械都配置了GPS、GIS、GSM、METS等。而METS的功能非常多样化，其中就包括了自动检测、故障预警、器材诊断、无线电通讯、机械自动化控制等。

1.2国内技术现状分析

我国在20世纪60年代，开始研究液压系统故障监测诊断技术，借助对此系统流量、振动及压力等相关数据的检测及系统分析来完成诊断操作。到90年代，衍生了人工智能诊断科技，这就为国内液压系统故障监测诊断科技的发展奠定了基础。现在伴随着国内液压系统故障监测诊断科技不断发展，其技术也渐渐接近西方发达国家的水平。

工程机械液压系统发生故障问题时，通常具备较强的隐蔽性、特殊性及渐变性，简单的函数无法表达，当前针对液压系统的诊断技术主要是基于传递函数的故障诊断技术及基于人工智能的故障诊断技术。随着国内有关研究单位在液压系统故障监测诊断技术方面不断增加投入，目前已经取得了一定的成绩，在国际市场上也获得较高声誉。

国内部分公司结合自身的状况，开发了信息监测系统，也就是人们常说的“黑匣子”，此系统能针对工程设备的实际运行状态进行有效的检测、存储。通过对工程设备使用情况进行监测，设备的使用得到了极大的保障，此外，能使工程机械液压系统管理的信息化、科学化进程得到有效推动。广西柳工研发的“智能型工程机械故障诊断与远程服务系统”借助远程服务的方式，全面地监控设备的运行状态，利用网络来针对故障及隐患维修团队及专家可以远程进行分析，进而使故障能得到及时的处理。

2.对工程机械液压系统的要求

工程机械的运行环境大多是室外环境，并且大部分工程设备的运行时是在泥土砂尘、风霜暴雪、潮湿腐蚀的环境下进行的。另外工程机械运行时载荷通常多变，并且会存在明显的振动现象，运行速率常常是瞬态转换并且惯性冲击。鉴于此，一定要严格要求工程机械液压系统的液压系统，具体应做到下面几点：

工程机械液压系统一定要具备非常强的环境适应性，并且其封闭性一定要非常好。

一般来说，工程机械液压系统的运行环境是在倾斜、颠簸的环境下，鉴于此，系统的运行可靠性及系统的实时应变性能需达到较好的水平。

液压系统的机动性一定要非常优异，不但能封闭系统，还能应对变动。

工程机械液压系统的构成包括了液压泵、控制阀、变速器及动力换挡变速阀等，当工程机械产生故障问题时，机械状态一般就是行走及执行结构迟缓或无力、液压离合器接触存在问题、液压缸活塞不能进行有效的伸出及缩回操作等。分析出现故障的根本原因，其实就是因为系统或元件失效所导致的，而这就具体体现在液压系统压力、流量及温度的相关改变。鉴于此，文章提出了常规的工程机械液压系统故障：

（1）液压系统无力或力不足。比如，执行机构不能实现承载外界载荷的目的；液压系统联动的机构，无法实现联动，这些现象都会极大地降低工程机械液压系统的运行效率。

（2）将液压当作动力的运动构件并不进行运动，或出现运行不稳定的现象，有时还会出现爬行的现象。

（3）液压系统存在泄漏的现象，液压元件固定联结等区域出现严重的漏油现象或渗漏故障，进而污染环境，并且会极大地减小机械运行效率，甚至会导致系统运行的不稳定或严重破坏系统。

（4）液压系统温度升高的太大，油液出现变质、变稀的问题，进而导致严重的内泄问题，减小系统运行效率，而相关元件也会出现热变形的现象，进而使配合件的精度及性质遭到改变，有时还会严重破壞相关元件。

3.工程机械液压系统的故障机理

（1）设计原因。这方面的原因会在很大程度上影响液压系统的性能，并且属于先天性的原因。在液压系统中，油箱导致油液污染相对常见，例如某公司曾经设计的设备液压系统的液压油箱内采用油漆进行防锈，导致液压油中含有大量的油漆脱落的碎片，导致大部分阀件出现堵塞。很多时候都是因为油箱的“封闭性”设计不科学，例如没有密封联接接管处，就会使污物渗到油箱，之后就会使液压构件被磨损、锈蚀、堵塞，然后就会使系统在运行过程中产生故障。近来，全球相关专家及学者都非常重视以液压油箱结构设计为切入点，避免污染物渗入油箱。德国力士乐公司研制的液压系统采用全封闭式油箱，因为油箱是密闭的，因此泵的进口位置就没有运用吸油口处的过滤设计，全部的液压油都进入同一个总回油管路，并且在回油管口的位置设计一个滤油设备，进而使系统内因为元件损耗所制造的残余物和从密封位置中引入系统的污物被有效过滤，进而使油箱内油液能保持其清洁程度。如此，就能有效过滤外界污物，此外，吸油口替取过滤设备，就能有效降低吸油阻力，这就能有效防范空穴问题的产生，还能降低噪声及功率的实际损失。液压系统中出现空穴现象后，气泡随油液流到高压区时，在高压作用下气泡会迅速破裂，周围液体质点以高速来填补这一空穴，液体质点间高速碰撞而形成局部液压阀冲击，使局部的压力和温度均急剧升高，产生强烈的振动和噪声。在气泡凝聚处附近的管壁和元件表面，因长期承受液压阀冲击及高温作用，以及油液中逸出气体的较强腐蚀作用，使管壁和元件表面金属颗粒被剥落，造成气蚀。此外，存在于油液中的气泡，因为油液具备粘滞阻力特性，就会使这些气泡浮出液面的难度增加，鉴于此，在设计油箱结构时，应考虑设计一个能将悬浮气泡有效滤除的装置。

（2）使用原因。工程机械因为作业环境较差，其执行体系的活塞杆经常裸露在环境之外，被大气当中的污物所包裹。在伸缩的作业过程中，不但会受到磨粒的磨损以及大气，还会受到腐蚀性气体、液体的腐蚀，而且污染物有可能从杆与导套的结合面当中进入油液，从而污染油液加速液压系统的磨损速率。另外裸露在外的活塞杆如果未能得到有效的保护或及时清理，也会加速自身的磨损，造成活塞杆的损坏。

4.工程机械液压系统故障监测诊断技术的发展趋势

伴随着社会经济的不断深入，工程机械液压体系故障排查诊断工艺的深入更是非常迅捷，虽说在提升工程机械液压体系运作的安全意义、可靠意义上已经实现了一定的稳定保障，但在故障检测诊断工艺运作的环节中，还要求伴随着科学技术的提升而不断提升。依照对工程机械液压体系故障监测诊断工艺的研究，这项技术在将来发展的环节中主要可以从下列几个层面着手开展，朝着混合智能、数据收集故障诊断工艺的方向深入，并能借助互联网科技，实现对工程机械液压体系的远程协同诊断；朝着多传感器、信息集成融合工艺的大方向深入，并不断提出新的软技术，实现对工程机械液压体系故障监测诊断的安全以及质量控制。

5.结束语

综上所述，借助这样的一些讨论研究，为改善中国工程机械产业故障检验、控制、预防、诊断的理论体系，构建起全国范围的远程维护服务体系，有着非常重要的理论意义以及实用价值，有着较为广阔的市场使用前景。

参考文献：

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