工程機械液壓故障監測診斷技術(shù)未來(lái)將會(huì )是什么樣?

     1、液壓系統故障特征

??工程機械液壓系統主要包含液壓泵、變矩器、控制閥、液壓馬達和液壓缸(執行機構)、變速器、動(dòng)力換擋變速閥等機構，其故障一般表現為行走和執行機構無(wú)力、遲緩、振顫或過(guò)熱，液壓離合器耦合不良，液壓活塞伸縮不到位等。故障形成的原因主要是由液壓系統或元件失效引起的。這種失效常表現為液壓系統的壓力、流量和溫度等的變化。工程機械液壓系統的故障特征具有以下5個(gè)特點(diǎn)：

??一是故障點(diǎn)隱蔽性強。工程機械液壓裝置的失效往往發(fā)生在系統內部，加之工程機械工作現場(chǎng)檢查條件差，因此難以直接檢測，故障分析與判斷困難。

??二是液壓系統故障判斷復雜。工程機械液壓系統故障表現與故障點(diǎn)之間的關(guān)系較為復雜，一個(gè)故障現象可能由多個(gè)故障點(diǎn)疊加導致，一個(gè)故障癥狀可能因為多種原因，一個(gè)故障源也可能導致多處的液壓癥狀。

??三是相關(guān)因素的隨機性強。工程機械液壓系統在工作過(guò)程中，往往受到多種因素的影響，故障的發(fā)生與發(fā)展往往具有不確定性，為此判斷與定量分析較為困難。

??四是失效分布分散。由于設計、材料、加工及工作環(huán)境的差異較大，造成工程機械的各液壓元件的磨損速度差異較大，為此所謂的“液壓元件壽命標準”在這樣復雜的情況下只能作為參考，而無(wú)法作為工程機械液壓元件故障診斷與分析的主要依據。

??五是機電液耦合性差異。工程機械往往是一個(gè)機械、電子與液壓裝置于一體的綜合系統，其故障往往是各子系統的復雜耦合，這也使得液壓元件的故障監測、診斷十分困難。

??2、故障監測與診斷技術(shù)類(lèi)別

??所謂工程機械的液壓系統故障監測與診斷就是利用現代科技手段與儀器設備，對液壓系統中的溫度、壓力、流量等基本參數，以及液壓馬達和液壓缸等執行機構的油液狀態(tài)、速度、噪聲及泄漏情況等進(jìn)行檢測，來(lái)綜合判斷液壓系統的工作狀態(tài)，進(jìn)而推斷液壓元件的工作狀態(tài)及損傷情況。

??按照對象不同，工程機械液壓系統故障監測與診斷技術(shù)主要有2種，一是對油液污染進(jìn)行監測與診斷，二是對液壓系統進(jìn)行監測與診斷。在工程機械液壓系統的工作過(guò)程中，往往有局部油液滲漏情況發(fā)生，造成工程機械液壓系統局部油液污染，影響系統的工作效率，甚至引發(fā)故障。通過(guò)對工程機械液壓系統油液污染監測，可對故障進(jìn)行診斷。

??工程機械液壓系統不同功能的實(shí)現需多個(gè)液壓元件相互配合完成，如果工作過(guò)程中一個(gè)或多個(gè)元件出現故障，勢必影響工程機械液壓系統的工作。而通過(guò)故障監測與診斷技術(shù)對液壓裝置的監測與診斷，可及時(shí)發(fā)現工程機械液壓系統存在的問(wèn)題并及時(shí)處理，從而保證工程機械液壓系統運行的可靠性。

??一旦工程機械液壓系統出現故障，現場(chǎng)工作人員可以采取以下方法需求鎖定故障點(diǎn)，及時(shí)排除問(wèn)題。一是觀(guān)察法。觀(guān)察法是簡(jiǎn)便的方法，工作人員可以通過(guò)聽(tīng)、聞、摸、看等方法檢查工程機械液壓系統零部件，通過(guò)工作系統的正常噪聲與故障噪聲的區別，以及油液味道、振動(dòng)、溫度、顏色變化等來(lái)判斷諸如變形、松脫、漏油、破裂等故障。觀(guān)察法簡(jiǎn)單、可靠，尤其是適用工作現場(chǎng)缺少必要的工具和儀器時(shí)。二是通過(guò)操作與調整來(lái)進(jìn)行診斷。在工程機械液壓系統出現問(wèn)題時(shí)，可由有工作經(jīng)驗的工作人員通過(guò)設備的操作與調整，來(lái)對比設備與平時(shí)工作狀態(tài)的不同來(lái)判斷故障的種類(lèi)及部位。這種診斷方法有無(wú)負荷均可進(jìn)行，但對工作人員的技能要求較高。三是對比或替換檢查法。在工程機械液壓系統出現故障且又缺少測試儀器和技術(shù)人員時(shí)，可通過(guò)對2臺相同設備工作狀態(tài)的對比或對疑似故障液壓元件的替換來(lái)判斷故障點(diǎn)。使用這種方法時(shí)較為直接，但常常會(huì )因找不到相同設備、拆卸不便等因素而受到限制。

??3、故障監測診斷技術(shù)現狀

??(1)國外現狀

??以歐美發(fā)達國為代表的眾多國外機構對工程機械的信息化、智能化進(jìn)行了大量的研究，并已經(jīng)付諸實(shí)踐。如某品牌在很多工程機械上安裝了GIS地理信息系統、GPS全球定位系統、GSM全球移動(dòng)通信系統和METS采礦鏟土運輸系統。METS主要由CAES(計算機輔助鏟土運輸系統)、VMS(關(guān)鍵信息管理系統)和CAESoffice(CAES專(zhuān)有辦公系統)3個(gè)部分組成，具有無(wú)線(xiàn)電通訊、設備檢測、故障預警與診斷、作業(yè)管理和機械自動(dòng)化控制等功能。

??某公司在20世紀90年代開(kāi)發(fā)的F系列和G系列的裝載機均安裝了CMS(計算機監控系統)，取代了其上一代產(chǎn)品——E系列的EMS(電子監控系統)。F系列和G系列裝載機搭載的電子計算機系統，可以同時(shí)監控發(fā)動(dòng)機燃油量、水溫、變速器溫度、液壓油溫度等，同時(shí)該系統具備故障診斷功能，可提供三級報警。其中搭載在某工程機械上的電子計算機系統，可監控并診斷裝載機的各項參數并可將數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳送到辦公室進(jìn)行記錄和分析。某工程機械配備的該公司的計算機監控與診斷系統，提供了指導診斷系統和基于維修工具的軟件包。某工程機械安裝有VMS(關(guān)鍵信息管理系統)，進(jìn)一步強化了其監控與故障診斷系統，并可通過(guò)LeTourneau(集成網(wǎng)絡(luò )控制系統)

將出錯信息、故障原因等顯示在液晶屏上，同時(shí)他還提供三級報警信號用以顯示發(fā)動(dòng)機、液壓系統、電氣電子系統等的狀態(tài)。某公司生產(chǎn)的L系列裝載機也安裝了基于計算機技術(shù)的Matris軟件，用以監控和分析裝載機的發(fā)動(dòng)機、液壓系統等關(guān)鍵系統的工作狀態(tài)，并提供人機交互和自動(dòng)故障診斷與顯示。

??(2)國內現狀

??相比較而言，我國工程機械故障檢測與診斷技術(shù)落后。進(jìn)入21世紀以來(lái)，國內的不少研究機構加大了對工程機械電子監控、故障監測與診斷等的理論研究與實(shí)踐探索。如：華中科技大學(xué)的何嶺松、楊叔子梳理了基于互聯(lián)網(wǎng)的設備故障遠程診斷國內外研究現狀與關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題;哈爾濱工業(yè)大學(xué)的邢松寅從發(fā)展背景、概念內涵、關(guān)鍵技術(shù)、應用前景及發(fā)展趨勢等方面介紹了CSCW(計算機支持的協(xié)同工作)在工程機械故障監測與診斷領(lǐng)域的應用。

??為了提高工程機械的可靠性，國內一線(xiàn)工程機械設計制造企業(yè)，開(kāi)始嘗試研發(fā)工程機械電子監控系統，用以監測、記錄工程機械的運行狀態(tài)，并提供基于計算機、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具備初步故障監測與診斷服務(wù)功能的故障診斷與遠程服務(wù)系統。安裝有這個(gè)系統的工程機械，無(wú)論在世界上的任何地方，只要用戶(hù)開(kāi)通了遠程服務(wù)系統，生產(chǎn)廠(chǎng)家的專(zhuān)家就可以隨時(shí)監控工程機械的工作狀態(tài)，并可提供故障機械的會(huì )診及故障排除(咨詢(xún))服務(wù)。國內某企業(yè)開(kāi)發(fā)的基于GPS、GPRS(無(wú)線(xiàn)通信技術(shù))和GIS(地理信息技術(shù))的智能型工程機械遠程監控平臺，在該公司的正流量液壓挖掘機等產(chǎn)品上有了廣泛應用，其性能指標達到了國際同期水平。

??4、未來(lái)發(fā)展趨勢

??隨著(zhù)機電液一體技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機及數據處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )與通訊技術(shù)等逐漸與之合力，工程機械液壓系統的故障檢測與診斷技術(shù)也正從單純的主觀(guān)分析向新的方向發(fā)展，主要有以下幾個(gè)方面。

??(1)虛擬化

??隨著(zhù)計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，與其相關(guān)的軟件技術(shù)和微電子技術(shù)也在不斷更新。虛擬儀器技術(shù)作為一種新型技術(shù)，已經(jīng)逐漸應用到各種工程機械上。這種技術(shù)具有柔性和開(kāi)放性，開(kāi)發(fā)環(huán)境友善，用戶(hù)對軟件作適當改變，即可實(shí)現一些新功能。

??(2)高精度化

??對工程機械液壓系統而言，其信號往往是非線(xiàn)性的、突變的和瞬態(tài)的，為此傳統時(shí)域和頻域只適用于穩態(tài)信號的分析，不能揭示其中的故障信息。這就要求一種能夠同時(shí)表現信號時(shí)域和頻域的方法。而計算機技術(shù)、大數據技術(shù)的不斷發(fā)展，恰能滿(mǎn)足了這種要求，大大提高了信號處理的分辨率。

??(3)狀態(tài)化

??將傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、紅外測溫技術(shù)和超聲波技術(shù)等引入工程機械液壓系統監測與診斷領(lǐng)域，能解決液體流經(jīng)管路時(shí)流速、壓力、噪聲等綜合載體信號產(chǎn)生時(shí)差流量信號和壓力信號的跟蹤問(wèn)題，實(shí)現了液壓系統動(dòng)態(tài)參數的在線(xiàn)實(shí)時(shí)監測，避免了對工程機械液壓系統的“解體體檢”的問(wèn)題，從而解決“維修不足”和“維修過(guò)度”的矛盾。

??(4)智能化

??知識工程、專(zhuān)家系統和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )等人工智能技術(shù)在工程機械液壓系統監測與診斷領(lǐng)域的應用，可很好地解決因液壓系統故障隱蔽、多樣、成因復雜而導致故障診斷嚴重依賴(lài)實(shí)踐經(jīng)驗問(wèn)題。

??(5)網(wǎng)絡(luò )化

??現代工程機械液壓系統的結構日趨復雜，這就需要設備專(zhuān)家能夠及時(shí)介入設備的故障檢測與診斷之中。工程機械流動(dòng)性較強，設備廠(chǎng)商往往不能及時(shí)派遣專(zhuān)家到現場(chǎng)解決問(wèn)題，因此建立基于互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)在線(xiàn)測與故障診斷系統，將成為工程機械液壓系統監測與診斷的必然選擇。