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液压系统故障的特点:解析与应对

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,液压系统故障诊断的瓶颈问题有:1)故障特征提取困难。但试验表明,液压系统工作条件恶劣、随机干扰强、故障症状难以提取,以及故障检测信号具有很大的离散性,很难有效进行故障特征提取。

液压系统故障的特点:解析与应对

液压系统是由能源系统、传动系统和伺服系统组成的复杂系统,具有功能、运行和故障相关性、故障的动态时序性及故障检测信号的模糊性,因而单纯利用传统的故障诊断方法进行液压系统故障检测与诊断已满足不了工程实际的需要。

液压系统的故障具有以下特点:

1)隐蔽性。液压装置的损坏和失效往往发生在深层内部,由于不便装拆,现场的检测条件有限,难以直接观测,故障分析困难。

2)机电液耦合性。液压系统是一个集机、电、液为一体的综合系统。它的故障常常是机械故障、电气故障、液压故障的复杂组合,使液压设备的故障诊断面临巨大困难。

3)交错性。液压系统故障的症状与其发生的原因之间存在多种多样的重叠和交叉,一个症状可能有多重原因引起,一个故障也可能引起多处症状,一个症状也可能同时由多个故障源叠加而成。

4)随机性。液压系统在运行过程中,受到各种各样的随机性因素影响,故障发生的变化方向不确定,会造成判断与定量分析困难。

5)差异性。由于设计、加工采用和应用环境等差异,液压元件的磨损劣化速度相差很大。

目前,液压系统故障诊断的瓶颈问题有:(www.xing528.com)

1)故障特征提取困难。液压设备损坏与失效往往发生在设备内部,不便拆装,且现场检测条件有限,因而难以直接观测。常用基于检测信号液压系统故障诊断较成功的方法是基于振动信号和压力信号的故障诊断,即采用不同的信号处理方法进行信号消噪处理以达到有效提取故障特征的目的。但试验表明,液压系统工作条件恶劣、随机干扰强、故障症状难以提取,以及故障检测信号具有很大的离散性,很难有效进行故障特征提取。

2)故障决策困难。大量的试验统计发现,液压系统故障具有多样性和并发性,即在一种测量信息中覆盖多种特征模式,而一种故障模式需要多种检测信息方可诊断定位。由于单一信息所涵盖的故障特征有限,表现为故障特征容易被淹没;而单一的故障模式由于其故障特征分布的分散性,表现为故障诊断的模糊性,因此仅利用单个传感器信息,单纯利用故障判据的确定非常困难。由于故障检测信号的离散度大、时变性强、故障样本量小,由此统计获得的故障决策阈值区间也具有离散性,很难从小样本中获得最优故障阈值,采用传统的信号处理与故障诊断方法很难实现系统渐进性和并发性多故障的诊断。

3)多场故障推理困难。通常液压系统的故障模式可分为渐进性故障、突发性故障和并发性故障,故障特征分布于温度场、流体场、振动场和控制信号场。对于液压系统突发性故障,由于故障影响直接导致系统性能剧烈下降或功能丧失,因此利用有效的故障检测信号很容易实现故障诊断。而对于渐进性和并发性故障,由于液压系统流体的压缩性、系统的非线性、泵源的脉动性、液压能源与伺服系统的耦合性及系统软参数的影响,导致液压系统故障机理复杂、故障特征提取困难、故障诊断模糊性强、故障推理和故障定位变得异常困难。

4)失效分布的分散性。由于设计加工材料及应用环境等方面的差异,液压元件的磨损劣化速度相差很大,通常与环境、所受载荷、加工装配精度和油液特性密切相关,从而导致液压元件实际使用中寿命严重分散,仅仅采用有限样本得到的失效分布不准确,还需要液压系统(元件)大量的历史数据。

5)中后期故障预测精度难以保障。液压元部件和系统的故障发生、发展与其材料、加工、装配和使用均有关系。如果知道了理想化液压系统所承受的载荷变化和油液清洁度,就可以根据疲劳和磨损机理得到液压元件的性能衰变规律,但是当工作载荷发生变化和液压油液污染度增加时,液压元件的故障发展存在相当大的不确定性,尤其在中后期由于疲劳、老化和磨损在变载荷谱下非线性的累积损伤或在污染物浓度陡增的情况下,液压元件或系统的性能降级急剧加速,会彻底改变其故障发展规律,因此液压元件中后期故障预测精度很难保证。

鉴于液压系统故障诊断与故障预测存在以上问题,最有效的方法就是在充分分析液压系统故障机理的基础上,将信号处理和智能诊断方法相结合,利用液压系统多传感器逐级信息融合的方法,从多角度实现液压系统的故障诊断。

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