如何选择液压泵源健康管理系统传感器？

根据液压系统故障模式影响分析，并参考实际液压设备中所配的传感器，最终选择传感器布局。

1.液压泵传感器布局^[13]

针对液压泵常选用的传感器类型有泵体轴向/径向加速度传感器、出口压力传感器、油液温度传感器、泵回油温度传感器、泵壳体温度传感器、出口/回油流量传感器、系统回油过滤压差发讯器等。各种类型传感器的功能如下所示：

（1）加速度传感器 用来采集液压泵体的振动信号，利用机械振动信号对液压泵进行状态监测和故障诊断。液压泵的连接、配合件的间隙松动、摩擦副的磨损、缸体或柱塞的疲劳裂纹、轴承的损伤等都会引起泵体的附加振动，所以振动信号是诊断最为关键的物理量，蕴含了丰富的故障信息。液压泵在工作时由于起动不稳定、实验台附加振动等，壳体振动会比较大，通过实验确定传感器量程，在量程满足的情况下要使灵敏度符合精度要求。

（2）温度传感器 用来采集油液温度、泵回油温度、泵壳体温度。对于正常的液压泵源系统，其油液和泵体的工作温度变化范围是有限制的，一定时间间隔下的异常升温往往意味着系统内出现故障，通过监测系统温度变化可以实现对与温度变化有密切联系的故障监测；而一旦出现机械故障，泵体表面温度会急剧升高，应该对其进行监测。

（3）压力传感器 用来测试液压泵进出口压力。压力综合反映了系统及系统内元件的工作状态，通过对液压泵进出油口、重要管道内及执行机构进出油口的压力的监测，可以对系统失压、压力不可调、压力波动与不稳等与压力相关的故障进行监视。

（4）压差发讯器 安装在回油过滤器的两端，检测过滤器两端的压差。在回油路上安装过滤器可以清除油液中的杂质，当污染物积累过多时，压差会随之增大，这时由传感器检测出信号并采取必要措施。

（5）流量传感器 主要作用是获得液压泵出口流量值和回油流量值。对回油流量的监测可以反映出液压泵当前的工作性能状态，并根据失效准则判断其是否失效。基于这一信号还可以进行寿命预测。在液压泵高速运转的过程中，配流盘磨损是最容易发生的故障，配流盘不断磨损导致的直接后果就是液压泵的容积效率降低，由于液压泵的转子与配流盘之间的间隙很小，所以我们通过监测回油流量来诊断关键摩擦副磨损故障并得出磨损规律。

表2-10给出了液压泵源健康管理系统传感器的布局，包括2个加速度传感器、3个温度传感器、1个压力传感器、2个流量传感器和1个压差发信器。

表2-10 液压泵源健康管理系统传感器(www.xing528.com)

2.液压阀传感器布局

基于液压阀故障模式和故障现象分析，布局传感器检测，主要针对油液污染检测、泄漏检测、电液伺服阀阀芯位移检测和振动检测。

（1）油液污染检测 可以在阀入口处加装污染遮光/光阻型传感器、光散射型传感器、光透射型传感器、电阻式传感器、电容式传感器、超声波传感器或截止堵塞型传感器，检测油液中污染物颗粒。也可以在阀壳体加装振动传感器感受阀卡涩过程中的振动异常，进行故障诊断和预报。

（2）泄漏检测 通常液压阀的泄漏很小，采用流量传感器检测很困难，且很难布局，一般采用间接方法检测。流量变化必然引起压力变化，通过巧妙的设计和高效的特征处理可以通过监测阀出口的压力实现液压系统泄漏检测。

（3）阀芯位移检测 当流经液压阀的油液存在污染物时，阀芯根据指令开闭阀口就会变得困难，如果能实时监测阀芯位移变化就可以反推出液压阀的污染物或装配不良等问题。常用的阀芯位移检测传感器有线性位移传感器（Linear Variable Differential Transformer，LVDT）、基于霍尔元件的阀芯位移传感器等。

（4）振动检测 在液压阀上安装加速度传感器可以感知液压阀阀芯卡滞、阀芯和阀体配合不良、弹簧变形、液压油进入空气等问题。

3.液压缸传感器布局

通常液压缸自带位移传感器，也可以在液压缸输出端安装力（力矩）传感器和在缸外壳安装加速度传感器。利用位移传感器可以感知液压缸爬行、液压缸作动不平稳、液压缸卡滞等故障特征，利用力（力矩）传感器可以告知输出力（力矩）是否存在偏差或输出力不足等问题，利用加速度传感器可以通过振动信号间接捕获液压缸爬行或卡死故障特征。