液压系统“掉压”故障的简易模糊诊断(1)
1. 简易—模糊诊断及其优点利用模糊量能够对故障严重程度、相关关系及故障源作出较客观、精确的定量描述,并以此为基础作出相应的模糊诊断。它特别适用于具有不确定因素、随机性因素及交错的多因素,而无法用单一的逻辑关系作出明确结论的复杂故障。然而,要对多个可疑元件进行模糊诊断,必然要收集各元件发生故障的相关信息状况,并逐个模糊量化及积分,其工作量是很大的。而借助某故障易获取的独有信息,作简单逻辑判断,就能很快确定故障程度、类型及最小范围。这种方法简易快捷,可减少模糊诊断的工作量。笔者曾将模糊诊断与简单逻辑判断结合起来,对ＹＡ32—200四柱万能液压机和Ｗ67Ｙ—63 2500型板料折弯机“掉压”(压力低于要求值,工厂俗称“掉压”,后叙不再加引号)故障进行了诊断排除,确实能提高诊断速度和准确度。
2. 掉压故障的模糊量化和模糊积分将实测到的压力值模糊量化为4个等级:“0”级压力值在要求值Ｐ的公差范围内;“ＮＳ”级在ｐ～0.8ｐ区间;“ＮＭ”级在0.8ｐ～0.4ｐ区间;“ＮＢ”级在0.4ｐ～0区间。液压泵、调压装置、阀管、液压马达和液压缸因密封缓慢失效引起掉压是渐发性的,且温度越高掉压愈厉害,压力多下降到要求值的1/2以上,属“ＮＭ”和“ＮＳ”级,叫“小掉压”。以上液压元件因内部突然发生明显异常引起掉压是突发性的,压力往往下降较多,大约在要求压力的1/3以下,绝大部分接近零压,属“ＮＢ”级,叫“大掉压”。两类掉压的原因、机理不同,与各元件的相关程度,即概率也就不同。对这些概率模糊量化,得到概率模糊量(表1)。将每类掉压的概率模糊量值排序,得到较准确的概率排序(表2)。一般情况下,排在前面的较后面的易引发掉压。特殊情况下,排在后面的有时也引起掉压。
表1
NBNMNS0 |
液压泵0.5110 |
调压装置10.50.50 |
阀管类10.60.60 |
液压马达或缸0.40.70.70 |
表2
NBNMNS0 |
液压泵311× |
调压装置144× |
阀管类133× |
液压马达或缸422× |
液压泵因密封失效、泄漏引起系统掉压的主要信息有:(1)加载时,吸油压力ｐ0明显升高;(2)加载时,泵后压力波动变大,噪声、振动增大;(3)一般泵外泄量增大,柱塞泵泄油管流量增大;(4)泵壳体发热;(5)泵使用时间长;(6)油液污染。对以上各因素的状况分等级评价,评价结果用信息状况模糊量Ｆ表示。对各因素与故障产生的关系程度也进行评价,评价结果用信息关系模糊量Ｇ表示。最后形成评价等级(表3),信息状况及关系模糊量(表4)。
表3
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|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
加载时吸油口压力上升(ＭＰａ) |
0 |
0.05 |
0.1 |
0.15 |
0.2 |
2 |
加载时压力波动,泵噪声、振动变大 |
无 |
轻微 |
较严重 |
严重 |
|
3 |
泄漏状况 |
泄漏状况 |
微量 |
明显 |
严重 |
|
4 |
泵壳发热 |
泵壳发热 |
正常 |
烫手 |
很烫手 |
|
5 |
使用时间(年) |
使用时间(年) |
1 |
2 |
3 |
4 |
6 |
油液污染 |
油液污染 |
清洁 |
不清洁 |
污染严重 |
|
表4
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
0 |
0.25 |
0.5 |
0.75 |
1 |
1 |
2 |
0 |
0.35 |
0.70 |
1 |
|
0.7 |
3 |
0 |
0.5 |
1 |
|
|
0.85 |
4 |
0 |
0.5 |
1 |
|
|
0.5 |
5 |
0.25 |
0.5 |
0.75 |
1 |
|
0.5 |
6 |
0 |
0.5 |
1 |
|
|
0.5 |
调压装置发生各种故障引起系统掉压的主要信息有:(1)压力调不高;(2)压力不稳定;(3)调至最高压力时,压力表无变化,泵噪声、振动及泄漏无变化;(4)溢流量增加;(5)溢流阀使用时间长。对以上各因素分等级评价,模糊量化,形成评价等级(表5),信息状况及关系模糊量(表6)。
表5
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1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
压力调不高(ＭＰａ) |
最大调整值ｐ |
0.8ｐ～ｐ |
0.6ｐ～0.8ｐ |
0.4ｐ～0.6ｐ |
0.4ｐ以下 |
2 |
压力不稳(ＭＰａ) |
波动差在0.4以内 |
波动差在0.4～1 |
波动差在1以上 |
|
|
3 |
最高压力时,泵噪声、振动及压力表 |
反应明显 |
变化轻微 |
无变化 |
|
|
4 |
溢流增加 |
微量 |
明显 |
很大 |
|
|
5 |
使用年限 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
表6
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
G |
1 |
0 |
0.25 |
0.5 |
0.75 |
1 |
1 |
2 |
0 |
0.5 |
1 |
|
|
0.6 |
3 |
0 |
0.5 |
1 |
|
|
0.7 |
4 |
0 |
0.5 |
1 |
|
|
0.85 |
5 |
0.25 |
0.5 |
0.75 |
1 |
|
0.5 |
液压系统的控制阀(如单向阀、液控单向阀、充液阀、换向阀、插装阀和顺序阀)经常因内部异常变化突然开启串流,或因内部密封缓慢失效而慢性泄漏。两种原因都会导致系统掉压。此类故障发生的主要信息有:(1)与该阀相连接的回油管流量增加;(2)系统加载时压力下降;(3)调低溢流阀压力,压力表开始不动,后跟随下降;(4)油液污染。以同样的方法对以上诸因素分等级评价,模糊量化,形成评价等级表7和信息状况及关系模糊量表8。
表7
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|
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
与该阀相连的 回油管流量增加 |
无变化 |
少量增加 |
明显增加 |
|
2 |
加载时系统压力下降 |
无变化 |
轻微下降 |
明显下降 |
|
3 |
调低溢流阀压力表压,开始不动,后下降 |
一直跟随下降 |
先不动,后跟随下降的规律不明显 |
开始不动,后跟随下降 |
|
4 |
油液污染 |
清洁 |
不清洁 |
油很脏 |
|
表8
|
1 |
2 |
3 |
4 |
G |
1 |
0 |
0.5 |
1 |
|
1 |
2 |
0 |
0.5 |
1 |
|
0.8 |
3 |
0 |
0.5 |
1 |
|
0.7 |
4 |
0 |
0.5 |
1 |
|
0.5 |
液压马达和液压缸泄漏引起系统掉压的主要信息有:(1)外泄漏量、柱塞泵泄油管流量或缸回油管流量增加;(2)换向阀打开前后压力表指示明显变化;(3)加载时系统压力下降;(4)马达或缸外壳发热;(5)马达或缸使用时间长;(6)油液不清洁;(7)液压缸在加载时有异常移动。对以上各因素状况分等级评价,其信息状况及关系模糊量化后同样形成表9和表10。
表9
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1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
泄漏量明显增加 |
微量 |
明显 |
严重 |
|
|
2 |
打开换向阀,压力变化明显(ＭＰａ) |
调定值ｐ |
ｐ～0.8ｐ |
0.8ｐ～0.6ｐ |
0.6ｐ～0.4ｐ |
0.4ｐ以下 |
3 |
加载时,系统压力下降 |
无变化 |
轻微下降 |
明显下降 |
|
|
4 |
壳体发热 |
正常 |
烫手 |
很烫手 |
|
|
5 |
使用年限 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
6 |
油液污染 |
清洁 |
不清洁 |
油很脏 |
|
|
7 |
液压缸加载时有异常移动 |
无移动 |
轻微 |
明显 |
|
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表10
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1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
G |
1 |
0 |
0.5 |
1 |
|
|
1 |
2 |
0 |
0.25 |
0.5 |
0.75 |
1 |
1 |
3 |
0 |
0.5 |
1 |
|
|
0.8 |
4 |
0 |
0.5 |
1 |
|
|
0.8 |
5 |
0.25 |
0.5 |
0.75 |
1 |
|
0.5 |
6 |
0 |
0.5 |
1 |
|
|
0.5 |
7 |
0 |
0.5 |
1 |
|
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1 |
对液压泵、调压装置、阀管、液压马达或液压缸中任一种都可进行模糊积分。积分时,首先按该种元件评价等级表所列信息类别收集设备发生故障时的实际状况,再对照其“信息状况及关系模糊量”表,确定各状况的模糊量Ｆij与各信息的关系模糊量Ｇｉ(ｉ=1,2,3,…ｎ,为信息类别序号;Ｊ=1,2,3,…ｋ,为信息的状况等级序号).元件在理想严重故障时的模糊量积分值∑ＦＯ、实际故障模糊量积分值∑Ｆ1及相对模糊量积分值∑Ｆ分别为:
∑Ｆ0=1·Ｇ1+1·Ｇ2+1·Ｇ3+…+1·Ｇｎ
∑Ｆ1=[Ｆ1j,,Ｆ2j,,Ｆ3ｊ,…Ｆｎｊ]·〔Ｇ1Ｇ2Ｇ3〕:Ｇｎ=Ｆij·Ｇi
∑Ｆ=∑Ｆ0 ∑Ｆ1 |
