D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2001.01.045 第23卷第1期 北京科技大学学报 Vol.23 No.1 2001年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2001 基于流量信号的液压系统故障诊断 祝海林1) 高澜庆) 1)江苏石油化工学院机械工程系，常州213016 2)北京科技大学资源工程学院，北京100083 摘要以流量信号作为特征信息进行液压故障诊断，分析了液压系统中出现流量异常时的主 要表现及产生原因，基于流量信号与液压系统工况之间关系的分析及CBG2040型齿轮泵的4 种故障的实验研究，指出：流量信号也是状态信息的丰富载体，利用流量信号来监测液压系统 的状态及进行故障诊断是可行的、有效的. 关键词液压系统；故障诊断；流量；齿轮泵 分类号TH137;TH17;TH3 液压系统故障诊断的任务是确定诊断对象 主要原因 的状态与变化趋势以及故障的部位与原因.液 (4)当液压系统中某些元件的泄漏量过大 压系统工作时的压力、流量、温度、振动信号、油 时，液压油的压力能转化为热能.若散热装置容 样成分等，都是系统状态监测的特征信息.由于 量有限或者散热不良时，则液压油的平衡温度 压力、振动、污染度、温度在信号拾取手段、处理 升高，造成短时间内油温过高，油的粘度下降， 方法等方面较容易，因而近些年来人们在这些 进一步增加了泄漏，导致容积效率及整个系统 方面的研究开展得较多。而以流量信号进行 效率显著降低，并造成橡胶密封件、软管等早期 液压系统故障诊断方面的工作目前开展得很 老化，丧失机能 少.本文基于流量信号与液压系统工况的关系， 指出流量信号也是状态信息的丰富载体，利用 2流量信号异常的可能原因 流量信息可以实现液压系统的状态监测，并用 液压系统中执行机构的运动速度应该满足 实验进行了验证， 规定的速度范围，要求在低速时不出现爬行现 1流量信号异常的主要表现 象，高速时不产生液压冲击；速度切换时平稳， 在变负荷情况下的速度变化要小等等.根据实 液压系统中流量出现异常的主要表现有： 际液压设备现场使用情况的统计，液压系统中 (1)因过滤器堵塞等原因，使液压泵供油不 的执行机构经常出现的故障现象是：没有运动， 足，液压系统缺油，导致工作机构动作缓慢或不 运动不稳定，运动方向不正确，运动速度不符合 动作，造成执行机构运动失灵甚至失控 要求，动作顺序错乱，力输出不稳定，爬行等几 (②)液压泵、液压缸、液压阀或压力管路等处 种形式.这几种故障形式与流量异常密切相关. 的泄漏，不仅白白增大耗油量，而且造成工作压 因而当液压执行机构不能正常工作时，往往可 力上不去，使工作机构输出力不足，泄漏严重时 以由流量这个工作参数查找故障原因并加以排 甚至形成不了压力 除.液压系统出现流量异常指的是无流量进入 (3)流量的频繁波动加剧了系统的振动和噪 执行机构、供给执行机构的流量不足、油泵输出 声，同时使过滤器的过滤性能大幅度降低，结 流量不稳定及进入执行机构的流量过大这4种 果油液的污染度不能控制在预定的水平内，严 情形网 重威胁液压系统的正常运行，当流量脉动较大 时，将引起液压冲击，这是某些液压设备损坏的 3流量与液压系统状态和故障关系 收稿日期：200005-24祝海林男，37岁，副教授，博士 文献[7]从改变通过滤油器流量的波动频率 ◆国家八五科技攻关项目No85-301-01-21) 和振幅入手，对滤油器在波动流量下的过滤精第 2 3 卷 第 1 期 20 01 年 2 月 北 京 科 技 大 学 学 报 JO u r n a l o f U n iv e rs iyt o f S e el n e e a n d eT c h n o lo yg B e ij i n g V匕1 . 2 3 N 0 . 1 F e b . 2 001 基于流量信号 的液压 系统故障诊 断 祝海林 ” 1 )江苏石油化工学院机械工程系 , 常州 21 301 6 高澜 庆 2 ’ 2 )北京科技大学资源工程学 院 , 北京 10 0 0 8 3 摘 要 以 流量 信号作为特征信息进行 液压故障诊断 ,分析 了液压 系统 中出现 流量 异常 时 的主 要 表现及产生 原 因 , 基 于流 量信号 与液压 系统工 况之间关系 的分析及 C B G 2 0 40 型齿 轮 泵 的 4 种故 障的实验研究 , 指 出 : 流量 信号也是状 态信息 的丰 富载 体 , 利 用流 量信号来 监测液 压系统 的状态及进 行故 障诊断是 可行的 、 有 效的 . 关键词 液 压系统 ; 故障诊断 ; 流 量 ; 齿轮泵 分类 号 T H 1 3 7 ; T H 1 7 ; T H 3 液压系统故 障诊 断的任务是确定诊 断对象 的状态 与变化趋势 以 及故 障的部位 与原 因 . 液 压系统 工作 时的压力 、 流量 、 温度 、 振动信号 、 油 样成分等 , 都是 系统状 态监测 的特征信息 . 由于 压力 、 振 动 、 污染度 、 温度在信号拾取手段 、 处理 方法等方 面较容 易 , 因而近些年来 人们在 这些 方面 的研 究开展得 较多 〔团 . 而 以 流量信号 进行 液压 系统 故 障诊 断 方 面 的工 作 目前 开展 得 很 少 . 本文基 于流量信 号与液压系统工况 的关 系 , 指 出流量 信号也是 状态信息 的丰 富载体 , 利用 流量信息 可 以实现 液压 系统 的状态监 测 , 并用 实验进行 了 验证 . 主要原 因.ls (4 ) 当液压 系统 中某些 元件 的泄漏量 过大 时 , 液 压油 的压力能转化为热能 . 若散热装置容 量有 限或者散 热不 良时 , 则 液压油 的平 衡温度 升高 , 造 成短 时间 内油 温过高 , 油 的粘 度下降 , 进 一步增 加 了 泄漏 , 导致容 积效率及整 个系统 效 率显著 降低 ,并造成 橡胶密封 件 、 软管等早期 老化 , 丧失 机能 . 1 流t 信 号异常的主要表现 液压 系统 中流量 出现异 常的主要表 现有 : ( l) 因过 滤器堵 塞等原 因 , 使 液压泵供 油不 足 , 液压 系统缺 油 , 导致工作机 构动作缓慢或不 动作 , 造成执 行机构 运动失灵 甚至失控 . (2 )液压泵 、 液压缸 、 液压阀或压力管路等处 的泄漏 , 不仅 白白增 大耗 油量 , 而且造成工作压 力上不去 , 使 工作 机构输 出力不足 , 泄漏严重时 甚至形成 不 了压力 . (3 )流量的频 繁波动加剧 了 系统 的振动和噪 声 , 同时使 过滤器 的过滤性 能大 幅度 降低 【71 , 结 果 油液 的污染度不 能控制在 预定 的水 平 内 , 严 重威胁液 压系统 的正常运行 . 当流量脉动 较大 时 , 将引起液压 冲击 , 这是某些 液压设 备损坏的 收稿 日期 : 2 0 0刁5一4 祝海 林 男 , 37 岁 , 副教授 , 博士 * 国家八五 科技 攻关项 目《N O .8 5 · 3 01 一 01 一 21 ) 2 流量信号异常 的可能原 因 液压 系统 中执行机构 的运动速度应该满足 规定 的速度范 围 , 要 求在低 速时不 出现爬行现 象 , 高速时 不产生液 压 冲击 ; 速度切 换时平稳 , 在变负荷 情况 下 的速度 变化要 小等等 . 根据实 际液压设 备现 场使用情 况 的统计 , 液 压系统 中 的执行机构经常 出现 的故 障现象是 : 没有运动 , 运动不稳定 , 运动方 向不正确 , 运动速度不符合 要 求 , 动作顺序 错乱 , 力输 出不稳定 , 爬 行等几 种形 式 . 这几种故障形式与流量异 常密切相关 . 因 而 当液 压执行 机构不 能正常工 作时 , 往往可 以 由流量这个工作参数查 找故障原 因并加 以排 除 . 液 压系统 出现流 量异常 指的是无 流量进人 执行 机构 、 供给执行机构 的流量不足 、 油泵输 出 流量不稳定及 进人执行机 构的 流量过 大这 4 种 情 形.0[] 3 流量与液压系统状态和故障关 系 文献 7[] 从 改变通过滤 油器流量的 波动频率 和 振 幅人 手 , 对 滤油器在 波动流量 下的过滤精 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2001. 01. 045