液壓管路故障煤礦機械論文

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1液壓管路故障診斷技術(shù)

液壓故障診斷屬于機械設(shè)備故障診斷的范疇，許多機械故障診斷方法可以直接應(yīng)用于液壓系統(tǒng)的故障診斷。用于液壓系統(tǒng)故障診斷的方法可分為一般故障診斷、基于信號提取故障診斷和基于數(shù)學(xué)模型故障診斷3大類，如下:

1)一般故障診斷。傳統(tǒng)的主觀診斷法，指的是維修人員憑借個人的實踐經(jīng)驗，通過看、聽、摸、聞、問，或借助簡單的儀器、儀表，判斷系統(tǒng)故障發(fā)生的部位和原因。主觀診斷法簡單、方便并且快捷，但診斷結(jié)果常帶有主觀傾向性，難于滿足復(fù)雜的液壓系統(tǒng)的故障診斷的需求。

2)基于數(shù)學(xué)模型診斷。模型診斷方法是以現(xiàn)代控制理論和現(xiàn)代優(yōu)化方法為指導(dǎo)，以系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，利用觀測器(組)、Kalman濾波器和辨識等方法產(chǎn)生殘差，然后基于某種準則或閾值對該殘差進行評價和決策。目前該領(lǐng)域研究的重點是系統(tǒng)故障診斷的魯棒性、故障可檢測性和可分離性，以及利用非線性理論進行非線性系統(tǒng)的故障診斷。

3)基于信號提取故障診斷?；谟鸵侯w粒污染度的檢測技術(shù)有自動顆粒計數(shù)器;鐵譜分析法;光譜法。自動顆粒計數(shù)器方法具有檢測速度快、準確度高和操作簡便等優(yōu)點，但可能將油液中懸浮的微小氣泡和水珠當作固體顆粒進行計數(shù)，精度較低;鐵譜分析可以得到定量的數(shù)據(jù)，也可以進行定性分析;光譜分析的精度較高，但成本較高?；谟鸵盒阅軈?shù)的檢測技術(shù)。參數(shù)測量法通過測得系統(tǒng)回路中所需點處工作參數(shù)，將其與系統(tǒng)工作正常值比較，即可判斷出參數(shù)是否正常、是否有故障及故障所在部位，適于在線監(jiān)測、定量預(yù)報和診斷潛在故障。

2基于靜電傳感器液壓管路故障監(jiān)測

環(huán)狀靜電傳感器如圖1，由PVC管、金屬屏蔽罩和銅電極環(huán)組成。靜電傳感器利用油與其它物質(zhì)(管壁)摩擦而產(chǎn)生靜電，使金屬電極上產(chǎn)生電荷。金屬電極的電勢等于管路中油(在電極附近)所帶電荷在金屬電極上產(chǎn)生的電勢。由于油的流動，導(dǎo)致電場波動，即產(chǎn)生了交變信號。在保證有效測量靜電信號的前提下，盡量選用較窄的電極寬度b，以獲得更寬的靜電信號帶寬，進而減小相關(guān)測速誤差?；ハ嚓P(guān)原理：式中:τ為2路信號的時延;L為2個傳感器間的距離;T為樣本記錄長度;x(t)和y(t+τ)為2個傳感器測量得到的信號;Vm為相關(guān)測量速度。實驗裝置如圖2，由漏斗、油路、環(huán)狀靜電傳感器(2組)、濾波放大電路、單片機采集處理電路、人機接口(鍵盤顯示模塊)和PC機等部分組成。合理選擇上、下游傳感器間距離L得到延遲時間τ，垂直方向的2路靜電傳感器測量電壓信號圖形如?？梢缘玫?路信號有很好的相似性。本次實驗是讓油連續(xù)流入油管中，以獲得不同的初始速度值，垂直方向上靜電傳感器的高度可調(diào)整，通過實驗驗證基于互相關(guān)法靜電傳感器測速法的準確性。自由下落的油速的理論值由v=2槡gh計算得到，實驗過程中分別取油下落點到傳感器的距離為h=0．25、0．125、0．05m3個高度，利用互相關(guān)法來測量油速。這3個高度對應(yīng)的理論速度分別為v=2．21、1．57、0．99m/s，實際測量結(jié)果。取v=1．57m/s(h=0．125m)結(jié)果進行誤差分析。在h=0．125m處進行多次實驗，最終給出互相關(guān)速度重復(fù)性誤差，可以說明互相關(guān)法測量油速有較好的重復(fù)性，其重復(fù)性誤差δ可以達到±1%以內(nèi)。測量得到液壓系統(tǒng)實際速度值，與系統(tǒng)正常工作速度值進行比較，即可判斷煤礦機械液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)，即可監(jiān)測液壓系統(tǒng)的工作狀況，又可以保障煤礦機械液壓系統(tǒng)運行的安全性。

3結(jié)語

采用互相關(guān)原理結(jié)合靜電傳感器診斷液壓設(shè)備故障。由互相關(guān)原理檢測油管中油速，完成對液壓設(shè)備管路進行快速監(jiān)測，并對液壓設(shè)備進行故障檢測及報告。結(jié)合自建實驗裝置進行實驗驗證，經(jīng)實驗驗證得到被測油速的重復(fù)性誤差小于±1%。

作者：闞哲 孟國營 張雷雷 李碩 單位：中國礦業(yè)大學(xué)( 北京) 機電與信息工程學(xué)院 遼寧石油化工大學(xué) 撫順石化工程建設(shè)有限公司