液压管路故障煤矿机械论文

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1液压管路故障诊断技术

液压故障诊断属于机械设备故障诊断的范畴，许多机械故障诊断方法可以直接应用于液压系统的故障诊断。用于液压系统故障诊断的方法可分为一般故障诊断、基于信号提取故障诊断和基于数学模型故障诊断3大类，如下:

1)一般故障诊断。传统的主观诊断法，指的是维修人员凭借个人的实践经验，通过看、听、摸、闻、问，或借助简单的仪器、仪表，判断系统故障发生的部位和原因。主观诊断法简单、方便并且快捷，但诊断结果常带有主观倾向性，难于满足复杂的液压系统的故障诊断的需求。

2)基于数学模型诊断。模型诊断方法是以现代控制理论和现代优化方法为指导，以系统的数学模型为基础，利用观测器(组)、Kalman滤波器和辨识等方法产生残差，然后基于某种准则或阈值对该残差进行评价和决策。目前该领域研究的重点是系统故障诊断的鲁棒性、故障可检测性和可分离性，以及利用非线性理论进行非线性系统的故障诊断。

3)基于信号提取故障诊断。基于油液颗粒污染度的检测技术有自动颗粒计数器;铁谱分析法;光谱法。自动颗粒计数器方法具有检测速度快、准确度高和操作简便等优点，但可能将油液中悬浮的微小气泡和水珠当作固体颗粒进行计数，精度较低;铁谱分析可以得到定量的数据，也可以进行定性分析;光谱分析的精度较高，但成本较高。基于油液性能参数的检测技术。参数测量法通过测得系统回路中所需点处工作参数，将其与系统工作正常值比较，即可判断出参数是否正常、是否有故障及故障所在部位，适于在线监测、定量预报和诊断潜在故障。

2基于静电传感器液压管路故障监测

环状静电传感器如图1，由PVC管、金属屏蔽罩和铜电极环组成。静电传感器利用油与其它物质(管壁)摩擦而产生静电，使金属电极上产生电荷。金属电极的电势等于管路中油(在电极附近)所带电荷在金属电极上产生的电势。由于油的流动，导致电场波动，即产生了交变信号。在保证有效测量静电信号的前提下，尽量选用较窄的电极宽度b，以获得更宽的静电信号带宽，进而减小相关测速误差。互相关原理：式中:τ为2路信号的时延;L为2个传感器间的距离;T为样本记录长度;x(t)和y(t+τ)为2个传感器测量得到的信号;Vm为相关测量速度。实验装置如图2，由漏斗、油路、环状静电传感器(2组)、滤波放大电路、单片机采集处理电路、人机接口(键盘显示模块)和PC机等部分组成。合理选择上、下游传感器间距离L得到延迟时间τ，垂直方向的2路静电传感器测量电压信号图形如。可以得到2路信号有很好的相似性。本次实验是让油连续流入油管中，以获得不同的初始速度值，垂直方向上静电传感器的高度可调整，通过实验验证基于互相关法静电传感器测速法的准确性。自由下落的油速的理论值由v=2槡gh计算得到，实验过程中分别取油下落点到传感器的距离为h=0．25、0．125、0．05m3个高度，利用互相关法来测量油速。这3个高度对应的理论速度分别为v=2．21、1．57、0．99m/s，实际测量结果。取v=1．57m/s(h=0．125m)结果进行误差分析。在h=0．125m处进行多次实验，最终给出互相关速度重复性误差，可以说明互相关法测量油速有较好的重复性，其重复性误差δ可以达到±1%以内。测量得到液压系统实际速度值，与系统正常工作速度值进行比较，即可判断煤矿机械液压系统的工作状态，即可监测液压系统的工作状况，又可以保障煤矿机械液压系统运行的安全性。

3结语

采用互相关原理结合静电传感器诊断液压设备故障。由互相关原理检测油管中油速，完成对液压设备管路进行快速监测，并对液压设备进行故障检测及报告。结合自建实验装置进行实验验证，经实验验证得到被测油速的重复性误差小于±1%。

作者：阚哲 孟国营 张雷雷 李硕 单位：中国矿业大学( 北京) 机电与信息工程学院 辽宁石油化工大学 抚顺石化工程建设有限公司