铁谱分析在液压系统故障诊断中的应用

　　大型机械液压系统通常是结构复杂且精密度高的机、电、液综合系统,系统具有机液耦合、时变性和非线性等特性。液压设备一旦发生故障,轻则导致产 品质量下降,重则引起生产中断,严重的甚至造成灾难性的后果。液压系统在运行过程中磨损与腐蚀产生的剥落物混入油中,因此可以通过观察和测量油液中磨损粉 末的形态、大小、颜色与数量等可以判断出液压系统的磨损与腐蚀情况[1]。

　　1　铁谱分析

　　液压系统的磨损状态一般包括磨合阶段、正常磨损阶段和急剧磨损阶段。目前,铁谱技术是设备磨损状态评判和故障诊断的重要手段之一,它可以从定性和定量分析两个方面来判断设备的磨损状态。

　　1.1　铁谱分析常用磨损指标

　　定量分析对设备磨损状态的判别起着非常重要的作用。由直读铁谱测得磨粒的DL、DS,以及由它们派生的各种磨损指数都可以反映液压系统的磨损状态。常用的磨损指标有:

　　1.1.1　磨损烈度指数(I_d)

　　I_d同时敏感于油样中的磨粒总量和大磨粒浓度,它综合反映了磨损速率和磨损量,是定量分析中最常用的判断指标。

　　1.1.2　磨粒浓度(WPC)

　　反映了总磨粒数量的增长情况,它常用于需要经常调整油样量的场合。

　　1.1.3　大磨粒百分数(PLP)

　　PLP主要反映大磨粒数量占总量的份额,敏感于设备的严重磨损。

　　这些参数都可以直接或间接地表征设备的磨损状态。通过分析这些参数的变化情况,可以鉴别不正常磨损状态是否发生。对液压系统而言,大于5Lm的磨粒大量出现,是严重磨损状态的征兆,当出现尺寸为1mm的磨粒时,表明机器已处于灾难性的磨损状态,故障随时可能发生。

　　2　三线值分析方法

　　磨粒参数指标随时间的变化处于平缓阶段,通过分析大量样本的计算平均,可得出设备运转正常的磨损基线值[2],从而定出三条控制线来把握设备的 磨损状态。三条控制线可设为良好线、危险线和危险上限线,是设备所处磨损状态的判断依据。通过对磨损取样的参数变化趋势分析以及与控制线的比对,可对系统 的磨损状况进行预测和诊断[3]。

　　设Vi为监测控制线(i=1,2,3;V₁为良好线,V₂为危险线,V₃为危险上限线),定量参数V₁可以通过分析大量样本,用下面统计推断法来确定[4]。

　　式中:Y_i为液压系统正常工作时第i=1,2,3个样本的某一定量铁谱参数的测试值(Y_i可以分别为I_d,WPC,PLP等参量),n为分析样本数。通过判断磨损期间的磨损参数曲线对比对液压系统控制线进行故障预测和诊断。