廖德源

（中交一公局海外事業(yè)部，北京 100024）

1 混凝土泵車(chē)泵送液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)要分析

液壓系統(tǒng)是整個(gè)泵車(chē)的核心組件，直接關(guān)系到混凝土施工效果。在混凝土泵車(chē)的應(yīng)用過(guò)程中，主要包括臂架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、泵送系統(tǒng)、底盤(pán)部分、支腿結(jié)構(gòu)以及電氣系統(tǒng)組成，其中泵送系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)的共同作用，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)混凝土輸送工作。實(shí)際的工作過(guò)程中，利用注油缸壓力油驅(qū)動(dòng)，完成對(duì)混凝土活塞的驅(qū)動(dòng)，液壓系統(tǒng)通過(guò)工作泵缸轉(zhuǎn)換的方式，完成“正泵”、“反泵”的綜合應(yīng)用控制，實(shí)現(xiàn)混凝土的泵送施工，確保其技術(shù)的應(yīng)用更加合理。圖1 為混凝土泵送裝置結(jié)構(gòu)圖。

圖1 混凝土泵送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 液壓系統(tǒng)故障診斷技術(shù)分析

在進(jìn)入21 世紀(jì)之后，相關(guān)專(zhuān)家開(kāi)始利用故障診斷模型進(jìn)行分析，并且在故障診斷過(guò)程中，建立了液壓伺服系統(tǒng)的非線(xiàn)性觀(guān)測(cè)模型，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)觀(guān)測(cè)效果的綜合管控?，F(xiàn)代化液壓系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中，故障頻次更多，故障概率更大，所以需要建立更加全面的液壓觀(guān)測(cè)診斷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)化，提升故障診斷效果。

3 混凝土泵車(chē)泵送液壓系統(tǒng)的故障診斷

在當(dāng)前，相關(guān)專(zhuān)家提出應(yīng)用AMESim 建模技術(shù)，完成對(duì)液壓系統(tǒng)的故障診斷分析，并且實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)AMESim 軟件進(jìn)行仿真建模，完成對(duì)泵送液壓系統(tǒng)機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、熱和電模塊的建模仿真，同時(shí)分析各模塊的故障問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土泵車(chē)泵送液壓系統(tǒng)的故障診斷非常關(guān)鍵，直接關(guān)系到故障系統(tǒng)的綜合處理。

3.1 針對(duì)液壓元件進(jìn)行建模與仿真。本文研究中以溢流閥為例闡述了故障診斷方法。首先完成數(shù)學(xué)模型建立，通過(guò)數(shù)學(xué)的模型的優(yōu)化建立完成對(duì)溢流閥的故障分析研究，確保其故障分析更有效果。在疊加式溢流閥應(yīng)用過(guò)程中，主要完成管路油液流量設(shè)計(jì)、主閥芯的運(yùn)動(dòng)方程、主閥閥門(mén)的流量方程設(shè)計(jì)、完成主閥芯阻尼孔流量方程的實(shí)際應(yīng)用。通過(guò)方程建立，實(shí)現(xiàn)對(duì)泵送液壓系統(tǒng)的溢流閥的數(shù)學(xué)模型建立。

3.2 完成AMESim 仿真模型建立。在完成數(shù)學(xué)模型建立之后，還應(yīng)該做好液壓系統(tǒng)的故障診斷模型設(shè)計(jì)分析，提升故障的有效處理，并且在AMESim 模型應(yīng)用過(guò)程中，完成疊加式溢流閥仿真模型的核心建立，提升溢流閥的應(yīng)用效果。其模型建立過(guò)程中主要完成試驗(yàn)啟閉曲線(xiàn)設(shè)計(jì)、仿真啟閉曲線(xiàn)設(shè)計(jì)。另外，在AMESim 模型建立過(guò)程中，還包括針對(duì)主閥芯的主要參數(shù)進(jìn)行輸入，通過(guò)參數(shù)錄入完成模型建立。其參數(shù)應(yīng)用過(guò)程中，主要包括主閥芯直徑、主閥孔徑、主閥芯半錐角、主閥芯質(zhì)量、主閥芯行程、主閥芯彈簧初始力等參數(shù)設(shè)計(jì)。

3.3 完成泵送液壓系統(tǒng)的仿真分析。在AMESim 模型規(guī)章檢查過(guò)程中，還應(yīng)該利用故障診斷技術(shù)進(jìn)行合理的檢查，要求其故障檢查過(guò)程中，需要做好液壓元件、負(fù)載模型等合理的應(yīng)用。并且進(jìn)行技術(shù)研究中發(fā)現(xiàn)，其泵送高度達(dá)到12m、泵送排量為1/5、仿真時(shí)間為60S、仿真步長(zhǎng)為0.0001s 左右。通過(guò)仿真控制設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)泵送液壓系統(tǒng)的綜合管控，通過(guò)各部分組件的運(yùn)行故障分析，完成對(duì)泵送液壓系統(tǒng)的仿真分析，提升故障解決效果。如，針對(duì)系統(tǒng)的泵送頻率、主油泵的輸出流量進(jìn)行分析，通過(guò)模型運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)分析，完成故障分析。當(dāng)主油泵的輸出流量增加、系統(tǒng)的環(huán)向頻率增加之后，液壓系統(tǒng)本身受到?jīng)_擊也會(huì)有所提升，所以也會(huì)導(dǎo)致液壓元件振動(dòng)增加、密封裝置損壞等故障問(wèn)題。泵送液壓系統(tǒng)試驗(yàn)過(guò)程中，采用AMESim 模型可以完成多項(xiàng)運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)設(shè)計(jì)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)與各結(jié)構(gòu)之間的相應(yīng)關(guān)系，完成混凝土模塊的綜合應(yīng)用分析，設(shè)計(jì)應(yīng)用效果。利用該模型完成故障分析，具有高精度和高效率的特點(diǎn)，是對(duì)液壓系統(tǒng)的全面故障診斷。

4 設(shè)計(jì)泵車(chē)泵送液壓系統(tǒng)診斷系統(tǒng)

在泵車(chē)泵送液壓系統(tǒng)故障診斷設(shè)計(jì)過(guò)程中，針對(duì)故障診斷的功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成功能設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵，直接關(guān)系到模塊應(yīng)用效果。（1）數(shù)據(jù)管理模塊功能分析。數(shù)據(jù)管理模塊主要是完成數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)修改、數(shù)據(jù)核心處理、數(shù)據(jù)保存等多項(xiàng)功能，通過(guò)數(shù)據(jù)處理功能的綜合應(yīng)用，提升數(shù)據(jù)處理效果。（2）知識(shí)管理功能設(shè)計(jì)，知識(shí)管理功能設(shè)計(jì)主要是為了完成T-S 模糊故障樹(shù)分析診斷模塊建立、基于HHT、包絡(luò)譜與PSO-SVM 的故障診斷等相關(guān)模型知識(shí)的建立和應(yīng)用，通過(guò)模型知識(shí)的合理處理，提升模型應(yīng)用效果，也能夠最大程度上提升模型的應(yīng)用效果。（3）信號(hào)分析和特征分析功能。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，針對(duì)信號(hào)分析模塊和特征分析處理模塊、完成對(duì)整個(gè)模塊的綜合應(yīng)用分析，整個(gè)模塊處理中，要求做好數(shù)據(jù)信號(hào)分析以及數(shù)據(jù)加載。實(shí)現(xiàn)特征提取分析，有利于后續(xù)的故障診斷。（4）故障診斷分析，主要通過(guò)前面的數(shù)據(jù)處理、信號(hào)分析以及特診分析完成對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)優(yōu)化，提升故障解決效果。

4.1 泵送油缸泄露故障特征提取與診斷

本次系統(tǒng)建立過(guò)程中，為了驗(yàn)證系統(tǒng)的使用合理性。本次試驗(yàn)展開(kāi)中利用設(shè)計(jì)的系統(tǒng)對(duì)泵送油缸泄露故障進(jìn)行分析，其主要步驟包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容。圖2 為機(jī)械故障的診斷過(guò)程分析。

圖2 機(jī)械設(shè)備故障診斷過(guò)程分析圖

（1）信號(hào)采集工作。將系統(tǒng)的壓力傳感器放置在泵送油缸上，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。其數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，主要完成采集頻率控制，設(shè)計(jì)采集頻率為1000HZ、并且采集時(shí)間為60S。另外，在故障診斷中，主要完成了20%、40%以及50%三種排量下的壓力測(cè)量。（2）測(cè)量完成之后，內(nèi)部系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的綜合優(yōu)化分析，并做好不同程度下的測(cè)量壓力信號(hào)圖制作，系統(tǒng)根據(jù)壓力信號(hào)圖進(jìn)行故障判斷分析。如圖3，圖4 為20%排量下故障檢測(cè)中，根據(jù)壓力信號(hào)制作和壓力信號(hào)分析完成的故障檢測(cè)圖，通過(guò)故障診斷分析發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際的壓力信號(hào)分析中，主要通過(guò)壓力變化和壓力事件變化與正常壓力情況進(jìn)行對(duì)比、完成對(duì)故障的分析。

圖320%排量時(shí)泵送油缸壓力信號(hào)故障診斷

圖4 油缸泄漏振動(dòng)對(duì)比分析圖

4.2 柱塞泵故障診斷技術(shù)分析

本次試驗(yàn)建立系統(tǒng)之后，還針對(duì)泵車(chē)泵送的柱塞泵故障進(jìn)行了分析，進(jìn)一步驗(yàn)證本次技術(shù)的應(yīng)用效果，對(duì)于柱塞泵的故障控制也有非常重要的左右，也能夠最大程度上提升故障檢測(cè)效果。本次仿真模擬試驗(yàn)臺(tái)技術(shù)，在其進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，也可以完成柱塞泵和電機(jī)的綜合應(yīng)用控制，在其進(jìn)行試驗(yàn)分析過(guò)程中，利用試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)。表1 為柱塞泵故障檢測(cè)技術(shù)的相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)。故障檢測(cè)中還是將壓力傳感裝置、加速度傳感裝置以及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)儀器安放在被檢測(cè)柱塞泵當(dāng)中。

表1 柱塞泵故障檢測(cè)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)參數(shù)設(shè)計(jì)

4.3 試驗(yàn)故障分析

在本次試驗(yàn)過(guò)程中，為了驗(yàn)證柱塞泵的故障檢測(cè)效果，在進(jìn)行柱塞泵故障檢測(cè)過(guò)程中，要求完成故障設(shè)置工作，同時(shí)也可以在最大程度上提升故障檢測(cè)效果。檢測(cè)中主要設(shè)置了滑靴松動(dòng)、內(nèi)圈磨損、滾動(dòng)體磨損、配流盤(pán)磨損、斜盤(pán)磨損等故障，并實(shí)現(xiàn)了故障控制。

4.4 故障檢測(cè)分析

在本次試驗(yàn)過(guò)程中，同樣是根據(jù)振動(dòng)光信號(hào)分析和頻譜分析完成對(duì)故障的有效檢測(cè)。實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中，不同的振動(dòng)信號(hào)反應(yīng)了不同的故障問(wèn)題，一定程度上也影響了鼓掌檢測(cè)效果，這也可以最大程度上提升故障檢測(cè)質(zhì)量。圖5 和圖6 為本次故障檢測(cè)試驗(yàn)展開(kāi)中振動(dòng)信號(hào)的對(duì)比分析。

圖5 振動(dòng)信號(hào)模型故障分析

從圖片中可以看出正常的柱塞泵裝置震動(dòng)信號(hào)相對(duì)比較平穩(wěn)，并且振動(dòng)變動(dòng)浮動(dòng)相對(duì)比較小。而在發(fā)生柱塞泵故障之后，柱塞泵本身的振動(dòng)信號(hào)出現(xiàn)了明顯的變化，影響到了柱塞泵的應(yīng)用效果。進(jìn)行柱塞泵的應(yīng)用過(guò)程中，還應(yīng)該實(shí)現(xiàn)對(duì)柱塞泵的綜合分析，提升柱塞泵的檢測(cè)效果。通過(guò)振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)，可以針對(duì)不同斜盤(pán)磨損、配流盤(pán)磨損、斜盤(pán)磨損故障進(jìn)行分析，能夠精細(xì)化提升了故障檢測(cè)效果，確保其故障檢測(cè)更加合理。

5 結(jié)論

本文針對(duì)混凝土泵送泵車(chē)的液壓系統(tǒng)故障診斷進(jìn)行分析，文章中簡(jiǎn)要闡述了混凝土泵車(chē)的應(yīng)用效果，并且進(jìn)行故障診斷研究中還完成了對(duì)故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，希望能夠?qū)σ簤合到y(tǒng)的故障診斷有所幫助。