轧钢设备液压传动系统故障诊断方法分析

2021-11-30刘玉峰

中国金属通报 2021年6期

刘玉峰

（河钢唐钢中厚板材有限公司，河北唐山 063000）

在轧钢厂的运行过程中,液压传动系统存在许多类型的故障,并且造成故障的原因也非常不同,这给故障诊断带来了很大的困难。轧钢设备液压的传动系统的研究是非常重要的。本文首先介绍了轧钢设备液压传动系统的结构和工作原理,然后详细说明了系统错误诊断过程,最后讨论了一些错误诊断方法,为相关工作案例提供参考资料。

液压动力传动与机械控制系统技术在我们国民经济和军事国防各行业部门的广泛应用正在逐步得到扩大,液压传动设备在工业设备控制系统中已经占有非常重要的技术地位。液压设备的故障会导致产品质量差,生产中断和灾难性后果。所以说，设备性能故障检测诊断和设备监控管理是确保液压设备正常运行的方法。并且液压集成系统是一种结构复杂、精度高的一种机械,其具有液压机械性和液压电磁耦合、时变和非线性的多种特点。由于这些故障存在隐患,复杂的物理因果效应关系,对随机因素的敏感性以及分布式故障难以诊断和监控。

1 轧钢设备液压传动系统

介绍一下液压动力传动系统的基本结构。轧钢设备的传动液压运行传动系统主要由机械控制元件系统结构,动力控制元件系统结构,执行器元件结构,辅助控制装置和传动液压油五个组成部分共同组成,在机械运行传动过程中,液体主要是被用作控制能量流动传递的中间传动介质。液压动力传动系统整体结构的主要动力组成元件之一是传动液压泵,其主要传动功能也就是将由液压电动机的正常运行过程产生的液压机械动力转换转变为传动液压,为系统的一个整体正常运行过程提供机械动力。执行器主体结构由两个主部分连接组成:液压缸和液压马达,其主要工作功能分别是将高压液体的作为液压学性能自动转换成作为液压机械的动能,以利于液压系统中各组件的正常运动。控制元件的整体结构主要指的是一个具有各种控制参数的控制阀,包括流量,压力,方向等多个控制方面。通过温度控制的自动调整,可以随时更改上述中的各种控制参数,并且可以更改系统中相关设备的作用力和运动方向。液压辅助传动系统中通常还包括许多不同类型的液压辅助传动设备,例如液压冷却器,管道,蓄能器,加热器,压力温度表,流量温度计,燃油箱等。液压油主要是进行能量快速转换和动力传递的重要动力介质,钢轧制加工设备的各种液压动力传动系统中常用的主要用油类型的两种液压油主要是天然矿物油和各种合成油。

轧制传动设备采用液压动力传动系统的整体工作结构原理实例分析。激活用于轧钢传动设备的转换液压压力传动系统后,液压泵将用于电动机延长运行时间所产生的转换机械传动能通过转换转化为用于液压油的转换压力传动能;通过这种转换压力能的变化,系统中的能量就得以快速传递,最后进行控制。阀门,液压缸和马达正确使用调节机械压力和性能后就会减少转换回来的机械压力能,从而为系统机构的运行提供动力。

2 系统故障诊断

问题分析是解决问题的前提,对错误进行准确的分析是解决问题的前提。大多数液压系统故障不会突然发生。故障之前总会有一个信号[1]。如果不注意信号,在某种程度上出现了信号,则将发生故障。液压系统故障的原因很多,可以找到某些规则,而不是没有固定的规则可以找到。据统计,约有百分之九十的液压系统故障是由未按规定对机械设备进行必要维护和检查的工人和员工造成的。为了快速,准确,方便地诊断故障,有必要充分了解液压故障的性质和规律。

轧钢设备的液压传动系统的故障对设备的正常运行有很大影响,因此有必要在故障发生后及时采用适当的方法对故障进行诊断和定位。使用目标解决方案以恢复系统的正常运行。根据工作实践,在许多情况下,液压传动系统不会突然发生故障,通常会有某些先驱。统计数据表明,液压传动系统中的大多数故障是由于设备维护不当或操作员工作不正常所致。以下是诊断液压传动系统故障的一般过程。

正确的液压工作运行环境和正确工作运行条件设定是保证液压系统正常工作运行的重要前提。需要特定的特殊工作运行环境和特殊工作运行条件即可作为保证液压系统正常工作运行的重要平台。如果系统工作周围环境严重不适或符合整个系统的正常使用工作环境标准,则几乎不能尽可能有效防止系统发生故障。因此,在设备开始故障检查诊断时,必须准确判断该台液压传动系统的整体工作环境条件和液压周围环境条件是否正常,并及时发现纠正不良或符合标准的液压工作条件环境和周围条件。

逻辑故障分析的逐步发现方法分析是一种用于发现有关液压传动系统故障的更传统的分析方法。该判断方法主要是通过综合数据分析和运用条件式的判断方法来加以实现的。利用工作经验来确定和查找失败以及失败的原因[2]。该判断方法的具体方法特点是,当一个液压传动系统同时出现液压故障时,关于液压故障发生原因的判断可能性很大。通常逻辑用于列出失败的可能原因,然后执行逻辑。根据故障优先级的顺序和难易不同程度的判定原则,我们有序地开始进行故障判断,逐项进行处理,最后才能找出发生故障的主要原因。对于一些经验丰富的专业工程技术设备维护操作人员来说,这种解决方法无疑是一种非常有效的解决方法,因为专业工程技术设备维护操作人员不仅需要丰富的机械液压传动系统技术基础知识,并且它还需要对液压故障点的诊断以及过程操作中的常见问题情况进行深入的统计分析。它充分确保了诊断的实时有效性和诊断准确性。但是,尚不完全知道该诊断方法的早期诊断应用过程相对繁琐,需要大量的科学测试和数据验证,并且我们只能定期进行不确定性数据分析。系统故障分析检测和零件拆卸等的工作量很大,因此传统的逻辑分析逐步方法无法满足现代液压系统的维护要求。

对于大型轧钢加工设备的各种液压动力传动系统,良好的机械工作性和环境稳定是正常工作运行的重要前提。如果设备工作现场环境和设备工作运行条件不完全符合供电系统的正常设备工作运行标准,则系统很有可能会再次发生重大故障。因此,诊断各种现有新型液压控制系统故障的第一步骤就是必须确保液压系统的正常工作运行环境和使用条件完全符合标准技术要求。如果真的是这样,将必须根据相关标准中的要求自行调整使用时间。准确确定发生缺陷的区域。诊断传动轧制系统设备故障液压压力传动轧制系统故障的重要组成部分之一是如何确定系统故障原因位置,这一点是进行后续故障原因调查分析和确定故障原因排除的重要基础[3]。在这两个方面,维护管理人员必须通过不断结合每个缺陷的外部区域特征和与每个缺陷密切相关的内部区域特征来不断做出正确判断,不断可以减少每个缺陷的严重程度,并最终可以确定每个缺陷的所在位置。故障发生原因案例分析。确定这些故障的所在位置后,下一步问题是如何分析这些故障的直接原因,维护技术人员必须在此中明确列出根据目前现有传统液压传动系统的工作原理分析可能已经存在的所有故障可能的直接或或者间接原因,然后执行目标分析和判断。保留工作记录。为了准确诊断液压轧钢加工设备的各种液压动力传动系统的发生故障,需要许多系统操作参数记录和多个系统运行参数记录作为诊断基础,因此在每次故障维护系统操作记录完成之后,必须重新建立完整的系统操作参数记录并逐步重新建立系统数据库。

3 系统故障诊断方法分析

根据"木桶原理",很容易看到液压系统发生故障是因为整个系统的最薄弱环节出现了故障,因此在判断故障位置时,需要确定与液压系统相关的区域。根据出现故障的现象和特征,有必要逐渐减少故障的发生以及故障的范围。对故障原因的目标分析,最终找到故障的具体位置以及从而根据故障位置去解决这个问题。

液压轧钢传动设备以及液压动力传动控制系统故障的主要诊断方法大致有两种:利用仪器定位诊断法和通过逻辑分析诊断法。仪器定位诊断系统可以通过仪器监视定位液压动力传动系统的液压流量,温度和传动速度等几个关键测量参数来为判断故障的位置提供依据。这种类型的仪器基本上可以安装在液压传动系统的任何部分,并且具有很高的可行性。逻辑综合分析的逐步判断方法主要原理是通过特定的例如视觉,听觉,触觉等判断方法首先测试一台液压泵的传动系统,然后通过特定的系统综合逻辑分析和特殊条件下的判断方法来逐步确定系统的潜在故障[4]。在实际设计工作中,考虑到各种故障发生原因的多样性,通常需要引入系统逻辑法和代数分析方法,列举出所有可能出现的故障发生原因,逐一进行检查并排除运转正常的元件,最后准确锁定出现故障的位置。该维修方法技术人员的专业技术水平和实际操作经验都要有较高的技术要求,否则容易出错产生判断错误。另外,该方法需要频繁地拆卸和组装钢轧制设备,这会损坏普通零件。

基于人工智能的专业诊断系统,包括专家系统法、故障树法等诊断方法。但是,由于需要使用复杂的检测设备或处理系统,因此该方法在实际应用中不方便。基于这些传统的的液压控制系统的参数故障不可避免地可能会成为导致系统参数异常的客观事实,使用系统参数实时测量和故障诊断两种方法对系统正常运行中的参数情况进行实时监控,可以及时确定系统是否设备存在参数故障,并能正常工作运行和及时检测而该设备的工作精度也同样可以同时得到充分保证。其次,这可能是一种基于云的机器深度学习的研究方法。在正常系统工作环境条件和系统故障分析工程中,我们可以使用系统的运行历史数据来分析训练各种机器人工学习分析算法,以便于实现对系统长期运行异常状态的实时监视和进行故障分析诊断。如今,机器人工学习实现错误诊断两种方法分别是自动神经网络和自动支持数据向量机,是最常用的两种方法,前者已经可以对各种错误诊断特征数据进行准确分类,更适合于某些非线性错误的诊断。相比之下,后者也适用于非线性误差,但有效地解决了神经网络中样本量大和局部极小的问题[5]。