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混凝土泵车泵送液压系统故障诊断技术要点分析

2021-12-14廖德源

科学技术创新 2021年34期
关键词:柱塞泵泵送液压

廖德源

(中交一公局海外事业部,北京 100024)

1 混凝土泵车泵送液压系统简要分析

液压系统是整个泵车的核心组件,直接关系到混凝土施工效果。在混凝土泵车的应用过程中,主要包括臂架系统、转塔结构、液压系统、泵送系统、底盘部分、支腿结构以及电气系统组成,其中泵送系统与液压系统的共同作用,实现了整个混凝土输送工作。实际的工作过程中,利用注油缸压力油驱动,完成对混凝土活塞的驱动,液压系统通过工作泵缸转换的方式,完成“正泵”、“反泵”的综合应用控制,实现混凝土的泵送施工,确保其技术的应用更加合理。图1 为混凝土泵送装置结构图。

图1 混凝土泵送系统结构图

2 液压系统故障诊断技术分析

在进入21 世纪之后,相关专家开始利用故障诊断模型进行分析,并且在故障诊断过程中,建立了液压伺服系统的非线性观测模型,可以实现对观测效果的综合管控。现代化液压系统的应用过程中,故障频次更多,故障概率更大,所以需要建立更加全面的液压观测诊断技术,实现对液压系统的应用优化,提升故障诊断效果。

3 混凝土泵车泵送液压系统的故障诊断

在当前,相关专家提出应用AMESim 建模技术,完成对液压系统的故障诊断分析,并且实际的应用过程中,通过AMESim 软件进行仿真建模,完成对泵送液压系统机械、液压、气动、热和电模块的建模仿真,同时分析各模块的故障问题,实现对混凝土泵车泵送液压系统的故障诊断非常关键,直接关系到故障系统的综合处理。

3.1 针对液压元件进行建模与仿真。本文研究中以溢流阀为例阐述了故障诊断方法。首先完成数学模型建立,通过数学的模型的优化建立完成对溢流阀的故障分析研究,确保其故障分析更有效果。在叠加式溢流阀应用过程中,主要完成管路油液流量设计、主阀芯的运动方程、主阀阀门的流量方程设计、完成主阀芯阻尼孔流量方程的实际应用。通过方程建立,实现对泵送液压系统的溢流阀的数学模型建立。

3.2 完成AMESim 仿真模型建立。在完成数学模型建立之后,还应该做好液压系统的故障诊断模型设计分析,提升故障的有效处理,并且在AMESim 模型应用过程中,完成叠加式溢流阀仿真模型的核心建立,提升溢流阀的应用效果。其模型建立过程中主要完成试验启闭曲线设计、仿真启闭曲线设计。另外,在AMESim 模型建立过程中,还包括针对主阀芯的主要参数进行输入,通过参数录入完成模型建立。其参数应用过程中,主要包括主阀芯直径、主阀孔径、主阀芯半锥角、主阀芯质量、主阀芯行程、主阀芯弹簧初始力等参数设计。

3.3 完成泵送液压系统的仿真分析。在AMESim 模型规章检查过程中,还应该利用故障诊断技术进行合理的检查,要求其故障检查过程中,需要做好液压元件、负载模型等合理的应用。并且进行技术研究中发现,其泵送高度达到12m、泵送排量为1/5、仿真时间为60S、仿真步长为0.0001s 左右。通过仿真控制设计,可以实现对泵送液压系统的综合管控,通过各部分组件的运行故障分析,完成对泵送液压系统的仿真分析,提升故障解决效果。如,针对系统的泵送频率、主油泵的输出流量进行分析,通过模型运动曲线分析,完成故障分析。当主油泵的输出流量增加、系统的环向频率增加之后,液压系统本身受到冲击也会有所提升,所以也会导致液压元件振动增加、密封装置损坏等故障问题。泵送液压系统试验过程中,采用AMESim 模型可以完成多项运动曲线设计,根据运动曲线与各结构之间的相应关系,完成混凝土模块的综合应用分析,设计应用效果。利用该模型完成故障分析,具有高精度和高效率的特点,是对液压系统的全面故障诊断。

4 设计泵车泵送液压系统诊断系统

在泵车泵送液压系统故障诊断设计过程中,针对故障诊断的功能模块进行设计,完成功能设计十分关键,直接关系到模块应用效果。(1)数据管理模块功能分析。数据管理模块主要是完成数据读取、数据修改、数据核心处理、数据保存等多项功能,通过数据处理功能的综合应用,提升数据处理效果。(2)知识管理功能设计,知识管理功能设计主要是为了完成T-S 模糊故障树分析诊断模块建立、基于HHT、包络谱与PSO-SVM 的故障诊断等相关模型知识的建立和应用,通过模型知识的合理处理,提升模型应用效果,也能够最大程度上提升模型的应用效果。(3)信号分析和特征分析功能。在实际的设计过程中,针对信号分析模块和特征分析处理模块、完成对整个模块的综合应用分析,整个模块处理中,要求做好数据信号分析以及数据加载。实现特征提取分析,有利于后续的故障诊断。(4)故障诊断分析,主要通过前面的数据处理、信号分析以及特诊分析完成对整个液压系统进行综合设计优化,提升故障解决效果。

4.1 泵送油缸泄露故障特征提取与诊断

本次系统建立过程中,为了验证系统的使用合理性。本次试验展开中利用设计的系统对泵送油缸泄露故障进行分析,其主要步骤包括以下几点内容。图2 为机械故障的诊断过程分析。

图2 机械设备故障诊断过程分析图

(1)信号采集工作。将系统的压力传感器放置在泵送油缸上,进行数据采集。其数据采集过程中,主要完成采集频率控制,设计采集频率为1000HZ、并且采集时间为60S。另外,在故障诊断中,主要完成了20%、40%以及50%三种排量下的压力测量。(2)测量完成之后,内部系统实现对测量数据的综合优化分析,并做好不同程度下的测量压力信号图制作,系统根据压力信号图进行故障判断分析。如图3,图4 为20%排量下故障检测中,根据压力信号制作和压力信号分析完成的故障检测图,通过故障诊断分析发现,在实际的压力信号分析中,主要通过压力变化和压力事件变化与正常压力情况进行对比、完成对故障的分析。

图320%排量时泵送油缸压力信号故障诊断

图4 油缸泄漏振动对比分析图

4.2 柱塞泵故障诊断技术分析

本次试验建立系统之后,还针对泵车泵送的柱塞泵故障进行了分析,进一步验证本次技术的应用效果,对于柱塞泵的故障控制也有非常重要的左右,也能够最大程度上提升故障检测效果。本次仿真模拟试验台技术,在其进行技术应用过程中,也可以完成柱塞泵和电机的综合应用控制,在其进行试验分析过程中,利用试验台进行相关参数设计。表1 为柱塞泵故障检测技术的相关参数设计。故障检测中还是将压力传感装置、加速度传感装置以及动态数据仪器安放在被检测柱塞泵当中。

表1 柱塞泵故障检测试验的数据参数设计

4.3 试验故障分析

在本次试验过程中,为了验证柱塞泵的故障检测效果,在进行柱塞泵故障检测过程中,要求完成故障设置工作,同时也可以在最大程度上提升故障检测效果。检测中主要设置了滑靴松动、内圈磨损、滚动体磨损、配流盘磨损、斜盘磨损等故障,并实现了故障控制。

4.4 故障检测分析

在本次试验过程中,同样是根据振动光信号分析和频谱分析完成对故障的有效检测。实际的检测过程中,不同的振动信号反应了不同的故障问题,一定程度上也影响了鼓掌检测效果,这也可以最大程度上提升故障检测质量。图5 和图6 为本次故障检测试验展开中振动信号的对比分析。

图5 振动信号模型故障分析

从图片中可以看出正常的柱塞泵装置震动信号相对比较平稳,并且振动变动浮动相对比较小。而在发生柱塞泵故障之后,柱塞泵本身的振动信号出现了明显的变化,影响到了柱塞泵的应用效果。进行柱塞泵的应用过程中,还应该实现对柱塞泵的综合分析,提升柱塞泵的检测效果。通过振动信号检测,可以针对不同斜盘磨损、配流盘磨损、斜盘磨损故障进行分析,能够精细化提升了故障检测效果,确保其故障检测更加合理。

5 结论

本文针对混凝土泵送泵车的液压系统故障诊断进行分析,文章中简要阐述了混凝土泵车的应用效果,并且进行故障诊断研究中还完成了对故障诊断系统的设计,希望能够对液压系统的故障诊断有所帮助。

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