翻车机液压系统在线故障诊断专家系统的研究

郗洪涛赵若楠李进王雄
0 引言
神华黄骅港务有限责任公司的翻车机承担着全公司的卸煤任务，是港务公司的关键生产设备之一。翻车机液压系统经常出现故障，对生产作业影响较大。由于翻车机液压系统较为复杂，液压系统一旦出现故障，故障诊断处理时间较长，严重影响翻车机的生产效率。因此对翻车机液压系统进行在线监控和故障诊断的研究，对提高翻车机液压系统故障诊断效率、缩短液压系统故障造成的停机时间、提高设备的有效利用率有重要意义。本课题通过翻车机液压系统故障仿真研发、翻车机液压系统数据采集系统研发、翻车机液压系统故障诊断系统研发，建立了翻车机液压系统在线故障诊断系统，大大提高了翻车机液压系统故障诊断效率，提高了黄骅港翻车机的生产效率。
1 翻车机液压系统组成及原理
神华黄骅港翻车机是C 形转子翻车机，液压系统由闭端、开端两部分组成，闭端部分包括闭端压车机构、靠车机构、闭端控制阀块，其中压车机构由6 个液压缸组成，靠车机构由8 个液压缸组成，如图1、图2 所示。开端部分包括开端压车机构、开端控制阀块，其中压车机构由4 个液压缸组成，振打机构由4 个液压缸组成，如图3 所示。

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图1 闭端压车液压原理
2 翻车机液压系统故障仿真研究
2.1 仿真思路
采用AMESim 建立翻车机液压系统仿真模型，在模型中添加压力观测点，具体位置、数量与翻车机液压系统预留压力监测点相同，采用变参数和改变控制变量的方法，对翻车机常见液压系统故障进行模拟仿真。查看仿真模型中设立的观察点处的压力，与正常系统运行下压力曲线进行对比，确定与仿真故障相关度最高、故障压力变化最明显的观测点为传感器安装点，从而拟定翻车机液压系统参数在线监测系统传感器布置方案，同时为故障诊断专家系统知识库的建立提供参考，为故障诊断提供样本。

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图2 闭端靠车液压原理

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图3 开端压车液压原理
2.2 系统建模
2.2.1 液压元件建模
AMESim 液压元件模型包含两个来源[1]：1）来源于AMESim 软件中Hydraulic 元件库包含的元件模型，主要包括常见的液压元件，根据需要自行改变其参数设置；2）来源于AMESim 软件中Hydraulic ComponentDesign 库，根据液压元件的基本组成结构，选取模块搭建液压元件模型，根据液压元件样本所提供的参数，对模型进行参数调整，使其满足元件的基本性能。由于液压元件较多，在此只列举部分仿真元件的建模方法，其余不再赘述[3] 。
液控单向阀建模仿真：根据液控单向阀样本提供的液控单向阀结构如图4 所示，搭建液控单向阀模型如图5 所示。根据样本参数，对模型进行参数设置，结合液控单向阀流量—压差曲线，对液控单向阀模型参数进行调整，使其符合元件样本要求。

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图4 液控单向阀结构图

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图5 液控单向阀模型
验证液控单向阀建模正确性的主要性能指标包括：开启压力、正向开启压差—流量曲线、反向开启压差—流量曲线，对比图6 和图7 ，可以看出仿真曲线与样本曲线一致，液控单向阀模型搭建正确，参数设置符合基本情况，满足液压系统仿真的要求。