液压污染控制技商.pdf

堡箜 Q塑 煤 矿 机 械 ．1 2 7． 文 章 编 号 1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 0 4 1 0 01 2 7 0 3 液 压 污染 控 制技 商 韦敏 芳 ．刘字 哈尔 滨东 建机 械制造 有 限公 司 ，黑龙 江 哈 尔 滨 1 5 0 0 3 8 摘 要 介 绍 了液压污染控 制研 究的主要 内容、 相 关标准及 现存 的主要 问题 。并提 出在 线污 染度传 感器的研 制 ， 液压 油的聚结过滤脱水技术 开发 和应用 ， 以及智 能化、 自动化 的污 染控 制 和主 动 维护 策略是 液压污染控制研 究的重点。 关键词 液压污染控制 ；检测 ；维护 中图号 T H1 3 7 文献标识码 A 1 液压污染控制研 究的主要 内容及 相关标 准 液压 系统 污染控 制的基本 目的是使系统油液的 污染度保 持在 系 统关 键 液 压元 件 的污 染 耐受 度 以 内， 以保证 液压系统 的工 作可靠 性 和元件 的使用 寿 命 。这里需要 指出的是 ， 液压污 染控 制不 等于过 滤 ， 污染控制不是 在系统 中安装几个过滤器就可能解决 的简单 问题 。过滤 只是污 染控 制 的主要手 段之一 。 液压系统 的污染控制是一个涉及很多方面理论和技 术 的系统工 程。 液压 系统 的污 染控制所 要研 究的 内容 ， 主要包 括污染生成 机理的研 究 、 污 染程度的测定研究 、 污染 对 系统影 响的研究 、 污染 的防护与净化研究 。 以及污 染控制技术研 究等。 自 1 9 7 4年以来 ， I S O ／ T C 1 3 1共制订了 2 0余 项有 关液压 污染控制 的国际标准 ， 为世界各国广泛采用。 我 国 自 2 0世纪 8 0年 代初 。 在 各 工业 部 门开始 推行 液压污 染控 制 技术 。1 9 9 3年 以来 先 后 制订 和修 订 了 l 0多项有关 液 压污 染控制 的 国家标 准 ； 同 时 ， 我 国各工业部 门根 据需 要 ， 还制 订 了有关 液压 污染控 制 的行业标 准。 2液压污染控 制技术现存 的主要 问题 1 液压系统 的维护观念落后 由于受认 识观 念 、 设备管 理制 度和一些市 场导 向的影响 ， 在许 多场合 常常就 把污 染控 制 等同于过 滤 ， 使 得污染控制技术 的发展和应用发生了偏差 。 受 到 了极 大的限制 。一方面过滤设备生产厂家竞争 日 趋激烈 ， 另一方面 ， 与污染控制相关 的许 多理论研究 和技术发展却 停滞 不前 。 目前 ， 国 内使 用 的污 染检 测设备 ， 绝大多数 是 国外 的产 品。液压元 件 的抗污 染设计研究 、 元件清 洁度控 制技 术 、 污染检测技术等 研究明显 落后 。因此 ， 要进 一步发展污染控 制技术 。 必须先改 变落后 的设 备维护观念 。 首先 ， 要认识 到提 高液压 系统工 作 的可靠 性和 元件的工作寿命 ， 通 过提 高元件 的污染 耐受度 和采 取有效 的污染控制措施降低油液 的污染度这 2种途 径是 同样重要 ； 其次 ， 应 改变液 压设 备 的维护 策略 ， 从按 时间表或故 障显现后进行检修 的维护 策略转 变 为通过监测和控制油液污染度实现 系统 主动维护 的 策略。 2 污染控制 的 自动化与智能化技术 发展滞 后 使 用 的过滤设 备 自动化和智 能化 水平较低 ， 其 设 备的维护几乎完全要靠人工来实 现。虽 然大多过 滤设备带有压差指 示 和报警装 置 ， 但是 仍需 要人工 定 时巡查 。 一些大 型液压 站距离 远 、 分布 广 、 站 内环 境差 。 稍不注意就 有可能 漏查 漏报 。如果不 能及 时 更换 滤芯 。 就不能有效地控制油液污染度 。 一旦 出现 了滤芯破裂 的情况 ， 过滤装 置本 身就成 了严 重 的污 染源 ， 其 后果 不堪设想 。另外 ， 定时巡 查耗 时耗力 ， 执行起来 比较 困难 ， 这 种不 是根 据污 染度 变化 而是 根据压差指示 更换滤 芯的方式 ， 不是造成浪费 ， 就是 延误了更换时机。再 有 。 采取定时取样检测 的方法 ， 大多存 在何 时取样 ， 以及 取样 误差 等 问题 。取 样检 测不仅 劳动强度 大 。 而且对 取样 检测人 员 的要 求也 很高。因此 ， 利用机 电一体化技术和计算机技术 ， 实 现 污染控制的 自动化 和智能化显得 十分重 要。研究 在线污染度传感器 、 能 自动切换 的电控双联过 滤器 ， 以及智 能污染控制 软件是关键技术 。 3 对气体 、 水等其他污染控制研究重视 不足 对 于颗粒 污染 ， 现在基本上都 比较重视 ， 一般采 取了相应的措施进行 控制。而对 水 、 空气 、 微生物等 其他污染 。 目前 还没有予 以足够 的重视 。在颗粒 污 染得 到有效控制后 ， 其 他污 染物 对系统 的危害会 更 加突现出来。 空气混入油液会 降低油液的容积弹性模量 和刚 性 。 使系统响应特 性变差 。 由于 油液 可压缩 性增 大 ， 在压缩油液的过程 中会消耗 能量 ， 并 且使 油 液温 度 升高 ， 此外还会产 生气蚀 。 加剧元件材料表面 的剥 蚀 与损坏 ， 引起 系统振动和 噪声 ， 空气 中的氧还会促使 维普资讯 墨 西染控制技术韦敏芳 ， 等 2 0 0 4年第 1 0 期 油液氧化 变质等。 水分 作为油液主要 的污染物之 一也会 引起许 多 问题 。水 与油液中金 属硫 化物 和氯化 物 来 自某 些 添加剂 ， 如抗磨 添加剂 以及某些 氧化物作用 产生 酸 类物质 ， 不仅会腐 蚀元 件 ， 还会 增加 油液 的酸值 ， 水 与油 液中某些添加剂 如抗氧化剂 作用产生沉淀物 和胶质 等有害污染物 ， 加速油液 的变质劣化 ； 水能使 油液乳 化 ， 改变油液 粘度 ， 降低油 液的 润滑性 能 ， 在 低 温工 作条件下 ， 油液 中的微粒水珠凝结成 冰粒 ， 堵 塞控制 元件 的间 隙或 小孔 ， 引起 系统故 障。 总之 ， 空气 、 水等其 它污染 物对 液压系统的危害 不容 忽视 ， 它们 不仅有直接 的危 害， 还会加剧颗粒污 染物 的生成 ， 产生更 大 的危 害。应尽 快加 强这方 面 的研 究和技术开发 ， 如为提高油水分离效果 ， 国外 已 采用 清除油 中气 泡 的过滤 器 ， 以清 除油 中所含 的气 体 和水份等 。 3液压污染控制技术的研 究重 点 3． 1 在线污 染度传 感器 对系统油液 的污染 度进行准确有效的检测是实 现污染控制 的前提 和必要条件。 目前虽已有许多可 用 于检测油液 污染 度的方法 ， 如称重法 、 显微镜计 以 及 自动颗粒计数 法等 ， 但 它们 主要适 用于 实验 室 内 对 采集 的油样进行 污染度测定 。即使 目前 已有 的一 些便 携式油液污 染度 检测 装置 ， 可 用于对 液压 系统 进行污染度检测 ， 但 由于各种原 因 ， 在现场使用还不 普 遍 。 利用机 电一 体化技术 ， 研究 出经 济实用 的 ， 可快 速 、 准确地检测油液污染 度的在线式 污染 度传感 器 ， 实现对系统油液 污染 度 的在线检 测 和集 中监控 ， 是 实现污染控制 自动化 和智 能化 ， 提 高污染 控制 水平 的第 1步 。 3． 2污染控制 和主动维护的专 家 系统 主动维 护是新近发展起来 的一种基于状态检测 的机 器维护策略 ， 这 种维 护方 式是 在机 器开始 发生 失效 材料 磨损 和性 能下 降 之前采 取 的维 护活 动。 它通过监测 可导致 失效 的系统根源性参数并及 时纠 正根源性异 常工况 ， 以保 持机器健康的工作状态。 实施 主动维护通常有 3个步骤 1 确定 为达 到预期 的机 器 寿命 所需 的 系统清 洁度等级 即 目标清 洁度 ； 2 为达到 系统 目标 清 洁度选 择 和改善 污染控 制装置 ； 3 对 系统 油液污染度进行有效 的监控 ， 如果超 过允 许范 围 ， 及时采取纠正措施 ， 使其达到 目标清 洁 度 。 实施 主动 维护有 着显著 的经 济效益 ， 可 以减 少 机器 的故 障率 ， 减少 元部 件 、 油液 的消 耗 ， 减 少不 必 要 的维修和停机 时间 ， 以及 避免 由此 带来 的巨大经 济损失 。企业须依 靠科 技进 步 ， 彻底 改变 目前 的设 备维修 策略 ， 积极主动采取预维护策 略 ， 方可在 日趋 激烈 的竞争环境 中求得生存 和发展 。 主动维护 的策 略看起来很 简单 ， 在 国内推广却 很不理想 。 目前 国内大 多企业仍在 执行按时 间进行 大修 、 小修的预防性维修策略 ， 这除了有认识上和管 理制度上 的原 因外 ， 技 术手 段不 完善 也是 一个 重要 原 因 。 在主动维护 实施过程 中 ， 受人为 因素影 响很大 ， 对人 的素质要求 极 高 ， 实际工 作效 果不 理想 。解决 这个 问题 的关键 是先实 现污染控制 的 自动化 和智 能 化 ， 进而与液压系统智能故障诊断系统相结合 ， 研究 开发具有 自学功 能的系 统维 护专 家系统 ， 彻 底摆 脱 人为 因素 的不利影 响 ， 实现 液压 污染控 制 和 主动维 护 的现代化 。 3． 3 液压油 的聚结过滤脱水技术 水对液压和润滑系统 的危害正越来越引起人们 的重视 ， 尤其 是 在航 空 、 发 电等 高 可靠 性 要求 的场 合 ， 对水污染控制提 出了更严 的要求 。 目前 ， 对于油 液 中水 分污染 的控制 普遍采 用脱 水方法 ， 主要有 以下几种 1 吸附法 吸 附法采 用吸 附材 料来 吸 附油 中 的水分 ， 可 以达到很好 的脱水效果 ， 但 由于其处理量 小 ， 吸附材料消耗大 ， 所 以只应 用在一些特殊场合 。 2 沉降法沉降法就是依靠水与油重力不 同， 把水沉降下来 进 而分离 出去 。沉 降法 简单 易行 ， 有 着较普遍的应用 ， 但它 只能分离油 液中的游 离水 ， 而 且含水量较小时 ， 很难使水沉 降。另外 ， 沉 降的前 提 条件 是必须有较 大 的油箱 ， 且要 求油 箱 中 的油液 流 动较为平稳 ， 而实际运行 中往往很难做 到。 3 真空法 真 空法 利用油 和水 的饱 和蒸气 压 的差别使水从 油液 中分离 出来 ， 可 以除 去油 中的溶 解水 、 乳化水与 自由水 ， 在一定条件下可 以达 到很 高 的脱水效率。但是 ， 真空脱水设 备往往成本很高 ， 价 格 昂贵 ， 尤其是在 水含 量较 高 时， 脱 水效果 不 理想 。 所以 ， 此方法适合水 污染 不严 重且 对水 量有 着严 格 要求的场合 。 4 聚结法 聚结 法是 近年来 发展 起来 的一 种 新的脱水方法 ， 利 用纤 维表 面对 油和水 不 同 的亲 和 作用 ， 当油液流经 纤维介 质时 ， 水 的微粒被 吸附在 纤 维普资讯 2 0 0 4年第 l 0期 煤 矿 机 械 l 2 9 眄 故 障诊 断 嗣 文章 编号 1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 0 4 1 0 0 1 2 9 0 3 基于软件共振解调分析的滚动轴承故障诊断 杨 建奎 ，高 国华 ．孙 自力 ．陈大光’ 1 ． 中 国矿业 大学 机 电工 程学 院 ，江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 ；2 ． 山东 省朝 阳矿业 有 限责 任公 司 ，山东 滕 州 2 7 5 0 0 0 ； 3 ． 乌鲁 木齐 矿业 集 团有限责 任公 司 ，新疆 乌鲁 木齐 8 3 0 0 0 0 摘 要 滚动轴承故 障诊 断是机械故 障检 测 中一 个重要 方面 ． 共振 解调 是一 种有效 分析 滚动 轴承故障信号 的方法。使 用软 件编程 实现共振 解调 分析 ， 在成功完成故障信息提 取的 同时， 降低 了 系统 的 成 本 。 关键词 共振 解调 ；滚动轴承 ；故障诊 断 ；L a b V I E W 中图号 T H1 1 3 ． 1 文献标识码 A 1 前 言 共振解调技术是诊 断滚动轴承故 障的一 种有效 方法 。共振解调技术 I F DI n c i p i e n t F a i l u r e D e t e c t i o n 是在 2 0世纪 7 0年代被瑞典 S K F轴承公 司采用 ， 而后 被美 国 M I T公 司和瑞典 S P M 公 司进一 步发展 ， 用于 提取淹没在强烈背景噪声下 的冲击脉冲信号 。 2共振解 调技术原理 当机 械设 备正 常运转 时 ， 各 回转部 件大 多数作 匀速 转动 。若哪 一个 零件 发生故 障 ， 则振 动信号 在 时域 内表现 为周期性 冲击特性 。由机械振动理论可 知 ， 获取振 动信号 的加速 传感 器相 当于一 个单 自由 度 振动的机械 系统 ， 其阻尼很小 ， 固有频率 与无阻尼 时的固有频率几乎 相 等 ， 等于 加速 度传感器 的共 振 频率 ， 所以 ， 加 速度 传感器 的单位脉 冲响应 函数为 h C e 一 s i n t o t ／ m 式 中 传感器共振频率 ； m振子质量 。 由故 障信 号 的传 递过 程可 知 ， 滚 动轴承故 障信 号以弹性波形式传递 到支座表面时仍具有冲击性特 征 。它通过传感器这个机械 系统 时相 当于给该 系统 一 个 冲击性激励 t 。由振动理论 可知 ， 加速度 传 感器 的输 出响应 为输入 与系统单位脉 冲响应函数 的 卷积 ， 即 S 。 t h t t 其 中 ．s ， t 加上 噪声部分 即为轴承信号 的模型。 由卷积性质 知道 ， 时域 中 的卷 积 即为频域 中的 乘积 ， 所 以故障信号经 加速 度传感 器后 变成 了调 制 信号 。因为 冲击性 故 障信号具 有 宽频带 特性 ， 由传 感器 的频率特性 曲线 可知 ， 故 障信 号经 加 速度传 感 器后在共振频率 处被放 大数 十倍 ， 而在 其 它频段 内 则相对 抑制减 小 。常规 噪声 信 号 只 在低 频 段 内 有 值 ， 经过传感器后仍 然只在低 频段有值 。由此可见 ， 加速度传感器拾取 的轴承振 动调制信号包 含 2部 分 内容 ， 即冲击性故障信号和常规干扰噪声信号 。 采用共 振解 调技术提取 故障信号的基本原理分 为 3步 1 高带通滤波器 宽频 带故 障信号 在加 速度 传感器共振频率处得到 了大幅度 加强 ，经过高带通 维表 面。随着吸 附 的水粒增 多 ， 微 小水粒 合并形 成 大颗粒水 珠 ， 并 在 重 力作 用 下沉 降而 与 油液 分离 。 为了使聚结 出的水珠 全部 从 油液 中分离 出来 ， 在 紧 靠聚结介质 的下 游可 装设 亲 油疏水 的介质 ， 将 水珠 拦截 ， 而油则顺 利通过 。 作 者简介 韦敏 芳 1 9 6 3一 。 女 ， 黑 龙江 哈尔滨 人 ， 副 总经 理 ， 主 要从事 机械类研究 及 技术管 理工作 。 主要 研究 方 向 为液 压 控制 及 机 械制造 企业 的管理 ． 收 稿 日期 2 0 0 4 0 6 0 7 Hyd r a l l l i c po l l u t i o n c o n t r o l W El M i n- f a ng。LI U Yu H a r b i n D o n g i i a n Ma c h i n e r y Ma n u f a c t u r e C o ． - L t d ． - H ar b i n 1 5 0 0 3 8 - C h i n a Ab s t r a c t T he p r i ma r y q u e s t i o n s。 r e l a t i v e s t a n d a r d s an d c o n t e n t s a b o u t t he c o nt r o l o f h y d r a u l i c p o l l u t i o n a r e i n t r o du c e d by t l l i s t he s i s． At t h e s a me t i me。 t o t hi s t he s i s t h a t t h e i n v e s t i g a t i o n o f po l l u t i o n s e n s o r an d h y d r a u l i c fil t r a t i o n。 t h e a u t o ma t i c po l l u t i o n c o nt r o l an d ma i n t a i n a r e t h e k e y s o f h y d rau l i c p o l l ut i o n c o nt r o 1 ． Ke y wo r d s h y drau l i c p r e s s ur e c o n t r o l ； c he c k； ma i n t a i n 维普资讯