現(xiàn)代工程機(jī)械液壓系統(tǒng)向著高性能、高精度和復(fù)雜的方向發(fā)展，液壓系統(tǒng)的可靠性成了一個(gè)十分突出的問題，除對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)外，液壓系統(tǒng)故障檢測(cè)和診斷技術(shù)越來越受到重視，成為液壓技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。由于液壓系統(tǒng)工作元件及工作介質(zhì)的封閉性，給系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及不解體在線故障診斷帶來困難。目前，主要還停留在人工巡回檢測(cè)和定期檢修的水平上。近年來，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的發(fā)展，大大地促進(jìn)了液壓系統(tǒng)故障檢測(cè)與診斷技術(shù)的發(fā)展。
1、 基于液壓裝置信息檢測(cè)的故障檢測(cè)與診斷技術(shù)
主要是以工況監(jiān)視為特點(diǎn)，對(duì)設(shè)備特征信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、分析處理，利用特征信號(hào)進(jìn)行故障診斷。典型的（1） 動(dòng)態(tài)信號(hào)的在線檢測(cè)利用各種傳感器對(duì)液壓系統(tǒng)的主要?jiǎng)討B(tài)參數(shù)（如壓力、流量、溫度、元件的運(yùn)動(dòng)速度、振動(dòng)和噪聲等）信號(hào)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)檢測(cè)（包含濾波、放大等信號(hào)調(diào)理及A/D轉(zhuǎn)換過程），包括對(duì)單個(gè)液壓件（通常是系統(tǒng)中的重要元件）參數(shù)和整個(gè)系統(tǒng)特征參數(shù)的檢測(cè)。它是整個(gè)故障檢測(cè)與診斷系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，要求實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地獲得各參數(shù)的真實(shí)信號(hào)，因此在傳感器設(shè)計(jì)、選擇、安裝上要做大量的工作。從某種意義上講，傳感器的技術(shù)水平很大程度地決定了故障診斷系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。
（2） 工作狀態(tài)的識(shí)別與故障診斷
主要包括信號(hào)特征分析、工作狀態(tài)識(shí)別和故障診斷等過程。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)分析和數(shù)據(jù)處理（如頻域分析、時(shí)域分析、小波分析等），以提取表達(dá)工況狀態(tài)的特征量，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行工作狀態(tài)的識(shí)別和故障診斷。由于實(shí)際液壓系統(tǒng)元件常常具有嚴(yán)重的非線性特征，如液壓閥的飽和、滯環(huán)、死區(qū)、表現(xiàn)出流量—壓力的嚴(yán)重非線性等，給經(jīng)典故障診斷方法帶來了困難，而基于模糊診斷法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷法和專家系統(tǒng)診斷法等現(xiàn)代智能診斷法給此類系統(tǒng)的故障診斷帶來了方便。A) 模糊診斷法： 液壓系統(tǒng)工作過程中，系統(tǒng)及元件的動(dòng)態(tài)信號(hào)多具有不確定性和模糊性，許多故障征兆用模糊概念來描述比較合理，如振動(dòng)強(qiáng)（弱）、偏心嚴(yán)重、壓力偏高、磨損嚴(yán)重等。同一系統(tǒng)或元件，在不同的工況和使用條件下，其動(dòng)態(tài)參數(shù)也不盡相同，因此對(duì)其評(píng)價(jià)只能在一定范圍內(nèi)作出合理估價(jià)，即模糊分類。模糊推理方法采用IF-THEN形式，符合人類思維方式。同時(shí)模糊診斷法不需要建立系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型，對(duì)非線性系統(tǒng)尤為合適，因此在液壓系統(tǒng)故障診斷中得到了應(yīng)用和發(fā)展。
B) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷法 人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是模仿人的大腦神經(jīng)元結(jié)構(gòu)特性而建立的一種非線性動(dòng)力學(xué)網(wǎng)絡(luò)，它由大量的簡(jiǎn)單非線性單元互聯(lián)而成，具有大規(guī)模并行能力、適應(yīng)性學(xué)習(xí)和處理復(fù)雜多模式的特點(diǎn)，在液壓系統(tǒng)故障診斷中得到了較多 的應(yīng)用和發(fā)展。
C) 專家系統(tǒng)診斷法 由于各種液壓系統(tǒng)及元件具有一定的相似性，所以各液壓系統(tǒng)及元件的故障具有一定的共同特點(diǎn)，如各種伺服閥的結(jié)構(gòu)、故障特點(diǎn)都具有一定的共同點(diǎn)。在這一領(lǐng)域積累了大量的專家知識(shí)，對(duì)發(fā)展液壓系統(tǒng)故障診斷的專家系統(tǒng)創(chuàng)造了條件，具有廣闊的發(fā)展前景。
D) 其它診斷方法 隨著現(xiàn)代智能技術(shù)的發(fā)展，各種復(fù)合的智能診斷法將不斷涌現(xiàn)，如模糊—專家系統(tǒng)診斷法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)—專家系統(tǒng)診斷法等，將使單一液壓系統(tǒng)故障診斷方法的能力得到大大改善。如基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的專家系統(tǒng)在知識(shí)獲取、并行處理、適應(yīng)性學(xué)習(xí)、聯(lián)想推理和容錯(cuò)能力等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，而這些方面恰好是傳統(tǒng)專家系統(tǒng)的主要弱點(diǎn)。這些復(fù)合智能診斷系統(tǒng)具有診斷速度快、容錯(cuò)能力強(qiáng)和精度高的特點(diǎn)，將是今后長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展方向之一。
2、基于油液污染檢測(cè)的故障診斷技術(shù)
統(tǒng)計(jì)表明，液壓系統(tǒng)75%以上的故障起源于其工作介質(zhì)——液壓油液的污染，液壓工作油液中攜帶著有關(guān)液壓系統(tǒng)故障的大量而又豐富的信息，因此，對(duì)油液的監(jiān)測(cè)分析是預(yù)測(cè)和診斷液壓系統(tǒng)故障的重要手段多一。液壓油污染主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：油液的顆粒污染；油液理化性質(zhì)（如粘度、酸堿值和氧化程度等）的劣化。這就產(chǎn)生了基于油液顆粒污染度檢測(cè)的故障診斷方法和基于油液理化性質(zhì)分析的故障診斷方法。
(1） 基于油液顆粒污染度檢測(cè)的故障診斷法
它是目前基于油液分析故障診斷技術(shù)方面的一個(gè)主要方法，其過程是：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或?qū)＜抑R(shí)，建立基于油液顆粒污染度與液壓系統(tǒng)及其元件狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系庫(kù)，運(yùn)用專家推理機(jī)制，預(yù)測(cè)和判定系統(tǒng)的故障，此項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵在于油液顆粒污染度的準(zhǔn)確檢測(cè)。針對(duì)油液污染度，國(guó)際上制定了專門的油液顆粒污染度標(biāo)準(zhǔn)，如美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)的SAE749D污染度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)航天學(xué)會(huì)提出的NAS1638污染度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及ISO4406污染度國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)等。油液顆粒污染度檢測(cè)方法的發(fā)展經(jīng)歷了實(shí)驗(yàn)室取樣分析檢測(cè)——便攜式檢測(cè)儀檢測(cè)——在線檢測(cè)儀檢測(cè)的過程。實(shí)驗(yàn)室取樣分析技術(shù)主要有：稱重法，只能測(cè)定油液的污染物重量，無法測(cè)定顆粒大小和尺寸分布和濃度。鐵譜分析法，主要是針對(duì)鐵磁性磨粒污染物，如中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研制的直讀式鐵譜儀、旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀等，得到了較廣范的應(yīng)用。這些方法的特點(diǎn)是耗時(shí)長(zhǎng)、誤差大、不能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)在線測(cè)定，有的需要昂貴
的精密儀器。便攜式檢測(cè)儀檢測(cè)技術(shù)：目前，主要是一些基于顆粒的遮光性能、光散射原理、透光原理等制成的顆粒計(jì)數(shù)分析儀器，可以在工程現(xiàn)場(chǎng)對(duì)油液進(jìn)行在線和離線取樣、檢測(cè)，檢測(cè)速度快、精度高，適合工程現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。這種測(cè)試儀器在歐美一些國(guó)家發(fā)展快快，如美國(guó)太平洋科學(xué)儀器公司的HIAC/ROYCO系列產(chǎn)品，英國(guó)MALVERN公司的士600EC型激光分析儀，德國(guó)KLOTZ公司的PPMS型自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器等，可對(duì)油液進(jìn)行在線和瓶子取樣分析，多通道計(jì)數(shù)，定量測(cè)出油液中污染顆粒的尺寸及分布情況，計(jì)數(shù)精度高，并設(shè)有與PC機(jī)進(jìn)行通訊的RS232接口，便于油樣的微機(jī)輔助分析及故障診斷。但這些儀器價(jià)格比較昂貴，不便于推廣應(yīng)用。在線快速檢測(cè)技術(shù)：由于油液中顆粒分布符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布規(guī)律，因此利用光、電、超聲波等在顆粒污染度不同的油液中的傳導(dǎo)性能的差異，可以進(jìn)行在線識(shí)別、分析油液中的顆粒污染度。如在油箱或油管里相隔一段距離設(shè)置超聲波的發(fā)射與接收傳感器，當(dāng)通過兩探頭間的油液中雜質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，則超聲波從發(fā)射端到接收端的傳播時(shí)間與強(qiáng)度也隨多發(fā)生變化，通過微機(jī)數(shù)據(jù)處理，可測(cè)定油液的污染狀況；利用微機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液壓系統(tǒng)濾油器兩端的壓差及其變化，通過信號(hào)分析可得到系統(tǒng)油液的污染狀況等。這些油液污染度在線檢測(cè)方法原理簡(jiǎn)單，代表了未來實(shí)用油液快速污染檢測(cè)儀的發(fā)展方向。但這種基于信
號(hào)傳導(dǎo)的油液分析技術(shù)，由于傳導(dǎo)信號(hào)的強(qiáng)弱及相差與油液的溫度、流態(tài)、水分及空氣含量等多因素有關(guān)，需要較多的預(yù)處理過程，目前還處在實(shí)驗(yàn)研究階段。
（2）基于油液理化性能參數(shù)檢測(cè)的故障診斷法
由于液壓元件各相對(duì)運(yùn)動(dòng)部分的材料不同，液壓油中金屬、非金屬元素的含量及其變化反映了液壓系統(tǒng)中磨損及密封狀態(tài)；液壓油的粘度、酸堿值等理化指標(biāo)的改變也是系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化的征兆之一。因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或?qū)＜抑R(shí)，建立基于液壓油中理化性能變化與液壓系統(tǒng)及其元件狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系庫(kù)，運(yùn)用專家推理機(jī)制，預(yù)測(cè)和判定系統(tǒng)的故障。如鉛、銅、鉻等含量的急劇增加，這意味著含有相同元素的元件發(fā)生了劇烈磨損；硅含量的劇增，意味著外界灰分的大量侵人；粘度的變小，意味著水分侵人、系統(tǒng)溫度過高等等。此項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是對(duì)污染油液的化學(xué)成分及性能的準(zhǔn)確測(cè)定，對(duì)油液中化學(xué)成分進(jìn)行分析，目前多采用光譜分析法，如原子發(fā)射光譜法、原子人射光譜法等。 這種油液性質(zhì)分析方法，需要對(duì)油液的有關(guān)參數(shù)及金屬含量進(jìn)行細(xì)致的分析，監(jiān)測(cè)周期長(zhǎng)，不適合液壓系統(tǒng)故障的在線檢測(cè)，在重要液壓系統(tǒng)的準(zhǔn)確可靠故障診斷方面有較大的發(fā)展前景。
