液壓頂升設(shè)備故障預(yù)測(cè)研究跟建筑物頂升工況的分析

一、液壓系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)研究現(xiàn)狀

目前，針對(duì)液壓提升系統(tǒng)故障的研究大多主要針對(duì)故障診斷、故障定位及故障原因查找等。對(duì)當(dāng)前狀態(tài)正常但存在故障隱患的預(yù)測(cè)研究較少，只有少數(shù)專家對(duì)液壓系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)進(jìn)行過(guò)研究。

有研究者針對(duì)液壓系統(tǒng)性能參數(shù)退化的特點(diǎn)，提出了一種基于小波包變換和隱馬爾科夫模型(HMM)相結(jié)合的液壓系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)方法，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了方法的可行性和性。有些通過(guò)對(duì)液壓泵振動(dòng)信號(hào)的小波包分析，建立了小波包分 解和支持向量機(jī)相結(jié)合的液壓泵的故障預(yù)測(cè)模型。還有研究者對(duì)重型平板運(yùn)輸車(chē)液壓系統(tǒng)建立故障樹(shù)模型，并研究了故障判據(jù)和權(quán)重研究，為準(zhǔn)確地進(jìn)行故障溯源、故障預(yù)測(cè)和診斷研究提供了一種新思路和方法。

雖然現(xiàn)有系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估及故障診斷技術(shù)的研究取得了一些成果，但還存在很多不足，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

(1)現(xiàn)有對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的研究從宏觀入手的多，針對(duì)設(shè)備狀態(tài)評(píng)估研究都是針對(duì)整機(jī)設(shè)備，對(duì)設(shè)備部件的狀態(tài)評(píng)估研究較少，在評(píng)估基礎(chǔ)上進(jìn)行故障預(yù)測(cè)判斷的近乎空白，沒(méi)有很好地將狀態(tài)評(píng)估與故障診斷相結(jié)合。

(2)傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)故障診斷理論是建立在元器件運(yùn)行狀態(tài)相互單獨(dú)及有限狀態(tài)或二值假設(shè)基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)只確定為正常與失效兩種狀態(tài)，不能夠真實(shí)反映系統(tǒng)運(yùn)行與故障間的關(guān)系，不利于故障預(yù)測(cè)。

(3)現(xiàn)有對(duì)液壓系統(tǒng)故障診斷方法主要針對(duì)單發(fā)故障，對(duì)同時(shí)發(fā)生多故障模式的研究還不夠，不能夠正確全而反映系統(tǒng)運(yùn)行的真實(shí)情況。

二、建筑物頂升工況的分析

根據(jù)建筑物頂升施工要求，整個(gè)過(guò)程分為稱重、頂升、保壓和帶載下降四個(gè)工況。

(1)稱重

稱重是為了預(yù)先確定頂升施工中各個(gè)頂升點(diǎn)處執(zhí)行機(jī)構(gòu)所承擔(dān)的實(shí)際載荷壓力。稱重執(zhí)行過(guò)程：根據(jù)建筑構(gòu)件圖初算得出各個(gè)頂升點(diǎn)近似載荷值，調(diào)節(jié)各頂升點(diǎn)的頂升力。為了避免計(jì)算誤差和工程，初始頂升力應(yīng)略小于計(jì)算的近似載荷值。待各頂升點(diǎn)調(diào)整好后，各處的頂升力以固定步長(zhǎng)增加，并根據(jù)位移傳感器的周期采樣數(shù)據(jù)判斷是否產(chǎn)生位移。如果沒(méi)有位移產(chǎn)生，則繼續(xù)增加頂升力；如果產(chǎn)生位移，則判斷是否達(dá)到設(shè)定位移。如果達(dá)到設(shè)定位移，記錄稱重結(jié)果，稱重結(jié)束；如果沒(méi)有達(dá)到設(shè)定位移，則繼續(xù)判斷是否產(chǎn)生位移，如此反復(fù)直到稱重結(jié)束。各頂升點(diǎn)獲得的實(shí)際載荷壓力值，是頂升的準(zhǔn)備。以是否達(dá)到設(shè)定位移作為稱重結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)，而不是以是否產(chǎn)生位移為標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樵陧斏υ龃蟮倪^(guò)程中，可能由于頂升對(duì)象的變形而引起微小位移，而此時(shí)的稱重結(jié)果并不是該處的實(shí)際載荷值。稱重設(shè)定位移值，要根據(jù)具體頂升對(duì)象的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)而定。

(2)頂升

建筑物的頂升與普通剛性物體的頂升有以下兩點(diǎn)不同。一，普通物體頂升可以認(rèn)為是單點(diǎn)頂升，而建筑物頂升是多點(diǎn)頂升，頂升過(guò)程要彼此協(xié)調(diào)，否則會(huì)產(chǎn)生傾斜或“虛腿”現(xiàn)象。二，普通物體進(jìn)行頂升通過(guò)一個(gè)閉環(huán)反饋控制即可實(shí)現(xiàn)，使實(shí)際位移圍繞理想位移上下波動(dòng)，然后穩(wěn)定在誤差允許的范圍內(nèi)，即頂升對(duì)象在然后位置附近上下往復(fù)震動(dòng)。建筑物不是剛性結(jié)構(gòu)，上下往復(fù)震動(dòng)在建筑物頂升中是不允許的，否則會(huì)產(chǎn)生額外的應(yīng)力，對(duì)建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成很大損害。因此，液壓頂升裝置頂升時(shí)的位移是只增不減，即單向的。當(dāng)頂升到預(yù)定位置后，由于建筑物是大負(fù)載，慣性，不能立刻停止，只能靠自身重力減速停止。所以，在頂升工況，采用的頂升方法對(duì)工程的順利完成有很大影響。

頂升工程任務(wù)類型主要有兩類，一類是所有頂升點(diǎn)的頂升位移都相同，另一類是頂升點(diǎn)的頂升位移不是都相同。一類可以看作二類的情況。頂升中擬采用分步的頂升方法，以避免建筑物頂升過(guò)程中出現(xiàn)傾斜或“虛腿”現(xiàn)象。分步頂升法分為同步長(zhǎng)頂升法和同步數(shù)頂升法，兩種方法的不同之處是劃分每步的方法不同。

同步數(shù)頂升法是每個(gè)頂升點(diǎn)的頂升步數(shù)都相同，而每步頂升的位移不同的方法。分步頂升法按照同步長(zhǎng)頂升法或同步數(shù)頂升法，將整個(gè)頂升過(guò)程分成了很多小步，按順序同步頂升。開(kāi)始頂升后，先按照所劃分的步給各頂升點(diǎn)分配頂升任務(wù)并設(shè)置液壓提升設(shè)備，然后按照采樣周期采樣得來(lái)的位移判斷所有頂升點(diǎn)是否都完成本步頂升的位移，完成任務(wù)則停止本步頂升，沒(méi)完成任務(wù)則繼續(xù)，直到全部完成。再判斷是否所有步都已完成，完成則頂升結(jié)束，否則繼續(xù)向各頂升點(diǎn)分配下一步任務(wù)。對(duì)于每步頂升中的位移精度，可以通過(guò)智能控制算法來(lái)提高。本步產(chǎn)生的誤差，在下一步頂升中可以清理，因此然后頂升誤差由較后一步的頂升誤差決定。此種方法控制精度較高，控制方法簡(jiǎn)單，便于計(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)化程度高。

(3)保壓

保壓是頂升完成后，為了后續(xù)施工而暫時(shí)保持頂起的一種工況，其主要任務(wù)就是保持頂升完成后的頂升位置不變。

保壓主要是靠液壓系統(tǒng)的自鎖機(jī)構(gòu)保持頂升位置不變，自鎖機(jī)構(gòu)一般采用手動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)或液控單向閥，手動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)用于自動(dòng)化程度不高的設(shè)備，而液控單向閥則可以用于自動(dòng)化程度較高的設(shè)備。保壓精度和較大保壓時(shí)間主要由液壓系統(tǒng)中所使用的液壓元件的制造精度、密封性決定。單靠手動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)或液控單向閥進(jìn)行保壓，保壓時(shí)間不能太長(zhǎng)，因?yàn)榧词怪圃炀仍俑撸芊庑栽俸茫矡o(wú)法避免泄漏，保壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，頂升位置將超出誤差允許范圍。如果需要長(zhǎng)時(shí)間保壓，應(yīng)提供動(dòng)力源。一旦系統(tǒng)檢測(cè)到頂升誤差超出允許范圍，則動(dòng)力源立刻啟動(dòng)，調(diào)用頂升程序，將其頂回到原位，即頂升位移量就是產(chǎn)生的誤差。

(4)帶載下降

帶載下降是在頂升和后續(xù)施工完成后，將建筑物或大型結(jié)構(gòu)物降回到較低位置的工況。此過(guò)程其實(shí)質(zhì)是頂升過(guò)程的逆過(guò)程，承受的負(fù)載相同，下降方法也相似，只是位移方向相反。