盾构机的液压系统负责盾构机主要施工动作的完成，实现机械机构的运动和控制   中山沙溪升降车出租, 中山沙溪升降车公司, 中山升降车出租  盾构机的液压系统包括刀盘驱动、盾构推进、螺旋输送机、管片拼装机、铰接机构、液压辅助系统、扩挖刀控制七大系统。因为盾构机液压传动系统结构复杂，用传统的仪器仪表对液压系统进行测试分析，分析情况较为单一，很难准确的诊断出故障产生的原因及部位，而且不易操作，成本又高。在盾构机液压系统中，任何一个系统元件的损坏，都会导致单一工作的停止，进而对其他工作环节也造成很大的影响。在未能准确的判断出液压系统的故障位置的情况下拆机，会造成不必要的时间、人员浪费,同时还会造成系统受到污染，为故障的发生埋下隐患。所以，目前国内盾构机液压系统研究的重点和难点就是，寻求一种对液压系统能够在原位或者是进行少量的拆卸，就可以对其整体性能进行比较准确分析的测试方法。

      液压系统由于其工作的高效性，被广泛应用于各种工业：隧道施工、钢铁、采矿行业、冶金等大型设备，都是以液压系统为主动力系统，由此可见，液压系统产品在我国的国民经济的建设中有重要的地位。随着盾构机功能智能化的发展，盾构机的液压系统向复杂化的方向发展，与机械和电器设备结合的日益紧密，对液压系统性能指标要求越来越高，工作强度越来越大，随之而来的是，液压系统发生故障的概率也随之增大。液压系统虽然在现代机械设备尤其是大型、特大型设备中得到越来越广泛的应用，然而液压设备在长期运行中伴随着油液性能的不稳定和使用、维护上的不当，液压元件的磨损、生锈等原因，使得液压系统工作效率降低，促使液压系统出现故障。由于液压系统属于封闭的管路循环系统，液压系统故障本身具有隐蔽性、变换性、多元素性等特点，其故障不直观、也不容易检查，造成诊断困难，这些因素使得液压系统发生故障的概率大大增加。液压设备故障诊断和监测是确保系统运行、性能良好，并发挥效益的重要途径。因此，近几十年来，随着盾构机的广泛使用，液压系统的故障诊断成为一门重要学科，并迅速发展起来。刀盘驱动液压系统由柱塞变量泵和马达组成的，并以并联形式连接。在系统中为了应对大流量所带来的流量不足的问题，系统大流量低压齿轮泵作为补油泵，并采用控制泵控制整个系统的流量。电液比例伺服阀在系统调节马达转速，并采取恒功率方式保护系统。盾构在掘进过程中，其中3号柱塞泵突然无法启动，并通过压力表发现补油泵压力显示值为1.9MPa，达不到系统设计的最低补油压力，设定值为2.8MPa左右。随后对刀盘的液压泵进行检查，在液压试验台对故障液压泵进行拆卸检查，发现液压泵柱塞出现大量的划痕，滑靴磨损严重，甚至出现碎裂的现象，对泵体内部造成严重的破坏了。由于巨大的压力作用，固定斜盘的8颗螺栓全部剪断，配流盘也断裂成4部分。在故障泵进出油口取油样，分析结果显示在液压油中含有大量的金属粉末，表明整个刀盘驱动系统已受到污染。随即对剩余的刀盘液压泵以及驱动马达进行拆检。在实验室的拆检结果显示，剩余液压泵滑靴都有不同程度的磨损，驱动马达柱塞环轻微磨损，缸体也有磨损痕迹。对上述元件故障进行维修，重新安装后，系统恢复正常工作。上述故障案例证明了对盾构机液压系统检测的必要性以及实用性。 由于在整个盾构液压系统中，液压元件数量巨大，结构比较紧凑，各类元件布置比较密集，液压泵及马达等液压元件安装要求精度高，环境要求清洁度高，故不宜经常拆卸测试，所以在不对系统进行拆卸的前提下，对其进行故障检测具有重要的意义。

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      液压系统故障诊断的国内外现状, 液压系统故障诊断起源于20世纪60年代，以英国Bath大学和状态监测协会为代表，开启了液压系统的故障诊断研究的章程。20世纪80年代至90年代，液压系统的故障诊断得到了快速的发展，源于计算机技术的飞速发展，加之与模糊诊断理论、人工智能和专家系统的逐步成熟，计算机辅助测试技术成为了液压系统故障检测的中流砥柱。液压故障计算机辅助诊断技术的发展大大推动了液压系统诊断的进步。就目前的发展形势来看，液压系统的故障诊断仍然是美国发展的较为完善。国内的液压故障诊断技术发展相对较晚，但发展较为迅速。1986年，对通用液压系统的故障原因和相关的诊断技术做出了研究；1992年提出了利用液压系统的振动信号进行液压系统故障诊断的分析研究；2002年，采用故障树分析原理，比较全面的分析了轧钢机械液压系统的故障；设计出基于VB的煤矿液压支架的计算机辅助测试系统；研制出工程装备液压系统状态监测系统，该系统包括ECM-945GSE工控机、ARM芯片数据采集系统，主要应用于挖掘机施工机械液压系统诊断中；共同开发出基于上位机虚拟仪器、下位机PLC联合控制的某型设备液压系统的测控系统。与国内状况相比较，国外的技术发展相对比较成熟。开发了故障诊断专家系统，以研究稳态液压伺服系统的故障监测诊断；早在20世纪60年代，美国就已经把计算机辅助测试技术运用到液压数据采集，并实现简单的数据分析；设计出实时液压执行器性能测试平台，可对液压设备进行检测，将测得的压力波形分析比对，可以反映液压执行元件性能的好坏；在亚洲的各个国家中，日本在故障诊断方面的发展也相对迅速，利用先进的程控仪器仪表通过GPIB与计算机建立了柱塞泵效率CAT试验台。由于施工机械的发展，越来越对测试仪器的便携程度提出更高的要求。专门液压系统监测仪器，是将压力传感器与读数器配合使用，可以对系统的压力进行简单数据测量，将测得的压力与标准值或设定值进行比较，参数的变化直接反映液压执行元件性能的好坏；MYHT系列液压测试仪，可同时测量系统及元件的流量、压力和温度，通过测量液压系统数据，进而评定系统及元件的性能，判断故障；HMG200便携式液压测试仪，用于测量压力的动态测试，通过接口可以把现场的压力数据传输到计算机。虽然针对液压系统的检测方法很多，但是对于盾构机液压系统的测试系统还相对较少，不能在整个盾构机领域内广泛的应用，因此实现盾构机液压系统原位检测具有重要的意义。

      以盾构机的液压系统为研究对象，针对液压系统故障多发点，及故障机理，配置相关的测试装置，开发虚拟仪器软件测量分析系统。论文主要研究并完成以下工作：(1)研究盾构机主要液压系统的工作原理以及故障特征。(2)在盾构机的主要测试点设计安装永久性测试节点或与系统自带节点配合使用。对便携式有源液压测试仪的选择，在盾构机液压系统检测中的应用。参数测量法在系统中的应用(3)硬件设备的选型即传感器、数据采集卡、信号调理设备的选型；软件测试选用温度、压力、振动、流量参数进行液压系统测试。(4)构建以数据采集设备CompactDAQ、信号调理模块、传感器、计算机为基础的测试诊断硬件平台；(5)构建虚拟仪器技术的测试诊断平台，并搭配测试系统，能够对盾构机的液压系统进行测试和故障诊断。通过实际数据和仿真数据验证液压系统原位检测技术的可行性。

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