張云玲

( 上海建橋?qū)W院，上海201319)

液壓成槽機(jī)成槽技術(shù)在當(dāng)今的基礎(chǔ)施工過程中得到廣泛應(yīng)用，如地鐵施工、隧道施工、路橋施工及高層建筑施工。成槽施工是整個生產(chǎn)過程中最重要的一個環(huán)節(jié)，而各種型號的液壓成槽機(jī)扮演著重要角色，一旦出現(xiàn)故障，將直接導(dǎo)致后繼所有工序無法進(jìn)行。Liebherr HS855HD 型液壓成槽機(jī)為當(dāng)今此類設(shè)備中施工效率最高、地層適應(yīng)性最好、控制系統(tǒng)最先進(jìn)、集成化程度最高的代表機(jī)型。由于它采用了CANBus(Controller Area Net-work Bus)控制系統(tǒng)、CR (Common Rail)發(fā)動機(jī)電噴技術(shù)、EGR (Exhaust Gas Recirculation)排氣再循環(huán)等多種先進(jìn)技術(shù)，傳感器數(shù)量較多，一但產(chǎn)生故障，有時維修人員會感覺無從下手，或盲目依賴故障診斷系統(tǒng)，導(dǎo)致維修工作花費大量時間或無法繼續(xù)。作者簡明介紹如何根據(jù)故障提示并結(jié)合實際故障表現(xiàn)，快速準(zhǔn)確地判斷并排除數(shù)字量及模擬量傳感器故障，尤其是在受施工現(xiàn)場限制不能進(jìn)行常規(guī)檢查時具有較大的實際意義和參考價值。

1 傳感器故障類型與排除方法

首先對于文中討論的傳感器故障，應(yīng)分清傳感器輸出信號類型:數(shù)字量信號(輸出范圍:0 或1)或模擬量信號(輸出范圍:4 000 ～20 000 μA)，然后結(jié)合實際故障表現(xiàn)進(jìn)行針對排查。

1.1 數(shù)字量信號傳感器故障及排除方法

當(dāng)數(shù)字量信號傳感器發(fā)生故障時，控制系統(tǒng)會有較明確的故障提示。首先應(yīng)對出現(xiàn)的故障報警進(jìn)行確認(rèn)，是否確實為傳感故障而造成系統(tǒng)報警。如:水位傳感器報警，提示符在顯示器上不斷閃爍并出現(xiàn)提示字段:“Coolant level too low，coolant level sensor defected or not connected.”，此時應(yīng)先檢查水位是否過低，是否達(dá)到報警水位，如無此現(xiàn)象，再對傳感器進(jìn)行檢查。由于此類傳感器正常工作時輸出信號必須為1，當(dāng)系統(tǒng)采集的該傳感器輸出信號為0 時系統(tǒng)出現(xiàn)故障提示，故采用短接法或直接測量法進(jìn)行故障判斷。

短接法步驟:斷開傳感器電路插頭，短接控制電路端插頭上的電源線和信號線，檢查系統(tǒng)對應(yīng)的輸入信號:“1”表示傳感器故障，應(yīng)更換或維修;“0”表示控制線路開路，應(yīng)查找并連接開路點或更換線路。該方法適用于無測量工具時快速對故障進(jìn)行判斷，如有測量工具可采用測量法進(jìn)行故障判斷。

測量法步驟:斷開傳感電路插頭，直接測量傳感器上的電源線和信號線: “通路”表示控制線路故障，應(yīng)查找并連接開路點或更換線路;“斷路”表示傳感器故障，應(yīng)更換或維修。

此類故障表現(xiàn)明確，檢查及排除較為容易，如水位傳感器、油位傳感器及各種行程限位器。如無配件可更換或施工現(xiàn)場不允許進(jìn)行更換時，在保證設(shè)備及人員安全前提下，可通過Force 指令虛擬傳感器正常工作狀態(tài)達(dá)到設(shè)備移位等緊急情況下的操作。

rem force coolant level sensor OK //指定水位傳感器工作正常

Force %2.09. 11 1 //指定信號通道2.09.11 值為1

1.2 模擬量信號傳感器故障及排除方法

模擬量信號傳感器正常工作時輸出的信號隨外界條件變化而變化，將需要監(jiān)測的各種物理量轉(zhuǎn)換成控制系統(tǒng)可識別的電參數(shù)，對應(yīng)關(guān)系如圖1 所示。

圖中:X 軸代表各種物理量(如壓力、角度、溫度、百分比、轉(zhuǎn)速、拉力等);Y 軸代表傳感器信號值;線段ab 代表各種物理量與傳感器有效測量范圍關(guān)系，斜率為(by－ay)/(bx－ax);點a 代表有效測量范圍最小值或最低值(即傳感器“零點”);點b代表有效測量范圍最大值或最高值;點c 代表有效測量范圍內(nèi)的任一點。

圖1 需要監(jiān)測的各種物理量與電參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系

(1)傳感器“零點”檢測法適用于所有模擬量信號傳感器更換或零點校對。此時控制系統(tǒng)有較明確的故障提示字段，如“slewing gear left pressure sensor，signal too low or not connected”。

檢測方法:滿足傳感器“零點”條件，如壓力傳感器“零點”條件是壓力為“0”。對于上述所列故障提示字段，即未啟動發(fā)動機(jī)之前，回轉(zhuǎn)各級系統(tǒng)內(nèi)無任何壓力，此時檢查控制系統(tǒng)所對應(yīng)的相應(yīng)輸入信號是否在 (4 000 ±300)μA (見圖1 點a)范圍之內(nèi)來確定傳感器是否存在故障或是否正確安裝。

(2)采用單點計算法確定傳感器在點c 的輸出值是否正常，適用于判斷傳感器在有效測量范圍內(nèi)單點是否存在故障。如拉力傳感器在某點報警“both pressure sensors 1 and 2 of grab open/close，signal are not equal，one of them is abnormal”，此類故障表現(xiàn)為只在特定的單點存在故障報警，其他范圍內(nèi)工作正常。

單點計算公式如下:

又知:by=20 000 μA，ay=4 000 μA，故公式或簡化如下:

即cy= ［16 000/(bx－ ax)］cx+4 000

以壓力參數(shù)為例，經(jīng)壓力表測量實際壓力13.3 MPa，計算其所對應(yīng)的正確信號值。由圖1 可知，壓力的測量范圍為0 ～40 MPa，計算如下:

檢查控制系統(tǒng)所對應(yīng)的輸入信號，與計算所得cy進(jìn)行比較即可得知傳感器在點c 位置是否工作正常。如控制系統(tǒng)所對應(yīng)的輸入信號在(cy±300 )μA 范圍之內(nèi)，則可確定在該點傳感器工作是否正常。適用于檢查傳感器信號在某點產(chǎn)生突變而在其他點信號正常的情況。

(3)采用多點計算法對線段ab 代表各種物理量與傳感器有效測量范圍關(guān)系進(jìn)行檢查，即對X 軸進(jìn)行分段，對多點進(jìn)行計算并對比控制系統(tǒng)實際輸入值，可知傳感器在整個有效測量范圍內(nèi)是否工作正常，適用于系統(tǒng)無故障報警但顯示值與實際不符時進(jìn)行故障判斷。如吊臂角度傳感器故障，此時控制系統(tǒng)并無報警但顯示半徑與實際工作半徑不相符。這種情況最為危險，由于控制系統(tǒng)無警報提示，有可能導(dǎo)致超載，產(chǎn)生較為嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。

對于兩個或兩個以上相同的傳感器監(jiān)測同一物理量的系統(tǒng)一個傳感器發(fā)生故障時，如“LML 力矩負(fù)載限制器系統(tǒng)”包括兩個相同的拉力傳感器，當(dāng)一個拉力傳感器發(fā)生故障時，也可以用Force 指令虛擬故障傳感器為正常工作狀態(tài)達(dá)到設(shè)備卸載等緊急情況操作。故障提示字段“force sensor main boom left and right signal not equal，one of them is abnormal”，此時所有相關(guān)動作被系統(tǒng)鎖死無動作(如卷揚上提及下放、吊臂的俯仰動作)。為了達(dá)到設(shè)備卸載的目的，可編輯下述Force 指令假定左側(cè)拉力傳感器工作正常

rem force left force sensor signal equal to right one

//指定左側(cè)拉力傳感器與右側(cè)拉力傳感器輸入信號相等(假定左側(cè)拉力傳感器故障)

Force %2.41.23 %2.42.23

系統(tǒng)在執(zhí)行此指令語句時，左側(cè)拉力傳感器信號通道2.041.23 的實際輸入值被忽略而直接采用與右側(cè)拉力傳感器信號通道2.042.23 相同的數(shù)值，此時控制系統(tǒng)解鎖，所有相關(guān)動作可進(jìn)行操作以達(dá)到設(shè)備卸載的目的。

2 結(jié)束語

綜上所述:當(dāng)上述兩類傳感器發(fā)生故障報警時，應(yīng)結(jié)合故障提示字段及實際故障表現(xiàn)并根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，快速準(zhǔn)確地對故障進(jìn)行判斷并排除，以保證施工生產(chǎn)順利進(jìn)行。

【1】姜立標(biāo).汽車傳感器及應(yīng)用［M］. 北京:電子工業(yè)出版社，2009.

【2】葉湘濱.傳感器與測試技術(shù)［M］. 北京:國防工業(yè)出版社，2007.