资源描述：
S e p．2 01 3 机床与液压 Hy d r o me c ha t r o n i c s En g i n e e rin g Vo 1 ．41 No ． 1 8 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 - 3 8 8 1 ． 2 0 1 3 ． 1 8 ． 0 0 5 Re m o t e Co nd i t i o n- b a s e d M a i nt e n a n c e Ap pr o a c h t o Hy d r a u l i c S y s t e m o f Co ns t r u c t i o n M a c h i n e r y Z H AO X i u x u ， H U Z h e mi n ， J I A N G J i h a i ， Z H A N G Q i n g r u n 。 ．S c h o o l o f Me c h t r o n i c s E n g i n e e r i n g．W u h a n U n i v e r s i t y 2 ． H a r b i n I n s t i t u t e of T e c h n o l o g y ， S c h o o l ofMe c h a n i c a l 1 ． I nt r o du c t i o n of T e c h n o l o g y ，Wu h a n 4 3 0 0 7 0 ，C h i n a ； a n d El e c t r i c a l En g i n e e r i n g，Ha r b i n 1 5 0 0 0 1，C h i n a Ab s t r a c t Hy d r a u l ic s y s t em h a s b e e n wide ly a p p l i e d i n h i g h - p o we r a n d a u t oma t e d c o n s t r u c t i o n ma c h i n e r y．Bu t t h er e a r e ma n y diff i c u l t ie s i n it s f a u lt d ia g n o s i s b e c au s e o f t h e c o mp l ic a t e d s t r u c - t u r e o f h y d r a u l i c s y s t e m．Es p e c i a l ly i n t h e wo r k i n g s i t e，i t ma y c a u s e t h e s h u t d o wn o f wo r k wh e n t h e f au l t c a n’ t b e r e mo v e d t i me ly ．I n t h i s s t u d y，a n e xte n d e d f a i l u r e mo d e a n d e ff e c t s a n a l y s is F ME Ame t h o d i s p r e s e n t e d t o i n t e g r a t e e x p e k n o wle d g e a n d w o r k i n g d a t a ．A r e mo t e c o n d i - t ion b a s e d ma i n t e n a n c e a p p r o a c h is p r e s e n t e d，a n d a n a p p l i c a t io n s y s t e m wit h F ME A k n o wl e d g e b a s e h a s b e e n d e v e l o p e d f o r c o n s t r u c t i o n ma c h i n e r y h y dr a u l ic s y s t e m．Th e s y s t e m s t r u c t u r e a n d s o me k e y p r o ble ms s u c h as d a t a a c q u i s it io n，f au lt f e a t u r e s e x t r a c t io n，a s we l l a s FME A k n o wl - e d g e b a s e i s d i s c u s s e d．An a p p l i c a t i o n e x a mp l e s h o ws t h e s y s t e m i s c o n t e n t ． Ke y wor d s c o n s t r u c t i o n ma c h i n e r y，h y d r a u l i c s y s t e m ，r e mo t e c o n d it i o n b a s e d ma in t e n a n c e， e x - t e n d e d F ME A，F MEA k n o wle d g e b a s e Hy d r a u l i c s y s t e m h a s a d v a n t a g e s o f h i g h p o we r ， s ma l l v o l u me，h i g h a c c ur a c y，s o i t i s wi d e l y a p p l i e d i n h g h p o we r a n d a u t o ma t e d c o n s t r uc t i o n ma c h i n e r y 『 1 ] ． Wh i l e i t s s t r u c t u r e b e c o me s mo r e a n d mo r e c o mp l i c a t e d，t h e r e a r e mo r e a n d mo r e d i f fic ul t i e s t o c o n t r o l t h e w o r k i n g p r o c e s s b e c a u s e o f i t s c l o s e d s t ru c t u r e ．I t i s a l s o t h e r e a s o n wh y f a u l t d i a g n o s i s o f h y d r a u l i c s y s t e m ha s b e e n wi d e l y c o n c e r n e d b y r e s e a r c h e r s i n r e c e n t y e a r s ． Ge ne r a l l y，t h e r e a r e mo d e l - b a s e d me t h o d，s i g n a 1 ．． b a s e d me t h o d a n d k n o wl e dg e ． ． b a s e d me t h o d us e d i n f a u l t d i a g n o s i s o f h y d r a u l i c s y s t e m[ 2 ] ．P r a c t i c a l l y，t h e r e a r e s o me d i s a d v a n t a g e s i n e a c h me t h o d，s o c o mb i na t i o n o f t h e m i s a l wa y s a d o p t e d． Be c a us e t h e Re c e i v e d2 01 30 524 S p o n s o r e d b y E d u c a t i o n De p a r t me n t o f P．R．C h i n a G u a n g d o n g P r o v ．C o r p o r a t i o n R e s e a r c h P r o j e c t 2 0 1 0 B 0 9 0 4 0 0 5 4 8 Z HAO Xi u x u ． E ma i l z h a o x i u x u wh u t ． e d u ． a n ． c o mp l e x i t y a n d n o n l i n e a r i t y o f h y d r a ul i c s y s t e m ， k n o wl e d g e - b a s e d me t h o d ha s b e e n u s e d wi d l y t o g e t h - - e r wi t h t h e o t he r me t h o d s ．Fo r e x a mp l e，Az a d e h e s t a b l i s he d a f u z z y i n f e r e n c e s y s t e m f o r p ump f a i l ur e d i a g n o s i s s u p p o r t i n g b y k n o w l e d g e [ 3 ] ．D o n g p r e s e n t e d a s t a t i s t i c a l h i d d e n Ma r k o v mo d e l t o p e r f o r m b o t h d i a g n o s i s a n d p r o g n o s i s f o r h y d r a u l i c p u mp[ 4] ． J i a n g p r o p o s e d a c o mb i n a t i o n me t h o d o f w a v e l e t a n a l - y s i s a n d e x p o n e n t i a l l y we i g h t e d d y na mi c k e r n e l p r i n c i p al c o mp o n e n t a n a l y s i s t o i d e n t i f y f a u l t o f h y d r a u l i c p u mp [ 5 ] ．A n g e l i s u m ma ri z e d s t u d y o n o n l i n e e x p e rt s y s t e m a s p a r a me t e r e s t i ma t i o n， s t a t i s t i c a l me t h o d， k n o wl e dg e ba s e d me t h o d，n e u r a l n e t wo r k a n d q u ali - t a t i v e s i mu l a t i o n a n d c o n c l u s e d t ha t i t t e n d t o C O U p l i n g u s e o f t h e s e d i a g n o s t i c t e c h n i q u e s [ 6 ] ． G e n e r a l l y，k n o wl e d g e - b a s e d me t h o d f u l l y u t i l i z e s b o t h e x p e ls’k n o wl e d g e a n d d i a g n o s t i c s t r a t e g y， p r o v i de s i n t e l l i g e n t d a t a a n a l y s i s a b i l i t y for d i a g n o s i s a n d ma i n t e na n c e，a v o i ds t h e e r r o r i n a p p l i c a t i o n wi t h mo d e l i n g a n d i s s u e o n h o w t o s e l e c t t h e fi g h t i n s t r u me n t a n d me t h o d o f s i g n a l a n a l y s i s， a nd d e v e l o ps r a p i d l y [ 6 ] ．I t c a n l o c a t e a n d c l e a r f a u l t s f a s t ， e s p e 2 6 Hy d r o me c h a t r o n i c s E n g i n e e r i n g c i a l l y i n a c o mpl e x a n d n o n l i n e a r s y s t e m． T y p i c a l l y， t h e k n o wl e d g e i n t e g r a t i o n i s a k e y i s s u e ． A c o mp l e x ba s e o f e x p e rie n c e k n o wl e d g e a n d a na l y t i c a l k n o wl e d g e wi l l i mp r o v e t h e a c c u r a c y a n d r e l i a b i l i t y o f d i a g n o s i s ． As a n a c t ua t o r ，t h e s t a t u s o f h y d r a u l i c c y l i n d e r a f f e c t s t h e s y s t e m p e r f o r ma n c e s ，t he c o mmo n f a u l t s o f h y d r a u l i c c y l i n de r a r e l e a k a g e a n d c r e e p i n g wh i c h l e a d t h e l o s t o f t h r u s t o r v e l o c i t y a n d un s t e a d y wo r k- i n g [ 7 ] ．I t w i l l h a v e s e ri o u s i n fl u e n c e o n t h e p e r ． f o rm a n c e o f s y s t e m ，c a u s i n g i t i s i mp o r t a n t t o d i a g n o s i s i t t i me l y a nd a c c u r a t e l y． L i u a p p l i e d Ba y e s i a n n e t wo r k s t o b u i l d a c y l i nd e r c r e e pi ng mo d e l t o d e t e c t c a u s e s [ 8] ．G o h a r r i z i e s t a b l i s h e d a w a v e l e t t r a n s f o r m b a s e d a p p r o a c h a n d e mp i r i c a l mo d e d e c o mp o s i - t i o n a n d Hi l b e r t s pe c t r u m t o d e t e c t i n t e r n a l l e a ka g e i n h y d r a u l ic a c t u a t o r s [ 9 1 0 ] ． Fr o m t h e c o s t p e r s p e c t i v e，c o n d i t i o n b a s e d ma i n t e n a n c e C B Mi s a m a i n t e n a n c e p r o g r a m t h a t r e c - o mme n d s ma i nt e n a n c e a c t i o n s ba s e d o n t h e i n f o r ma t i o n c o l l e c t e d t hr o ug h c o n d i t i o n mo n i t o rin g． I t a t t e mp t s t o a v o i d un n e c e s s a r y ma i n t e n a nc e t a s k s b y t a k i n g ma i n t e n a n c e a c t i o n s o n l y wh e n t he r e i s e v i - d e n c e o f a bn o r ma l b e h a v i o u r s o f a p h y s i c a l a s s e t ．A CBM p r o g r a m ，i f p r o p e r l y e s t a bl i s h e d a n d e f f e c t i v e l y i mp l e me n t e d，c a n s i g n i f i c a n t l y r e d u c e ma i n t e n a n c e c o s t b y r e d u c i n g t h e n u mb e r o f u n n e c e s s a ry s c h e d u l e d p r e v e n t i v e m a i n t e n a n c e o p e r a t i o n s [ 1 1 ] ．I n t h i s s t u d y， a r e mo t e c o n d i t i o n b a s e d ma i n t e na n c e a p p r o a c h for h y d r a u l i c s y s t e m i n c o n s t r u c t i o n ma c h i n e ry i s p r e s e n t e d，a n a p p l i c a t i o n s y s t e m h a s b e e n d e v e l o pe d．I n t h e f o l l o wi n g s e c t i o n s ，t h e s y s t e m s t ruc t ur e， a n d t h e k e y p r o b l e ms i n t h i s a p p r o a c h a r e d i s c u s s e d ， a c a s e s t ud y i s pr e s e n t e d i n s e c t i o n 4． F i n a l l y，we c o n c l ud e t he p a p e r b y r e i t e r a t i n g o u r ma i n c o n t r i b u t i o n s ． p r o d u c t i o n l i f e c y c l e ．T h e m a i n o b j e c t i v e o F ME A i s t o di s c o v e r a n d p r i o r i t i z e t h e p o t e n t i a l f a i l u r e mo de s b y c o m p u t i n g r e s p e c t i v e R P N ， w h i c h p o s e a d e t r i me n t a l e f f e c t o n t h e s y s t e m a n d i t s p e rf o r ma n c e ．A r e l i a b i l i t y c e n t e r e d ma i n t e n a n c e me t h o d o l o g y b a s e d o n F M E A i s d e v e l o p e d fo r i m p r o v e m e n t [ 1 3 ] ．A n i n t e g r a t i o n m o d e l o f F ME A a n d Q F D Q u a l i t y F u n c t i o n D e p l o y m e n t i s p r e s e n t e d i n l i t e r a t u r e [ 1 4 ] ．T h e s e me t h o d s a r e c o n n e c t e d b y f e e d ba c k r e l a t i o n i n e a c h c y c l e t o i mpr o v e p r o d u c t q u a l i t y ． F ME A p r o v i d e s t h e a b i l i t y t o i d e n t i f y p o t e n t i a l f a u l t s ，e v a l u a t e s e v e r i t y，o c c u r r e n c e a nd d e t e c t i o n o f t h e f a u l t ，d e t e rm i n e t he e f f e c t s ，a n d p r o po s e s o l v i n g me a s u r e s ，a c o rre s p o n d i n g kn o wl e d g e b a s e c a n s t o r e u s e f u l i n f o r ma t i o n a n d s u p po rt t he d e c i s i o n ma k i n g p r o c e s s [ 1 5 ] ．B u t t r a d i t i o n a l F M E A i s l a c k o f l o g f a u l t s y mp t o m a n d mo n i t o rin g i n f o r ma t i o n， c a nn o t me e t t h e ne e d i n t h i s s t ud y ． To s o l v e t h e p r o b l e m ， we p r o p o s e e x t e n d e d FMEA t o i n t e g r a t e e x pe r t k n o wl - e d g e a n d wo r k i n g d a t a for c o nd i t i o n - -b a s e d ma i n t e -- n a n c e ． As s h o wn i n T a b．1， s o me t y p i c a l f a i l u r e s s u c h a s s e a l i ng a nd l e a k a g e e t c ． a r e l i s t e d． An d a l s o，S e ns o r I n s t all a t i o n d e s c ribe s t h e t y p e a n d s i t e o f s e n s o r s ，a n d De t e c t i o n Pa r a me t e r s i s a r e c o r d o f s e c t i o n s o f f e a t u r e s t o a c h i e v e t h r e s h o l d j u d g me n t ． T h e r e s t i l l n e e d s o me fie l d t o e x p l a i n t h e r e l a t i o n b e t we e n s e n s o r a n d f e a t u r e a n a l y z e d i n S e c t i o n 4． 3 a n d 4． 4 wh i l e a r e no t g i v e n i n t he t a b l e ． Ex p e rt k n o wl e d g e i s t h e c o r e o f da t a ba s e， b u t i t ’ s a mb i g uo us ． Du rin g t h e a n a l y s i s ，we c a l c u l a t e d t h e v a l ue s o f s e v e rit y， o c c u r r e nc e， d e t e c t i o n a n d RP N b y f u z z y c o mp r e h e n s i v e e v alu a t i o n me t h o d，e n - s u r i n g s u i t a b l e s a f e t y a s s e s s me n t [ 1 6 ] ． 3． S y s t e m d e s i g n a n d Ke y p r o bl e ms di s c u s - s i o n 2． I n t e g r a t i o n o f f a ul t kn o wl e d g e b a s e d o n 3 1 S y s t e m s t r u c t u r e e x t e nd e d FM EA P r a c t i c a l l y，d i f f e r e n t e q u i p me n t s n e e d t o ma k e d i f f e r e n t ma i n t e n a n c e d e c i s i o n u n de r d i f f e r e n t s i t u a t i o ns ． F o r i nd us t r i a l a p p l i c a t i o n．c o s t c o n s i d e r a t i o n a l w a y s p l a y s t h e m a j o r r o l e ，w h i l e i t i s r e l i a b i l i t y for mi l i t a ry e q u i p me n t [ 1 2 ] ．T h a t i s ， t h e t r o u b l e s h o o t i n g d e c i s i o n s h o u l d b e a d e l i b e r a t e d t r a d e o ff wi t h s y s t e m s t ruc t u r e，e ffi c i e n c y，a nd c o s t ． F MEA i s u s u a l l y u s e d a s d e s i g n FMEA，p r o c e - d u r e F MEA a n d e qu i p me n t FMEA，p e rfo r mi n g i n t h e As s ho wn i n Fi g．1，t h e a r c hi t e c t u r e o f s y s t e m c o n s i s t s o f 3 l a y e r s，na me l y d a t a l a y e r ， t e c h n o l o gy l a y e r a n d a pp l i c a t i o n l a y e r ． Da t a l a y e r i s ma i n l y r e s p o n s i b l e f o r d a t a a c q u i s i t i o n．I n mo s t p r a c t i c a l c a s e s ．i n a c c u r a t e f a u h a na l y ． s i s ma y be c a u s e d b y t h e i n f o rm a t i o n c o me f r o m o n l y o ne t y p e o f s e n s o r ； s o me t i me s i t i s u n i l a t e r a l a n d f u z z y ． S o i t i s n e c e s s a ry t o c o l l e c t t he r e l a t e d d a t a wi t h mu hi - s e n s o r ． I n t h i s s y s t e m ， i t c o nt a i n s p r e s s u r e s e n s o r s ，d i s p l a c e me n t s e ns o r s，wi r e l e s s d a t a a c q u i s i t i o n c a r d a n d t h e fro n t e n d s o f t wa r e ． Da t a a c q ui Z HAO Xi u x u，e t a l Re mo t e Co n d i t i o n ba s e d Ma i n t e n a n c e Ap p r o a c h t o Hy d r a u l i c S y s t e m o f Co ns t r u c t i o n Ma c h i n e r y 2 7 s i t i o n c a r d wi t h c o r r e s po n d i ng p r o g r a m c o l l e c t s t h e di s p l a c e me n t a nd p r e s s u r e s e n s o r s r e a d i n g s o f h y d r a ul i c c y l i n d e r t h r o u g h W i - Fi ， ma k i n g d i a g no s i n g de c i s i o n 、 u nd e r mu l t i t a s k mo d e ． Wi t h L a b VI EW p l a t f o r m ，s e a ml e s s c o n n e c t i o n b e t we e n c a r d a n d s o f t w a r e c a n b e r e a l i z e d ． Wa v e l e t p a c k e t me t h o d i s a d o p t e d t o p r o c e s s t h e n o n s t a t i o n a r y s i g na l s f o r t he f a u l t f e a t u r e s e x t r a c t i n g o f h y d r a u l i c s y s t e m． T a b． 1 Ex a mp l e s o f e e n d e d FME A k n o wl e d g e l u 弛M。 d e C a us e S O D RPN M o d e I D E f l _e c t s S e ns o r I n s t a l l a t i o n D e t e c t i o n R e c o mme n d e d P a r a me t e r s Ac t i o n s C y l i n d e r C y l i n d e r Cy l i n de r Cy l i n de r Abr a s i o n o f r o d s e a l i ng De s t r u c t i o n o f r o d s e a l i ng Me d i u m i nt e r n a l l ea ka g e CO1 ／ CO 2 CO1 C0 3 C 01 S e r i o us C0 4 C0 2 i n t e ma l l e a k a g e C0 2； 2 7 7 98 C0 3； ， 7 2 3 4 2 ／ S o m e 3 5 2 3 0 s y s t e m f a i l u r e S o m e 8 2 2 3 2 s y s t e m ． f a i l u r e Di s p l a c e me n t S ensor on r o d； Pr e s s u r e S ensor on o u t p ut ； Di s p l a c e me n t SenS0 r o n r o d； P r e s s u r e s ensor on ．o u t p ut ； ， ， [ 1 3 0 ， 1 2 4 ] ； [ 8 0 ， 4 O ] ； [ 2 ． 4 0 ， 2 ． 5 0 ] [ 1 2 4， 0 ] ； [ 4 0 ， 0 ] ； [ 2 ． 5 0 ， 。 。] Re pl a c e s e a l i ng； Re pl a c e s e a l i ng； S t o p t o c h e c k r o d，s e a l i ng a n d b l o c k ； S t o p t o c h e c k r o d，s e a l i n
展开阅读全文
