液压顶升故障预测研究同建筑物顶升工况的分析

　　一、液压系统故障预测研究现状

　　目前，针对液压提升系统故障的研究大多主要针对故障诊断、故障定位及故障原因查找等。对当前状态正常但存在故障隐患的预测研究较少，国内外只有少数专家对液压系统故障预测进行过研究。

　　有研究者针对液压系统性能参数退化的特点，提出了一种基于小波包变换和隐马尔科夫模型(HMM)相结合的液压系统故障预测方法，并通过试验验证了方法的可行性和性。有些通过对液压泵振动信号的小波包分析，建立了小波包分 解和支持向量机相结合的液压泵的故障预测模型。还有研究者对重型平板运输车液压系统建立故障树模型，并研究了故障判据和权重研究，为快速准确地进行故障溯源、故障预测和诊断研究提供了一种新思路和方法。

　　虽然现有系统运行状态评估及故障诊断技术的研究取得了一些成果，但还存在很多不足，主要体现在以下几方面：

　　(1)现有对系统运行状态的研究从宏观入手的多，针对设备状态评估研究都是针对整机设备，对设备部件的状态评估研究较少，在评估基础上进行故障预测判断的近乎空白，没有很好地将状态评估与故障诊断相结合。

　　(2)传统的液压系统故障诊断理论是建立在元器件运行状态相互单独及有限状态或二值假设基础上，对设备的运行状态只确定为正常与失效两种状态，不能够真实反映系统运行与故障间的关系，不利于故障预测。

　　(3)现有对液压系统故障诊断方法主要针对单发故障，对同时发生多故障模式的研究还不够，不能够正确全而反映系统运行的真实情况。

　　二、建筑物顶升工况的分析

　　根据建筑物顶升施工要求，整个过程分为称重、顶升、保压和带载下降四个工况。

　　(1)称重

　　称重是为了预先确定顶升施工中各个顶升点处执行机构所承担的实际载荷压力。称重执行过程：根据建筑构件图初算得出各个顶升点近似载荷值，调节各顶升点的顶升力。为了避免计算误差和确保工程，初始顶升力应略小于计算的近似载荷值。待各顶升点调整好后，各处的顶升力以固定步长增加，并根据位移传感器的周期采样数据判断是否产生位移。如果没有位移产生，则继续增加顶升力；如果产生位移，则判断是否达到设定位移。如果达到设定位移，记录称重结果，称重结束；如果没有达到设定位移，则继续判断是否产生位移，如此反复直到称重结束。各顶升点获得的实际载荷压力值，是顶升的必要准备。以是否达到设定位移作为称重结束的标准，而不是以是否产生位移为标准，因为在顶升力增大的过程中，可能由于顶升对象的变形而引起微小位移，而此时的称重结果并不是该处的实际载荷值。称重设定位移值，要根据具体顶升对象的结构和材质而定。

　　(2)顶升

　　建筑物的顶升与普通刚性物体的顶升有以下两点不同。一，普通物体顶升可以认为是单点顶升，而建筑物顶升是多点顶升，顶升过程要彼此协调，否则会产生倾斜或“虚腿”现象。二，普通物体进行顶升通过一个闭环反馈控制即可实现，使实际位移围绕理想位移上下波动，然后稳定在误差允许的范围内，即顶升对象在然后位置附近上下往复震动。建筑物不是刚性结构，上下往复震动在建筑物顶升中是不允许的，否则会产生额外的应力，对建筑物内部结构造成很大损害。因此，液压顶升装置顶升时的位移是只增不减，即单向的。当顶升到预定位置后，由于建筑物是大负载，惯性极大，不能立刻停止，只能靠自身重力减速停止。所以，在顶升工况，采用的顶升方法对工程的顺利完成有很大影响。

　　顶升工程任务类型主要有两类，一类是所有顶升点的顶升位移都相同，另一类是顶升点的顶升位移不是都相同。一类可以看作二类的情况。顶升中拟采用分步的顶升方法，以避免建筑物顶升过程中出现倾斜或“虚腿”现象。分步顶升法分为同步长顶升法和同步数顶升法，两种方法的不同之处是划分每步的方法不同。

　　同步数顶升法是每个顶升点的顶升步数都相同，而每步顶升的位移不同的方法。分步顶升法按照同步长顶升法或同步数顶升法，将整个顶升过程分成了很多小步，按顺序同步顶升。开始顶升后，先按照所划分的步给各顶升点分配顶升任务并设置液压提升设备，然后按照采样周期采样得来的位移判断所有顶升点是否都完成本步顶升的位移，完成任务则停止本步顶升，没完成任务则继续，直到全部完成。再判断是否所有步都已完成，完成则顶升结束，否则继续向各顶升点分配下一步任务。对于每步顶升中的位移精度，可以通过智能控制算法来提高。本步产生的误差，在下一步顶升中可以清理，因此然后顶升误差由较后一步的顶升误差决定。此种方法控制精度较高，控制方法简单，便于计算机控制，自动化程度高。

　　(3)保压

　　保压是顶升完成后，为了后续施工而暂时保持顶起的一种工况，其主要任务就是保持顶升完成后的顶升位置不变。

　　保压主要是靠液压系统的自锁机构保持顶升位置不变，自锁机构一般采用手动开关阀门或液控单向阀，手动开关阀门用于自动化程度不高的设备，而液控单向阀则可以用于自动化程度较高的设备。保压精度和较大保压时间主要由液压系统中所使用的液压元件的制造精度、密封性决定。单靠手动开关阀门或液控单向阀进行保压，保压时间不能太长，因为即使制造精度再高，密封性再好，也无法避免泄漏，保压时间过长，顶升位置将超出误差允许范围。如果需要长时间保压，应提供动力源。一旦系统检测到顶升误差超出允许范围，则动力源立刻启动，调用顶升程序，将其顶回到原位，即顶升位移量就是产生的误差。

　　(4)带载下降

　　带载下降是在顶升和后续施工完成后，将建筑物或大型结构物降回到较低位置的工况。此过程其实质是顶升过程的逆过程，承受的负载相同，下降方法也相似，只是位移方向相反。