CN101809425A - 用于对液压油泄漏进行检测的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于对工作车辆的液压系统中的泄漏进行检测的设备，该液压系统包括：用于液压油的油箱(1)；诸如液压缸(6)的液压工作装置，其能够通过液压油来起作用；以及将液压工作装置(6)连接至油箱(1)的导管(7a，7b)。用于检测泄漏的该设备包括监督系统(5)和液位传感器(2)，液位传感器(2)被布置在油箱(1)中以向监督系统(5)发送信号以反映油箱中的当前液压油体积。监督系统适于使用这些信号计算体积变化率，并且液位传感器(2)适于当车辆处于动态中时(即当车辆在运动中或车辆的任何工作装置(6)正在被使用时)连续或以规则的短时间间隔进行操作。本发明还包括：包括用于检测液压系统中的泄漏的设备的工作车辆，以及用于检测在这样的系统中的泄漏的方法。

Description

用于对液压油泄漏进行检测的方法和设备

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求前序部分的用于对工作车辆(诸如例如采矿装载机或采矿卡车)的液压系统中的泄漏进行检测的方法和设备。

背景技术

用于例如矿业的工作车辆通常包括由液压系统控制的各种工作装置，诸如铲斗、平台/箱或者缸(cylinder)。这些液压系统包含液压液(通常是油)，液压液可能开始泄漏，因此具有能够观察是否发生了这种情况的监督系统是重要的。

根据EP 1436511已知一种用于对凿岩钻机(rock-drilling rig)中液压油泄漏进行限制的方法。该方法限制泄漏而不妨碍使用液压油的车辆中的各种活动。就在钻孔或定位开始之前，读出油箱中的油液位并将该值存储在监督系统中。此后可以以指定的时间间隔再读取几次(例如五次)该液位。所得到的值随后用作计算体积变化率的基础。然而，利用这种监督系统难以在车辆处于操作中并因而处于运动中时(即当车辆正在移动或车辆的重要部分诸如平台/箱或铲斗正被操纵时)检测到连续泄漏。

已知的解决方案的弊端是只在晚期阶段才检测到泄漏，在晚期阶段已经有相当量的油漏到了周围，有害地影响了环境。

发明内容

用于检测液压油泄漏的已知方法的问题是任何泄漏都较晚才被检测到并且当车辆正在操作中(即当它正在移动或它的重要部分诸如平台/箱或铲斗正在被操纵)时难以检测到泄漏。本发明的目的是提出解决这些问题的设备和方法。

根据第一方面，本发明涉及一种用于对工作车辆(诸如采矿装载机(常被称作LHD(装载拖运倾卸)车辆))或者用于从矿井运走爆破出来的材料的采矿卡车)的液压系统中的泄漏进行检测的设备。这样的液压系统包括用于液压油的油箱和液压工作装置(诸如用于操纵工作车辆上的例如铲斗或平台/箱的液压缸)。这些液压工作装置能够通过液压油以及将液压工作装置连接至油箱以及对液压油增压的泵的导管来起作用，并且用于检测泄漏的设备包括监督系统和液位传感器，液位传感器被布置在油箱中以将反映代表油箱中的液压油体积的各个液压油位的信号发送至监督系统。监督系统适于利用这些信号计算体积变化率，并且液位传感器适于在车辆处于动态中(即，当车辆例如沿着采矿隧道移动或者车辆的任何工作装置正在被使用中时)的整个时间内能够连续或者以规则的短时间间隔进行操作。

根据第二方面，本发明涉及用于对工作车辆(诸如采矿装载机(常被称作LHD车辆)或者用于从矿井运走爆破出来的材料的采矿卡车)的液压系统中的泄漏进行检测的方法。这样的液压系统包括用于液压油的油箱和液压工作装置(诸如操纵例如工作车辆上的铲斗或平台/箱的液压缸)。这些液压工作装置可以通过液压油和将液压工作装置连接至油箱和用于对液压油增压的泵的导管起作用，用于检测泄漏的方法包括以下步骤：连续地或以规则的短时间间隔估计油箱中的液压油体积的当前值并且创建液压油体积在一定的时段期间上的测量值集合。该方法根据所创建的该时段期间的测量值集合来计算液压油的体积变化率的值，并将该体积变化率与一定的阈值进行比较以检测液压系统中的任何泄漏，并且当车辆处于动态中(即，当车辆例如沿着采矿隧道移动或者车辆的任何工作装置正在被使用中时)执行该方法步骤。

因而解决了即使当车辆处于操作中并因而处于运动中时(即，当它正在移动或它的重要部分诸如平台/箱或铲斗正在被操纵时)也能实现可靠检测的问题。本发明也可以在早期阶段检测泄漏。这样降低了液压油溢出成本并且保护了环境。

附图说明

以下参考附图来更具体地说明本发明，其中：

图1示出了用于检测液压油泄漏的设备，

图2示出了用于检测液压油泄漏的方法的示意图。

具体实施方式

图1示出用于检测液压油泄露的设备。工作车辆中的液压油油箱1具有用于测量油液位4的液位传感器2。导管7a和7b被连接在油箱1和车辆的工作装置(诸如例如液压缸6)之间以使油能向缸6流通以及从缸6流通，这经由控制系统来控制。图1是示意性的，并不示出细节，诸如用于对来自油箱的液压油进行增压的泵以及用于控制油流动的阀。液位传感器2将信号20连续发送至监督系统5，监督系统利用在图2中所示出且在以下所描述的方法来分析这些信号以监控油箱中的当前体积并观察其是否改变。监督系统5连接至用户接口8，用户接口8可以以其最简单的方式而采用警报灯和/或警报蜂鸣器的形式。监督系统5还可以连接至车辆的控制系统或构成车辆的控制系统的一部分。

无论在各个车辆中油箱的大小或几何结构如何，该方法都可用。必须首先执行校准以确定多个的测量值对应于油箱中多少的实际体积。校准表10基于这个校准被编制并被存储在监督系统5中。从液位传感器2发送参考信号，例如以对应于在具体油箱中一定体积的电压的形式。通过例如在校准表10中接近参考信号的电压值之间线性插值来计算对应于该参考信号的液压油体积。许多连续的体积值被存储在监督系统5中。这些值代表随时间的油体积变化。此后从存储的这些体积值通过求导计算出体积变化率13。

用于估计液压油箱中的体积的传统方法的问题是：当车辆处于操作中时，即，当车辆正在移动或它的重要部分(诸如平台/箱或铲斗)正在被操纵中因而油在油箱中飞溅时，传统方法不能提供可靠的值。因而在油箱1中有三个隔板(bulkheads)以抑制飞溅并帮助进入的温热的油在它经由液压泵返回到工作车辆的液压系统之前与油箱中较冷的油混合。根据本发明的方法使得甚至当车辆在操作中时也可以可靠地测量油箱中的体积。这通过油箱中的液位传感器连续地发送电压信号20(例如每秒钟二十个测量值)用于根据图2中的方法进行分析来实现。这可以通过，例如，监督单元每秒钟二十次地读取来自传感器2的信号来完成。通过测量的电压值和体积之间的关系来对信号20和校准表10进行比较，由此在监督单元中在插值计算之后获得当前体积的值。体积信号21在第一低通滤波器11中滤波。一种可替代的或补充的可能性是，测量值是从传感器2直接低通滤波的。低通滤波后的体积信号22被保存一定时间，例如十秒。此后根据在时间间隔23中的测量值来计算伪微分(pseudo derivative)13，即，测量体积值12的曲线的斜率。伪微分13因此给出了油箱中在该时段上的体积变化率24。体积变化率24的值依照其次序在第二低通滤波器14中被滤波。最后，执行低通滤波的体积变化率25和阈值的比较15。阈值是可设置的参数30。如果该体积减少得比该阈值快，则警报16被发送至驱动器，例如以声信号或光信号的形式。

这两个不同的低通滤波步骤取决于车辆是处于动态还是静态中来利用不同的参数26，因而使滤波适应于车辆是处于操作中还是静止不动。在动态中执行更严格的滤波。当车辆正在移动或液压缸处于运动中时，车辆处于动态中。要使车辆被认为已经回复到静态，它必须已经静止不动并且液压缸必须已处于它们在定时锁(time lock)期间(即，由定时器17调节的一定时间)的初始位置。定时锁的长度是可设置的参数29，其可以适于普遍的环境。定时器17使用车辆速度27的值和液压缸28的位置来确定车辆的状态是静态还是动态。车辆油箱中的体积还取决于液压缸所处的位置。当缸6处于运动中时，油被使用并且油箱中的体积变化。当缸6完全伸展至最外侧回复位置时缸使用油最多，并且它越靠近初始位置使用油越少。监督系统5接收关于缸6所处的位置的信息并用该信息来确定油箱1中的额定体积。油箱中的油体积被缸6的运动所改变。该方法在计算独立于缸运动的额定体积变化率时将此考虑进去。这使得可以以一种意想不到的可以表示泄露的方式检测体积减少。在静态下，不考虑缸的位置，这是因为它们不会变化。一种将缸的位置结合到额定体积变化率计算中的可替换方式可以是使体积变化率的阈值随着缸的位置而变化。

根据本发明的方法，由此体积信号被低通滤波两次，这两次分别在计算伪微分之前和之后，有效地滤除了信号中的干扰。结果是，如果发生了泄漏，则表示油漏出的迹象可以在早期阶段被拾取。由于例如油箱中的飞溅而引起的信号中的干扰(其导致偏差值)因此对估计出的体积值有更小的影响，并且不会在体积变化率计算中引起误导性的结果。

车辆所在地点的状况可能变化很大：例如它可以是狭窄的采矿隧道或者地面以上的开放空间。因此难以确定通用的措施来满足液压系统中出现泄漏时的工作车辆的多个不同场景。在狭窄的采矿隧道中车辆能够被驾驶离开比自动熄灭并静止不动(这将使司机冒着被封闭入矿井的风险或可能使另一车辆无法驶入该隧道)可能更重要。因此在液压油的任何泄漏中，司机只接收以信号(例如可以是声信号或光信号)的形式的警报。不会自动采取其它措施，并且是司机确定车辆应该前进还是立刻停止。

描述的实施例只应当被视为本发明的可能形式的实例。在权利要求范围内可以出现其它形式。

Claims (8)

1.一种用于对诸如采矿装载机或采矿卡车的工作车辆的液压系统中的泄漏进行检测的设备，该液压系统包括：

·用于液压油的油箱(1)，

·诸如液压缸(6)的液压工作装置，所述液压工作装置能通过所述液压油起作用并且适于操纵所述工作车辆中的诸如铲斗或平台/箱的装置，

·导管(7a，7b)，所述导管将所述液压工作装置(6)连接至所述油箱(1)，

用于对泄漏进行检测的设备包括：

·监督系统(5)，以及

·液位传感器(2)，所述液位传感器被布置在所述油箱(1)中并为了发送信号的目的而连接至所述监督系统(5)并且适于为所述监督系统提供测量信号(20)，所述测量信号表示所述油箱中的当前液压油体积，

当所述车辆移动或所述车辆的工作装置(6)中的任何工作装置正被使用时，所述工作车辆还被称为基本上处于动态中，而当所述车辆静止不动并且所述车辆的工作装置不是正被使用时，所述工作车辆还被称为基本上处于静态中，其特征在于所述液位传感器(2)适于当所述车辆处于动态中时连续或者以规则的短时间间隔进行操作，并且所述监督系统包括：

·校准表，具有对应于多个测量信号值的多个体积值，

·计算算法，用于根据当前测量信号值计算当前体积值以及用于存储由此计算出的一系列体积值，

·用于根据存储的所述体积值计算体积变化率并将所述体积变化率与一定阈值(15)进行比较以检测所述液压系统中的任何泄漏的装置，

·用于对来自所述液位传感器(2)的信号和/或对由所述信号所引起的来自所述监督系统的计算的偏微分结果进行低通滤波的装置(11，14)。

2.根据权利要求1所述的用于检测泄漏的设备，其特征在于所述监督系统(5)包括用于计算额定体积变化率的装置，该设备在所述动态中适于以与工作装置的位置相关的方式进行计算以及如果所述额定体积变化率超过一定阈值则发出警报，其中所述额定体积变化率超过一定阈值表示在所述液压系统中存在泄漏。

3.根据权利要求1或2所述的用于检测泄漏的设备，其特征在于所述用于低通滤波的装置(11，14)适于取决于所述车辆处于动态或静态中而使用不同参数。

4.根据上述权利要求中任一项所述的用于检测泄漏的设备，其特征在于所述用于低通滤波的装置(11，14)不仅适于对来自所述液位传感器(2)的信号(20)和/或计算出的体积信号(21)进行滤波还适于对计算出的体积变化率(24)进行滤波。

5.一种诸如采矿装载机或采矿卡车的工作车辆，包括根据上述权利要求中任一项所述的用于检测泄露的设备。

6.一种用于对诸如采矿装载机或采矿卡车的工作车辆的液压系统中的泄漏进行检测的方法，该液压系统包括：

·用于液压油的油箱(1)，

·诸如液压缸(6)的液压工作装置，所述液压工作装置能通过所述液压油起作用并且适于操纵所述工作车辆中的诸如铲斗或平台/箱的装置，

·导管(7a，7b)，所述导管将所述液压工作装置(6)连接至所述油箱(1)，

·监督系统(5)，以及

·液位传感器(2)，所述液位传感器被布置在所述油箱(1)中并为了发送信号的目的而连接至所述监督系统(5)并且适于为所述监督系统提供测量信号(20)，所述测量信号(20)表示所述油箱中的当前液压油体积，

当所述车辆移动或所述车辆的工作装置(6)中的任何工作装置正被使用时，所述工作车辆还被称为基本上处于动态中，而当所述车辆静止不动并且所述车辆的工作装置不是正被使用时，所述工作车辆还被称为基本上处于静态中，

其特征在于所述液位传感器(2)适于当所述车辆处于动态中时连续或者以规则的短时间间隔进行操作，并且所述方法包括以下步骤：

·根据当前测量信号值和校准表来计算当前体积值，所述校准表包括对应于多个测量信号值的多个体积值，

·存储一系列如此计算出的体积值，

·根据存储的所述体积值来计算体积变化率，

·将所述体积变化率与一定的阈值(15)进行比较以检测液压系统中的任何泄漏，

·对来自所述液位传感器(2)的信号和/或对由所述信号所引起的来自所述监督系统的计算的偏微分结果进行低通滤波(11，14)。

7.根据权利要求6所述的用于检测泄漏的方法，其特征在于使所述监督系统(5)计算额定体积变化率，并且在所述动态中使所述监督系统计算与所述工作装置的位置有关的所述额定体积变化率，并且如果所述额定体积变化率超过了一定阈值则还使所述监督系统发出警报，其中所述额定体积变化率超过一定阈值表示在所述液压系统中存在泄漏。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于取决于所述车辆处于静态或动态中而使用不同的滤波常数来进行所述低通滤波(11，14)。

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