CN101865181A - 舞台驱动应用的液压系统自动诊断系统 - Google Patents

Abstract

舞台驱动应用的液压系统自动诊断系统，一种能够自动诊断舞台液压驱动系统故障的传感器-单片机系统。他采用压力、流量传感器采集液压系统内各回路、支路的物理参数，参数交由单片机处理后得出故障代码，通过人机交互界面指示维修者故障类型和位置并给出维修建议。

Description

舞台驱动应用的液压系统自动诊断系统

所属技术领域

本发明专利涉及一种舞台驱动应用的液压系统的检测、诊断装置，能自动检测液压系统内各回路的压力、流量参数并迅速判断故障所在位置和类型，并给出相应的维修指导。

背景技术

随着人民群众生活水平的不断提高，人们对舞台演出的艺术效果也有了更高的追求，这种背景下，为了丰富舞台演出效果，能够提供舞台升降、旋转效果的液压系统得到越来越广泛的应用。相对于丝杠螺母副、钢丝绳、齿轮齿条等纯驱动形式，液压系统的优点是对基坑深度要求低，运行平稳，无需减速机构即可提供大升力，但于此同时也存在一定的不足----发生故障时诊断困难，耗时费力。液压系统出现故障时首先要进行必要的测量，最关键的参数是压力和流量，测量时需要用到压力表、流量计。首先测量相关回路输入端的压力、流量参数，再根据系统逻辑结构和流体力学知识计算得出各段分支路中应有的理论压力和流量。然后结合故障现象，根据经验判断出若干个潜在的故障模式，再针对每个潜在故障模式进一步的测量。此时为了得到更多的数据来支持经验判断，往往要对相关回路的多个点进行测量，这就需要多次安装压力表或流量计，而压力表和流量计都是介入式测量，安装费时费力，有时甚至需要多次开放系统、排干液压油、排查、再加注液压油、试运等。

综上所述，传统的诊断方法需要有经验的维修人员多次测量、甚至多次开放系统才能诊断出具体的故障类型和位置。这个过程中人力、物力消耗大，更主要的是维修时间存在着极大的不确定性。而随着舞台艺术表演的日益发展、竞争日趋激烈，这种不确定性无疑将阻碍舞台液压系统的推广和发展。

发明内容

为了克服液压系统故障不易排查的问题，本发明专利构建一个传感器-单片机测试系统，在不开放液压系统的情况下，通过预装在各回路的传感器实时读取各回路内部的压力、流量数据，再应用单片机技术处理得到的数据，自动判断出故障类型以及故障位置，第一时间为维修人员提供指导，从而减少维修的时间，为舞台演出提供更可靠的保障。

本发明专利解决该问题采用的技术方案是：在液压系统回路内部预装液体压力、流量传感器(或使用内置压力或/和流量传感器的液压元器件数量为1件/2件)，通过接线将传感器侦测到的数值实时传递给外部的单片机，并同时将数据存储在Flash存储器中供调用。单片机内部诊断程序是根据液压系统的物理结构编制的，不同的液压系统对应不同的诊断程序，整个程序能完整的模拟液体压力、方向、流量在液压系统内的变化方程。当给定一组输入数据时(如液压泵输出压力、电磁阀位置、节流阀的开度)单片机就能够计算出各个回路理论的压力值和流量值(如执行端液压缸进口压力、流量)，再将理论值和传感器传回的实时监测值比对，发现偏差超出设计范围时视作异常，并将差值通过LED屏(或液晶显示器)显示出来。维修人员看到差值后可检索预先编制的错误代码手册，很快得到相应的潜在故障模式、检查方法以及针对性的维修指导，从而大大简化了诊断、维修过程。

本发明专利的有益效果是：利用传感器、单片机技术实现了液压系统无损故障诊断、报警，通过显示屏第一时间给出维修指导，提高了诊断速度和维修针对性，缩短了故障解决时间，为舞台表演提供有力保障。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是液压原理图以及监测点位置描述。

图1中：1.双联油泵  2.泄压阀A  3.换向阀A  4.换向阀B  5.换向阀C  6.换向阀D  7.换向阀E8.调速阀A  9.调速阀B  10.调速阀C  11.调速阀D  12.单向阀A  13.单向阀B  14.单向阀C  15.单向阀D  16.单向阀E  17.单向阀F  18.单向阀G  19.单向阀H  20.泄压阀B  21.大流量泵  22.单向阀I  23.单向阀J  24.换向阀F  25.换向阀G  26.泄压阀C  27.换向阀H  28.泄压阀D  29.过滤网  30.液压缸A  31.液压缸B  32.液压缸C  33.液压缸D。

具体实施方式

舞台升降时：舞台上升时，电磁铁YA6得电，升降回路升压，大流量泵21输出的液压油分别通过换向阀4～7再经四个单向阀12～15进入四个液压缸无杆腔，产生推力，克服舞台重量和导轨副摩擦推动舞台上升。因液压缸尺寸较大，舞台上升速度较慢，为减少液压元件的数量，保障系统的可靠性，不设置调速元件而采取由油泵和液压缸尺寸予以直接保证的设计方案；当舞台停止上升或到达最大行程时，电磁铁YA6失电，换向阀25处于左位，主回路卸压。由于单向阀12～15锁死，舞台停止在锁死位置；舞台下降时，电磁铁YA5、YA6得电，系统控制回路升压，高压油进入单向阀12～15的先导控制阀，将液控单向阀打开，同时YA1-YA4得电，换向阀4-7接油箱，舞台依靠自重下降。下降速度可由调速阀8～11调定。

舞台旋转时：考虑到施工现场场地有限，为节约空间，提高效率，舞台液压系统普遍采用了双联式油泵。大流量泵用于驱动舞台升降，小流量泵用于驱动液压马达带动舞台旋转。两种运动可以独立控制，互不干涉。油泵启动时，通过换向阀27卸压；需要控制舞台正向旋转时，电磁铁YA9、YA7得电，换向阀24处于左位。高压油经阀24进入液压马达驱动其回转，通过马达输出轴齿轮与齿圈传递舞台以驱动力矩。若YA9、YA7得电，则马达驱动舞台反转。单向阀22、23和泄压阀26组成液压马达过载保护回路。平衡控制：为使四个液压缸产生相同的推力，系统中采用四个单向阀16～19将四条支路隔离开，然后用一个泄压阀20进行压力控制，保证各支路设定压力相同。由于系统庞大，仅选取液压缸30所在的回路来说明。在该回路内的12个点预装压力传感器和流量传感器，并分别编号为PSa，Psb...PSl，FSa，FSb～FSl，并将此24个传感器接通到单片机相应的管脚，读取测量值。当电磁铁YA6得电，系统开始驱动舞台上升时，PSa的压力值即为液压泵输出值，FSa为液压泵输出流量。

下面模拟上升过程中传感器读数异常来说明潜在故障模式的分析过程：

若测得PSb值远小于PSa，且其他监测点压力值钧接近PSb，则可判定换向阀24存在故障，首先建议检查电磁铁YA6的接线，如接线无异常，建议整体更换换向阀24；若PSd～f的值相等，PSg～l的值相等，且PSd远小于PSg，则可判定换向阀4存在故障，未能完全换向，建议首先检查换向阀4的电磁铁接线或更换换向阀；若d、e、f检测点的流量值FSd～f明显小于FSg～l，且液压缸30升起速度慢，则可判定监测点c和监测点f之间的回路存在堵塞，可首先建议检查液压油箱过滤网，如有污物及时更换滤网，之后排查容易发生此类故障的单向阀12，尝试往复升降，如仍不能排除，建议打开系统检查、更换单向阀。若各监测点压力值正常(都等于PSa)，但流量FSf明显小于FSe，液压缸30抬升速度较其他液压缸慢，则可判定单向阀12发生渗漏，建议检查单向阀接口是否有液压油渗出，如有请及时封堵。若FSa，FSb流量较大，FSc～l2流量钧为负，且压力PSa～l钧迅速下降，则可判定为系统过载，过载保护泄压阀29已经自动开启。建议检查舞台负载是否超重或偏压。以此类推，通过单片机比对，将比对结果生成错误代码，再由LED界面将错误代码显示给操作者。可以通过错误代码手册将各种异常情况归类，方便检索，提供相应的快速诊断检修指导，维修人员将在错误代码手册中查找到相应的解释和处理意见，实现舞台液压系统的故障快速诊断维修。

Claims (6)

1.一种舞台应用的液压驱动系统故障自动诊断系统，其特征是：采用传感器技术测量液压系统内部压力或流量值，通过接线实时传递给单片机，对比理论值后由LED显示差值。

2.根据权利要求1所述的一种舞台应用的液压驱动系统故障诊断系统，其特征是：用传感器技术测量液压系统内部压力或流量值，是指在液压回路内预置压力传感器或流量传感器。

3.根据权利要求1或2所述的一种舞台应用的液压驱动系统故障诊断系统，其特征是：液压元器件内置压力传感器或/和流量传感器。

4.根据权利要求1或3所述的一种舞台应用的液压驱动系统故障诊断系统，其特征是：液压元器件内置压力或/和流量传感器的数量为1个/2个。

5.根据权利要求1所述的一种舞台应用的液压驱动系统故障自动诊断系统，其特征是：压力或流量传感器将测得的值转化为模拟电压值返回给单片机。

6.根据权利要求1所述的一种舞台应用的液压驱动系统故障自动诊断系统，其特征是：单片机读取Flash存储器中的理论值用于同实测值比较。

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