CN102691696A

CN102691696A - 使用瓦特计来确定液压流体参数

Info

Publication number: CN102691696A
Application number: CN2012100934727A
Authority: CN
Inventors: M·伦克尔
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2032-03-23
Also published as: US8812264B2; US20120245894A1; EP2518455A2; EP2518455B1; EP2518455A3; CN102691696B

Abstract

本发明涉及使用瓦特计来确定液压流体参数。本文公开了一种使用瓦特计(150)来确定液压流体参数的方法。在一方面，控制器(155)使用瓦特计(150)测得的电功率来确定对液压泵单元(105)输送给液压流体消耗装置(200)的液压流体输送的功率和液压泵单元(105)输送给液压流体消耗装置(200)的液压流体的体积流率。

Description

使用瓦特计来确定液压流体参数

技术领域

本发明大体涉及液压系统，并且更具体而言，涉及使用瓦特计连同液压泵单元来获得电功率量度，以便于控制器使用该电功率量度来确定液压流体参数。

背景技术

在广泛的应用范围中使用液压系统，例如液压泵单元。用于液压压头、液压促动式阀和起重液压系统的流体动力供应是其中部署了液压泵单元的几个实例。典型的液压泵单元包括通过控制阀将加压液压流体从罐供应到促动器的马达驱动式泵。因为典型的液压泵单元可传输大力量的高度加压的液压流体，所以难以获得准确的流率读数。没有准确的流率读数，用于确定液压流体参数和对这些液压泵单元执行诊断的能力被削弱。

发明内容

在本发明的一方面，提供了一种系统。该系统包括：液压流体消耗装置；对液压流体消耗装置提供液压流体的液压泵单元；测量液压泵单元的电功率消耗的瓦特计；以及控制器，其使用瓦特计测得的电功率来确定液压泵单元输送给液压流体的功率和液压泵单元输送给液压流体消耗装置的液压流体的体积流率。

在本发明的另一方面，提供了一种液压系统。该液压系统包括：至少一个液压流体消耗装置；电动马达；由电动马达驱动的泵单元，其对该至少一个液压流体消耗装置提供液压流体；控制泵单元对该至少一个液压流体消耗装置的液压流体的供应的阀；瓦特计，其在泵单元对该至少一个液压流体消耗装置提供液压流体时测量电动马达的电功率消耗；以及控制器，其根据瓦特计测得的电功率来确定泵单元输送给液压流体的功率和泵单元输送给该至少一个液压流体消耗装置的液压流体的体积流率。

附图说明

图1是示出了根据本发明的一个实施例的液压系统的示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的、与图1中描绘的控制器通讯的许多液压流体消耗装置的更详细的视图；

图3是根据本发明的一个实施例的、图2中描绘的液压流体消耗装置中的一个的更详细的视图；

图4是示出了根据本发明的一个实施例、根据瞬时功率量度来确定输送给液压流体消耗装置的液压流体的体积流率的曲线图；

图5A-5C示出了描述根据本发明的一个实施例的、与获得关于图1中描绘的液压系统的诊断相关联的工序操作的流程图；以及

图6-7是在利用根据本发明的一个实施例控制器时可对操作者呈现的屏幕显示的实例。

部件列表

100液压系统

105液压泵单元

110泵单元

115电动马达

120联接件

125罐

130线路

135线路

140线路

145线路

150瓦特计

155控制器

160通讯网络

200液压流体消耗装置

201液压流体消耗装置

202液压流体消耗装置

205液压流体消耗装置

300液压缸体

305缸体底部开口

310室

315控制阀

320缸体头

325杆

330压头

335止动环

340回动弹簧

345阀

400曲线图

500-556流程图操作

600图

700图

具体实施方式

本发明的各种实施例涉及使用瓦特计连同液压泵单元来获得液压系统的电功率量度。控制器使用电功率量度来确定液压系统的液压流体参数。这些液压流体参数可用来在稳态运行期间获得对液压泵单元和连接到泵单元上的液压流体消耗装置的诊断。可根据瓦特计的电功率量度来确定的液压流体参数的实例包括液压泵单元输送给液压流体的功率和输送给液压流体消耗装置的液压流体的体积流率。可根据液压流体参数获得的诊断的实例包括确定液压流体消耗装置何时需要液压流体流、确定液压流体消耗装置需要液压流体流的时间量、确定液压泵单元供应给液压流体消耗装置的液压流体的量、功率和能量对时间的关系的图，以及液压流体消耗装置的转换速率(slew rate)。

本发明的各种实施例的技术效果包括液压泵单元和液压流体消耗装置的改进的诊断。可通过定位成距液压泵单元和液压流体消耗装置一定距离的计算系统(例如主控制器)来远程地促进这样的诊断，或者可通过由位于泵单元和流体消耗装置附近的装置操作者操作的便携式人界面机器装置来促进诊断。改进的诊断会减少故障排除时间，并且在执行所规定的工序操作中提高液压泵单元和液压流体消耗装置运行的可用性。

参照附图，图1是示出了根据本发明的一个实施例的液压系统100的示意图。液压系统100包括液压泵单元105，液压泵单元105包括由电动马达115沿着负荷联接件120驱动的泵单元110。罐125包含液压流体，泵单元105抽取液压流体，并且分别沿着线路130和135将其作为加压流体而输送给液压流体消耗装置200和/或液压流体消耗装置205(在图1中阀表示为阀)。如本文所用，液压流体消耗装置200表示可由过程控制器控制的装置或可通知控制器它在消耗液压流体的装置。前者可为通过填充定位大型阀的阀杆的液压压头来打开较大的阀的液压阀控制器。后者典型地是手控阀上的限位开关或自动双向阀上的、操作机器的液压压头的线性可变位移变换器(LVDT)。如本文所用，液压流体消耗装置205表示不受过程控制器的主动控制的装置。但是，这不意味着随时间的变化这些液压流体消耗装置是固定的。在一个实施例中，液压流体消耗装置205可表示通过促动器、高压填料密封件的层流泄漏，或者疏忽的管道泄漏。

在其使用之后，液压流体分别通过线路140和145从液压流体消耗装置200和/或液压流体消耗装置205返回到罐125。为了阐明与本发明相关联的各种实施例，以下描述与将加压液压流体输送给液压流体消耗装置200以及从液压流体消耗装置200中输送出加压液压流体有关。

在一个实施例中，液压泵单元110可为具有含有活塞的旋转缸体的旋转斜盘泵，其中弹簧将活塞推靠在相对于缸体成角度地定位的固定的旋转斜盘上。在运行中，活塞在旋转的一半期间吸入流体，并且在另一半期间推出流体。在一个实施例中，如图1中示出的那样，泵单元105可为可变排量的压力自调节类型的旋转斜盘泵。可变排量的压力自调节类型的旋转斜盘泵具有控制臂，该控制臂控制旋转斜盘的角度，并且从而根据规定的压力设定点来控制活塞的运行。旋转斜盘的最大角度设定确定在泵旋转一圈时可泵送的最大流体。因而最大流率由被马达驱动的泵的最大角度和每分钟转数确定。

在一个实施例中，电动马达115可为可采取感应马达(例如交流(AC)电动马达)的形式的工业马达。例如，电动马达115可为单向马达或三相马达。电动马达115将泵单元110驱动到促进从罐125中抽取液压流体以及沿着线路130对液压流体消耗装置200进行输送的足够的压力。作为一个实例，对于用于涡轮的阀控制供应，对液压流体消耗装置200进行输送的典型的压力可在大约1600磅力每平方英寸表压力(psig)至大约2400psig的范围中，而对于轴承起重液压系统，压力可为大约3300psig。

在具有液压流体消耗装置200的液压泵单元105的运行期间，在泵单元110沿着线路130对液压流体消耗装置200提供加压液压流体时，瓦特计150测量电动马达115所消耗的电功率。在一个实施例中，瓦特计150通过通讯网络160将电功率量度传输给控制器155。如下面更加详细地阐明的那样，控制器155可使用来自瓦特计150的电功率量度来确定泵单元110输送给液压流体的功率和泵输送给液压流体消耗装置200的液压流体的体积流率。另外，如下面更加详细地阐明的那样，控制器155可在稳态运行期间根据输送给液压流体的功率和液压流体的体积流率来确定对液压流体消耗装置200、电动马达115和泵单元105的诊断。

在一个实施例中，瓦特计150可为独立的装置，或者它可结合在用来保护工业马达不失效的现代智能马达控制器内，例如马达保护系统(例如马达继电器、仪表、马达控制中心等)。如本领域中众所周知的那样，这些马达保护系统大体提供对抗包括下者的状况的保护：失衡的负荷、过高的过电流故障、欠电压状况、过电压状况、机械堵塞和负荷损失。另外，这些马达保护系统可获得数据量度，例如电流、电压、频率、功率和无功功率(var)，并且通过通讯网络160将它们传输给控制器155。可与瓦特计150结合的、在商业上可获得的马达保护装置的一个实例是GE Multilin出售的469马达管理继电器。本领域技术人员将认可，存在这样的其它在商业上可获得的马达保护装置：它们执行类似于可在本文描述的实施例中使用的469马达管理继电器的功能和产生类似的信息。

在一个实施例中，控制器155可结合在定位成距液压泵单元105和液压流体消耗装置200一定距离的主控制器(例如主计算系统)内。在另一个实施例中，控制器155可被嵌在可由位于液压泵单元105和液压流体消耗装置200附近的装置操作者使用的便携式人界面机器装置内。不管实施如何，控制器155都能够通过通讯网络160与图1中示出的所有元件(即泵单元110、电动马达115、罐125、液压流体消耗装置200和205以及瓦特计150)通讯。

本领域技术人员将认可，系统100仅是示意性的，而且可存在额外的元件，但是，为了简单地示出本发明的各种实施例，没有在图1中示出这些元件。例如，本领域技术人员将认可，液压泵单元105可具有其它元件，例如用以保护滑动部件不受摩擦以及保护压力控制孔口不受阻塞的过滤器、用以控制加压液压流体的流量的控制阀、用以促进流体的输送的歧管、蓄能器、传感器和换能器(例如电流传感器、电压传感器、温度传感器)等。另外，本领域技术人员将认可，系统100中的元件可具有比图1中示出的量更多的构件。例如，可存在不止一个马达/泵罐组(例如前导原动机和滞后原动机)和伴随的瓦特计来输送液压流体。另外，可存在多个接收加压液压流体的液压流体消耗装置(例如参见图2)。

图2是通过通讯网络160与控制器155通讯的多个液压流体消耗装置的更详细的视图。如图2中显示的那样，在图1中被描绘成一个元件的液压流体消耗装置200包括N个液压流体消耗装置(即201、202、...N)。如上面提到的那样，液压流体消耗装置200可为由过程控制器控制的装置或可通知控制器它正在消耗液压流体的装置。在关于图2-3所描述的实施例中，液压流体消耗装置200是用于控制阀的定位促动器。如下面关于图3所阐明的那样，这些定位促动器使用泵单元110从罐125中抽取的高压油(即加压液压流体)来填充包含促动器杆的正圆形液压缸体。这个杆驱动阀的杆，以打开和关闭它，以控制过程流体。控制阀的这些定位促动器具有广泛的用途。这些定位促动器的用途的非限制性实例包括建筑装备、起重机和无数其它制造用途。不管应用如何，加压液压流体的最终用途是通过用一定体积的流体使压头移位来移动压头。

如图2中显示的那样，液压流体消耗装置200可通过通讯网络160来与控制器155通讯，因为它们是或者由控制器控制的类型的流体消耗装置，或者能够与控制器通讯以通知控制器它对液压流体的消耗的类型。在一个实施例中，控制器155对各个液压流体消耗装置200分配表明促动器在或不在消耗油的变量。如本文所用，分配的变量称为控制阀活动(CVM)变量。对于其中控制器155控制液压流体消耗装置200如何消耗液压流体的情形，CVM可具有0或1的值。具有等于0的值的CVM表明这样的情况，即控制器155命令液压流体消耗装置不消耗液压流体，而具有等于1的值的CVM则表明这样的情况，即控制器155命令流体消耗装置消耗流体，以移动促动器杆。对图2应用这个命名法，对各个液压流体消耗装置(促动器)i分配控制器155所提供的变量CVM_i，其中i等于1、2、...N，变量CVM_i等于0或1，这取决于控制器是否已经命令流体消耗装置消耗液压流体。

图3是根据本发明的一个实施例的、图2中描绘的液压流体消耗装置(促动器)200中的一个的更详细的视图。如图3中显示的那样，液压流体消耗装置200包括具有缸体底部开口305的液压缸体300，其中从泵单元110输送出的加压液压流体可通过控制阀315进入缸体的室310。液压缸体300进一步包括缸体头320，具有压头330的杆325构造成根据流体的转移来在室310内移动通过缸体头320。具体而言，液压流体响应于控制阀315容许有流体流而进入缸体底部开口305。最后，液压流体朝缸体头320压挤压头330。如图3中显示的那样，液压流体在室310中填充对应于长度X的量。止动环335设定压头移动到右边的最大程度和可包含在室310中的液压流体的最大长度Xmax。杆325的位置在图3中由长度Y表示。

图3进一步显示了液压缸体300进一步包括回动弹簧340，当阀345打开以容许室310内的液压流体清空且返回到罐125时，回动弹簧340将使X具有长度零。鉴于液压缸体300的这个构造，被转移的液压流体的体积与压头移动的长度有关，并且可由以下关系表示：

ΔVolume＝Area×Length，其中 (1)

Area是液压缸体300的内部面积，而Length是压头330被流体移置的长度。

基于液压缸体300在消耗液压流体(即使用流体来使压头330在室310内移动)或不在消耗流体(即将流体从室310中清空到罐125中)，控制器155将对阀315和345分配0或1的CVM变量值。在图3中示出的实例中，由于阀315容许液压流体流进入缸体底部开口305中，并且阀345被关闭，以防止流体返回到罐125，所以控制器155对阀315分配CVM值1，以及对阀345分配CVM值0。

回头参照图1，在泵单元110将加压液压流体输送给液压流体消耗装置200，瓦特计150测量电动马达115所消耗的电功率，并且通过通讯网络160将这个信息传输给控制器155。控制器155使用来自瓦特计150的电功率量度来确定泵单元110输送给液压流体的功率和输送给液压流体消耗装置200的液压流体的体积流率。这些液压流体参数的确定以以下等式为基础，以下等式描述了关于泵输送给液压流体的功率的关系：

Pfluid＝0.435×Preg×Q，其中 (2)

Pfluid是输送给流体的以瓦特为单位的功率，0.435是从psig×加仑/分钟到瓦特的换算因子，Preg是跨过泵的以psig为单位的经调节的压力，而Q是以加仑每分钟(GPM)为单位的体积流率。对于本发明的各种实施例，本文假设Preg是恒定的。因此，输送给流体的功率Pfluid与体积流率Q成比例。

为了确定输送给流体的功率(Pfluid)，控制器155可利用与电动马达115和泵单元110相关联的效率曲线。本领域技术人员将理解，与电动马达和泵单元相关联的效率曲线典型地在这些物品的厂商所提供的文件中提供。注意，典型地假设泵效率是泵的恒定的体积效率。在本发明的实施例中，与电动马达115和泵单元110相关联的效率曲线可由控制器155以电子的方式存储(例如在查找表中)和取回。由于能够获得与电动马达115和泵单元110相关联的效率曲线，控制器155能够根据瓦特计150所提供的电功率量度来确定机械功率，以及根据机械功率来确定流体功率(Pfluid)。然后控制器155可根据流体功率(Pfluid)来确定体积流率(Q)。以上确定由以下等式表示：

Pmech＝Pelec*η_m(Pelec)，其中 (3)

Pmech是以瓦特为单位的估计机械功率，Pelec是来自瓦特计的以瓦特为单位的马达功率读数，而η_m是作为十进分数的马达效率，以及

Pfluid＝Pmech*η_p，其中 (4)

η_p是泵体积效率。

对等式2、等式3和等式4使用基本代数学得出以下关系：

Q＝Pelec*η_m(Pelec)*η_p/(0.435*Preg) (5)

因此，现在在来自瓦特计150的实测电功率和输送给液压流体消耗装置200的液压流体的体积流率之间存在简单的线性比例关系。

用等式1-5，控制器155能够根据瓦特计150所获得的功率量度来确定泵单元110输送给液压流体的功率和输送给液压流体消耗装置200的液压流体的体积流率。图4示出了功率量度关于液压流体消耗装置200所经历的表明装置在消耗流体时的状态和装置不在消耗流体时的状态的某些事件的时间。具体而言，图4是显示了在液压流体消耗装置200在消耗流体和不在消耗流体时从瓦特计150中获得的功率量度的典型的功率曲线对时间的关系的曲线图400。如图4中显示的那样，y轴表示从瓦特计150中产生的以瓦特为单位的瞬时功率读数Pnow，而x轴则表示以秒为单位的时间。底限功率水平Pfloor表示从泵单元110中抽取的功率为最小时的流水平。当瞬时功率读数Pnow处于底限功率水平Pfloor时，则这是液压流体消耗装置200不在消耗流体的指示。因此，控制器155对液压流体消耗装置200分配CVM变量值0。本领域技术人员将理解，存在建立Pfloor的底限读数的多种统计方法。建立Pfloor的底限读数的一个实例是通过在所有CVMi变量均等于0的时段里对功率量度取平均值。

还在图4的曲线图400中显示了触发功率水平Ptrig。触发功率水平Ptrig限定抽取的大于Pfloor的、表示事件(即液压流体消耗装置200开始消耗流体)的发生的最小功率。触发功率水平Ptrig可由操作者人工地设定，或者通过使用相对于Pfloor的统计偏差(例如底限读数的+3标准偏差)来以统计的方式建立。不管使用哪种方法，应当设定与表示在系统100中可出现的一般噪声的任何水平有区别的触发功率水平Ptrig。

如图4中显示的那样，在t1时间处发生事件(例如液压流体消耗装置的阀打开)，因为Pnow读数从Pfloor处的A至B的稳定水平跳到Ptrig水平之上，以及随后到达水平C。这是泵单元105正在对液压流体做功的指示，因为阀或液压流体消耗装置200正容许流体流动。流体消耗事件在时间t2处结束，因为控制器155已经确定液压流体消耗装置200消耗了足够量的流体(即液压缸体的压头和杆在恰当地定位的位置处)。如图4中显示的那样，在事件即将结束时，Pnow从水平C下降到水平D，以及然后经过Ptrig下降到水平E，一旦事件已经结束，水平E就在Pfloor处。

正是在事件在t1处的开始和事件在t2处的结束之间的这个时间期间，控制器155根据等式1-5中所体现的概念来确定泵单元105输送给液压流体的功率和输送给液压流体消耗装置200的液压流体的体积流率。图4的曲线图400提供了关于控制器155在其确定输送给液压流体的功率和体积流率时所希望使用的在t1和t2之间的时间范围内的功率量度的区域的指示。具体而言，为图4中带网状线的区域的Pnet是控制器155所关注的区。Pnet表示消耗的增量功率，并且等于Pnow减Pfloor。本领域技术人员将认可，当试图估计通过打开与液压流体消耗装置200相关联的阀而抽取的液压流体时，泄漏所抽取的功率水平OA不受关注。另外，本领域技术人员将认可，曲线图中的总区域t1-t2-E-D-C-B捕捉了泄漏功率OA和增量功率两者，Pnet(t)＝Pnow-OA。

假设其它条件均相同(即在所有情况(泄漏、摩擦、游隙)保持相等的情况下，相信来自瓦特计的功率量度在t1时间发生之前将是相同的，并且在t2时间发生之后是相同的)，控制器155能够逼近带网状线的区域(由BCDE包围的区域)。这提供了根据Pnet来确立净流率的能力，Pnet是实时功率Pnow和底限功率Pfloor的差。因此，净流率表示为：

Flow Rate＝Qnow-Qfloor，其中 (6)

Qnow是在Pnow处的流率，而Qfloor是泵在Pfloor处的流率。将Qnow和Qfloor插入等式5中得到：

Qnow＝Pnow*η_m(Pnow)*η_p/(0.435*Preg) (7)

Qfloor＝Pfloor*η_m(Pfloor)*η_p/(0.435*Preg) (8)

通过将等式7和8代入等式6中，流率可表示为：

Flow Rate＝[Pnow*η_m(Pnow)-Pfloor*η_m(Pfoor)]*η_p/(0.435xPreg) (9)

从t1至t2被泵12转移的流体的净体积是区BCDE所表示的区域。流体的净体积表示为：

Vnet＝Integral(t1至t2)(Flow Rate*dt) (10)

通过用等式9代替Flow Rate，Vnet可表示为如下：

Vnet＝Integral(t1至t2)(dt*(Pnow*η_m(Pnow)-Pfloor*η_m(Pfloor))*η_p/(0.435x Preg) (11)

因此，根据等式1-11显而易见的是，净功率与净流量成比例。因此，带网状线的区BCDE所包围的能量也是在Preg的压差下被泵单元110转移的液压流体的体积。通过恒定的压力Preg而增大流体的体积Vnet所花费的能量等于Preg×Vnet，或者能量×净效率。

在一个实施例中，为了最大程度地提高诊断能力，包括事件的开始t1、事件的持续时间t2-t1、最大流率、体积Pfloor、Ptrig的变量的值可存储在控制器155的存储器或数据存储装置中。下面关于图5A-5C的流程图更加详细地阐明控制器155如何使用前述等式来确定泵单元110输送给液压流体的功率和输送给液压流体消耗装置200的液压流体的体积流率的细节。

对于输送给液压流体的功率和确定的液压流体的体积流率，控制器155可使用这些参数来在稳态运行期间对液压流体消耗装置和液压泵单元105确定各种诊断。控制器155可确定的一些诊断包括确定液压流体消耗装置200何时需要液压流体流、确定液压流体消耗装置需要液压流体流的时间量、确定液压泵单元105供应给流体消耗装置的液压流体的量、功率和能量对时间的关系的图，以及流体消耗装置的转换速率(注意，dx/dt和dy/dt是Q/液压缸体300的压头330的面积)。

图5A-5C示出了描述根据本发明的一个实施例的、控制器155所执行的工序操作的流程图500。工序操作在图5A中始于502处，在该处，导入与实现本发明的各种实施例的部分的控制器155和软件相关联的中央处理器。在504处，初始化与各种计算和诊断相关联的变量。在一个实施例中，输入变量被分类成实测变量、阀命令变量(液压流体消耗装置变量)和用户提供的变量。在一个实施例中，实测变量包括Pnow。阀命令可包括CVM(即消耗或不消耗液压流体)。用户提供的变量可包括Pfloor、Preg、Ptrigger、表明事件发生的最长时间的MaxTime、用于执行积分的时间步长dt、马达115的效率η_motor(Pelect)和泵单元110的效率η_pump。

除了输入变量，还存在被初始化的一组输出变量。在一个实施例中，输出变量可被分类成动态输出和存储在控制器155的硬盘驱动器或随机存取存储器(RAM)上的之前的事件的输出存储阵列。动态输出变量可包括阀需求、与阀需求相关联的构件、事件编号(Event#)、阀的事件定时器变量(Timer_CVM)、工序的事件定时器变量(Timer_Event)、将要被积分的流体的当前体积(Vfluid)和最大时间警报(MaxTime_Alarm)。之前的事件变量的输出存储阵列可包括Vfluid、Timer_CVM、Timer_Event、Pmax(最大功率)、Component和Demand。

如下面关于流程图500的其它步骤所阐明的那样，在工序期间使用其它变量来得出计算输出。这些变量中的一些可包括IntSW、Int_Reset、Pmax和Pmech。其它变量可包括IntSW_Old、L52_Old和Vfluid_Old。在这些变量出现在图5A-5C中描述的工序操作中时，在下面更加详细地阐明这些变量的细节。

本领域技术人员将认可，输入变量、输出变量和用来根据输入产生输出的变量表示这样一种方法，该方法可用来对控制器155编程，以使其执行前述计算和诊断。其它方法在熟悉计算机编程的技术人员的能力范围内。本发明的各种实施例不意欲限于本文描述的对控制器155编程的任何特定技术。

回头参照流程图500，在506处评估来自瓦特计150的瞬时功率读数Pnow，并且将其与触发功率水平Ptrig比较，以确定是否存在事件。这个触发值可由用户提供，或者以统计的方式根据底限功率Pfloor(例如其平均+3标准偏差)建立。如果Pnow大于触发值Ptrig，或者流动事件已经开始，或者已经在进行中。如508中所指示的那样，在有事件的情况下，积分器开关变量IntSW是1，在不存在事件时则为0，如510处显示的那样。

在512处，作出决定，以确定事件是否刚刚开始。具体而言，512处的决定包括确定积分开关IntSW_Old是否等于0，以及当前的积分开关IntSW是否等于1。如果积分器开关的旧值(IntSW_Old)为0且积分开关IntSW的当前值为1，则事件刚刚开始，并且需要初始化。否则，绕过与工序操作514和516相关联的初始化，并且流程图500继续到图5B中的程序串A。

在514处，如果控制器155确认事件已经在512处开始，则积分复位变量Int_Reset被设定成1，并且旧的积分开关变量IntSW_old被设定成1。本质上，控制器155为与新事件相关联的数据处理操作作好准备。具体而言，在516处，控制器155通过准备start new eventstatistics变量来为与新事件相关联的数据处理操作作好准备。在一个实施例中，准备start new event statistics变量包括将Event#设定成等于Event#+1，将Timer_CVM设定成等于0，将Timer_Event设定成等于0，以及将Pmax设定成等于Ptrig。

继续到图5B中显示的程序串A，在518处，控制器155执行等式9，以确定在泄漏、摩擦和游隙过量的情况下的净流率。接着在520处，作出关于积分复位变量Int_Reset是否等于0的决定。核对积分复位变量Int_Reset等于0确保了控制器155正在考虑新事件。如果控制器155在520处确定积分复位变量Int_Reset等于0，则控制器155在522处继续流率的积分，以获得体积流率。在另一方面，如果控制器155在520处确定Int_Reset不等于0，则控制器155需要在524处将流体体积变量Vfluid_Old设定成0，以及将积分复位变量Int_Reset设定成0。

在526处，控制器155执行流率的积分，以获得体积流率。在一个实施例中，控制器155可利用简单的一阶欧拉积分法来获得体积流率。本领域技术人员将认可，这仅是一种方法，而且可用若干种其它方法来执行积分。

在528处，控制器155用Vfluid更新旧的流体体积变量Vfluid_Old，以在下一个步骤中继续积分(如果需要的话)。另外在528处，与控制器155相关联的定时器增加了时间步长dt。

接着，作出关于从瓦特计150中获得的功率量度是否达到最大值Pmax的确定，以便为所抽取的最大功率建立事件统计。具体而言，在530处，控制器155确定Pnow是否大于Pmax。如果为真，则控制器155在532处将Pmax设定成等于Pnow。如果为假，则逻辑绕过532，并且继续到534处的另一个决策。具体而言，确定了积分开关变量IntSW是否等于0，以及积分开关变量IntSW_Old是否等于1。本质上，控制器155在534处确定Pnow突然下降到Ptrig信号之下是否表示事件的结束。如果在534处确定为假，则工序操作绕过处理框536，并且继续到程序串B。在另一方面，如果为真，则在536处，将诸如IntSW_Old、Vfluid_Old和Int_Reset的所有滞后变量设定成0。另外，在536处，将诸如Vfluid、Timer_Event、Timer_CVM、Pmax、Components和Demand的事件变量的所有的值都存储在存储器中，或者将它们写入存储装置。

继续到图5C中显示的程序串B，控制器155继续进行确定液压泵单元105和液压流体消耗装置200的诊断的方面。在538处，控制器155关注确定事件的结束是否花费太长时间。例如，Pfloor可能已经升高到Ptrigger之上，这会导致事件的结束有延迟。具体而言，控制器155在538处确定定时器事件变量Timer_Event是否大于规定的最大时间MaxTime。如果时间已经超过，则在540处将警报变量设定成1，以便通知操作者。在另一方面，如果时间没有超过，则将警报变量保持在目前状态0，如542处指示的那样，并且不通知操作者。

工序在544处继续，其中控制器155计算关于各个液压流体消耗装置200的阀状态数，如它们的相应的CVM值所指示的那样，并且控制器155加总Components的阀状态数。本质上，控制器155在阀打开(即CVM＝1)时留意所有的阀的状态。本领域技术人员将认可，尽管在步骤544中显示了基数10，但是基数2可同样方便地用于建立用以存储CVM值的方法。而且，注意，如果没有阀(液压流体消耗装置200)打开，则Components数将为0。

一旦计算了Components值，控制器就在546处确定Components值是否大于0。如果Components值大于0，则在548处将定时器变量Timer_CVM设定成Timer_CVM+dt，以便跟踪阀或多个阀需要来自液压泵单元105的液压流体的时间量。这个值形成变量Demand的分子，变量Demand表示阀(一个或多个)需要流体的时间与液压泵单元105完成事件所花的时间的比率。在550处计算这个Demand变量值。注意，如果在546处确定了Components值为0，也作出这个确定。基本上，这个Demand变量值提供关于泵单元110是否在没有来自阀或多个阀的对流体的任何需求的情况下仍然运行的指示。

就此而言，可将控制器155所作的各种确定置于存储装置中，并且可取出它们，以随后进行分析。例如，可从存储的数据中获得功率和能量对时间的关系的图，并且操作者可将其用来了解液压泵单元105和液压流体消耗装置200的健康状况。在一个实施例中，在事件期间捕捉到的数据可被呈现给位于其中可部署控制器155的远程计算系统处的操作者，或者通过诸如便携式人界面机器的计算装置，呈现给位于液压泵单元105和液压流体消耗装置200附近的操作者。图6显示了原始数据功率屏幕显示600，而图7显示了经后期处理的体积率和被转移的体积的屏幕显示700。本领域技术人员将认可，图6-7的屏幕显示仅是可能的显示看上去可能像什么样子的实例，并且不意欲限于本发明的各种实施例。

屏幕显示600和屏幕显示700两者均显示了可用来表明什么在或不在触发事件的变量Combined。以下是在屏幕截图(例如图6-7中显示的几个)中可被捕捉到的可能发生的可能操作的四个组合：

·Combined是0，并且事件触发。这可意味着尽管没有给出命令来移动阀(液压流体消耗装置200)，但是出现了功率骤增。这容许对可能失效的阀进行诊断。由于在泵的压力控制方面的污染的原因，泵的压力调节设备可随机地骤增是可能的。这些非命令事件可由控制器155存储，并且定期地判断趋势，以确定泵是否开始失效。这样的事件可较频繁地发生，并且每次都有较大的功率。

·Combined是1，并且没有事件触发。这意味着类似于图3的315的阀已经打开，以容许液压流体流动，但是这种情况没有发生。这将导致没有抽取功率，以及未转移体积。捕捉这种事件在液压系统的几乎每个方面都是有利的，这暗示，尽管控制器155认为将发生那个动作，但是压头实际上处于Xmax，或者被堵塞。这个感测堵塞的能力是对控制器的正反馈。例如，考虑这样的情况，即飞机上的起落架可能仅具有用以指示轮子降下且被锁定的传感器。如果对压头赋能以降低起落架受阻，则这个与捕捉到的Combined 1和无触发相关联的特征可为确切地知道已经发生堵塞的唯一方式。

·Combined是1，并且事件触发。对于原因和作用分析而言，发生这种情况是正常的。

·Combined是0，并且没有事件触发。这是正常的静态，其中不需要液压流体，并且可进行采样，以建立Pfloor。

本领域技术人员将认可，以上情况仅是可被捕捉的可能情形的实例，并且不意欲限于本发明的各种实施例。

回头参照图5A-5C，因为流程图500中所描述的工序是连续的，所以工序操作从工序操作550继续到程序串C，在导入控制器155和各种过程变量初始化之后的部分处，程序串C回到图5A。

图5A-5C的前面的流程图显示了与使用控制器155来计算各种液压流体参数计算和诊断相关联的处理功能中的一些。在这点上，各个框表示与执行这些功能相关联的工序动作。还应当注意，在一些备选实施中，框中所记录的动作可不按在图中记录的顺序进行，或者例如，实际上可基本同时或以相反的顺序执行，这取决于所涉及的动作。而且，本领域普通技术人员将认可，可添加描述处理功能的额外的框。

在本发明的各种实施例中，由控制器155执行的动作的一部分可被实现为完全硬件实施例的形式、完全软件实施例的形式，或者包含硬件和软件元素的实施例的形式。在一个实施例中，可在软件中实现由控制器155执行的处理功能，软件包括(但不限于)固件、常驻软件、微代码等。在一个实施例中，可在控制系统(例如GE Energy所提供的MARK^TM VIe的控制系统)中实现由控制器155执行的处理功能。

另外，由控制器155执行的处理功能可采取能够从计算机可用或计算机可读的介质中访问的计算机程序产品的形式，从而提供由计算机或任何指令执行系统(例如处理单元)使用或与其结合起来使用的程序代码。为了这个描述的目的，计算机可用或计算机可读的介质可为可包含或存储由计算机或指令执行系统使用或与其结合起来使用的程序的任何计算机可读的存储介质。

计算机可读介质可为电子、磁、光学、电磁、红外或半导体系统(或设备或装置)。计算机可读介质的实例包括半导体或固态存储器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘和光盘。光盘的目前的实例包括致密盘-只读存储器(CD-ROM)、致密盘-可读/可写存储器(CD-R/W)和数字视频盘(DVD)。

虽然已经结合本公开的优选实施例来特别地显示和描述了本公开，但是将理解，本领域技术人员将想到变型和改良。因此，要理解，所附权利要求意图覆盖落在本公开的真实精神内的所有这样的改良和改变。

Claims

1.一种系统(100)，包括：

液压流体消耗装置(200)；

对所述液压流体消耗装置(200)提供液压流体的液压泵单元(105)；

测量所述液压泵单元(105)的电功率消耗的瓦特计(150)；以及

控制器(155)，其使用所述瓦特计(150)测得的电功率来确定所述液压泵单元(105)输送给所述液压流体的功率和所述液压泵单元(105)输送给所述液压流体消耗装置(200)的所述液压流体的体积流率。

2.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，所述瓦特计(150)与操作性地联接到所述液压泵单元(105)上的马达保护系统结合。

3.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，所述控制器(155)在稳态运行期间确定对所述液压流体消耗装置(200)和所述液压泵单元(105)的多个诊断，根据输送给所述液压流体的功率和输送给所述液压流体消耗装置(200)的所述液压流体的体积流率来确定所述多个诊断。

4.根据权利要求3所述的系统(100)，其特征在于，所述多个诊断包括确定所述液压流体消耗装置(200)何时需要液压流体流、确定所述液压流体消耗装置(200)需要所述液压流体流的时间量，以及确定所述液压泵单元(105)供应给所述液压流体消耗装置(200)的液压流体的量。

5.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，所述控制器(155)与在所述液压泵单元(105)和所述液压流体消耗装置(200)的附近运行的便携式人界面机器装置结合。

6.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，所述控制器(155)与促进对所述液压泵单元(105)和所述液压流体消耗装置(200)的远程监测和诊断的远程计算系统结合。

7.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，所述控制器(155)通过这样的方式来确定所述液压泵单元(105)输送给所述液压流体的功率：即获得来自所述瓦特计(150)的瞬时电功率量度，以及比较所述瞬时电功率量度与预先确定的最小触发阈值，以确定所述液压泵单元输送给所述液压流体的净功率。

8.根据权利要求7所述的系统(100)，其特征在于，所述控制器(155)通过这样的方式来确定所述液压泵单元(105)输送给所述液压流体消耗装置(200)的所述液压流体的体积流率：即根据所述净功率推算所述液压流体的净流率，以及对所述净流率积分以确定在一定时间间隔期间所述泵(110)转移的体积流量。

9.一种液压系统(100)，包括：

至少一个液压流体消耗装置(200)；

电动马达(115)；

由所述电动马达(115)驱动的泵单元(110)，所述泵单元(110)对所述至少一个液压流体消耗装置(200)提供液压流体；

控制所述泵单元(110)对所述至少一个液压流体消耗装置(200)的所述液压流体的供应的阀(315)；

瓦特计(150)，其在所述泵单元(110)对所述至少一个液压流体消耗装置(200)提供所述液压流体时测量所述电动马达(115)的电功率消耗；以及

控制器(155)，其根据所述瓦特计(150)测得的电功率来确定所述泵单元(110)输送给所述液压流体的功率和所述泵单元(110)输送给所述至少一个液压流体消耗装置(200)的所述液压流体的体积流率。

10.根据权利要求9所述的液压系统(100)，其特征在于，所述控制器(155)构造成产生显示功率和能量对时间的关系的多个图(600和700)。