CN109630503A - 一种液压泵健康诊断系统及其诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压泵诊断系统及其诊断方法，包括与待诊断的液压系统的控制器进行数据通讯的通讯模块、油温检测电路、油路堵塞检测模块控制器模块；所述油温检测电路用于测量油温，所述油路堵塞检测模块用于检测油路堵塞情况，所述油温检测电路、油路堵塞检测模块、通讯模块均与控制器模块进行数据传递，所述通讯模块获取待诊断的液压系统的控制器中的关于液压泵的转速和输出压力数据，所述控制器根据获取到的数据进行数据分析。

Description

一种液压泵健康诊断系统及其诊断方法

技术领域

本发明涉及一种液压泵健康诊断系统及其诊断方法，属于液压技术领域。

背景技术

液压系统中的核心部件是液压泵。液压泵是整个液压系统的动力源头，液压泵一旦坏了，整个液压系统就会立即瘫痪。液压泵有一定的生命周期，由于工况，环境和维护方法的不同，同一台液压泵的生命周期，可能从几个月到几年不等。日本大金的液压泵，尽管性能优良，然而价格昂贵，采购周期长(一般需2-3个月)，所以如何提前预判液压泵的生命周期，特别是在液压泵即将要出问题之前提出预报警，提醒用户尽快备货，避免影响生产，是一个非常好的课题。

现有的泵控制器自己会给出很多信息，比如压力、流量、负载率、转速等等，还能实时提供一些故障信息。但这只能显示出当时的工作状态，并不能预测何时泵会进入生命晚期，何时泵不再能进行压力输出了。

发明内容

发明目的：为解决现有的液压泵无法进行健康预测的问题，本发明公开了一种液压泵健康诊断系统及其诊断方法，能够有效预测液压泵的使用寿命。具体为：

一种液压泵诊断系统，包括与待诊断的液压系统的控制器进行数据通讯的通讯模块、油温检测电路、油路堵塞检测模块和控制器模块；所述油温检测电路用于测量油温，所述油路堵塞检测模块用于检测油路堵塞情况，所述油温检测电路、油路堵塞检测模块、通讯模块均与控制器模块进行数据传递，所述通讯模块获取待诊断的液压系统的控制器中的关于液压泵的转速和输出压力数据，所述控制器模块根据获取到的数据进行数据分析；所述控制器模块包括数据处理模块和报警模块，当所述控制器模块接收到液压泵当前输出压力满足：P₀*95％≤P≤P₀*105％，P₀为基准电压，所述数据处理模块记录当前输出压力对应的转速和对应的天数并将记录的转速n和对应的天数进行函数拟合，得到横轴为天数，纵轴为转速的趋势曲线，所述报警模块根据该趋势曲线计算得出当转速升高至预报警转速的运行天数进行报警。

进一步的，所述油路堵塞检测模块通过堵塞传感器实现。

进一步的，所述数据处理模块采用最小二乘法对记录的转速n和对应的天数进行若干次函数拟合，得到横轴为天数，纵轴为转速的趋势曲线。

本发明还公开了一种液压泵诊断方法，包括以下步骤：

S1：根据出厂额定转速n₀，设定用于测试的基准电压P₀；

S2：设定预报警转速n₁；

S3：通过通讯模块对液压泵的压力、流量、温度和转速进行实时采样；

S4：当液压泵当前输出压力满足：P₀*95％≤P≤P₀*105％，且该输出压力持续至少10s以上时，记录当前输出压力对应的转速n和对应的天数；

S5：根据记录的转速n和对应的天数采用最小二乘法进行若干次函数拟合，得到横轴为天数，纵轴为转速的趋势曲线；

S6：根据趋势曲线计算得出当转速升高至预报警转速n₁的运行天数，实现预报警。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、在线对液压泵的压力、流量、油温、泵转速等进行实时监视，根据压力、泵转速等历史数据，记录历史曲线，并逐渐勾勒出液压泵的变化趋势，以此为据，诊断液压泵的健康状况，预判液压泵的寿命终点，提醒用户液压泵进入高危期，提前备货。

2、在线监视液压泵的压力、流量、油温等技术参数，维护人员可以通过液晶画面，直观地了解液压系统运行状况。

3、提供USB接口进行数据存储，提供蓝牙可进行无线数据传输，可将现场数据通过上述两种方式存储到U盘或电脑上，然后发给液压站售后技术人员，这样可以远程掌握液压站的运行数据，以便远程进行液压站的维护和故障判断。

4、采用触摸式液晶屏作为人机交互手段，所以各种数据更直观，更易被现场操作人员理解和掌握。

附图说明

图1为本发明的显示器结构框图；

图2为实施例的趋势曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步阐述该发明方法。

本发明的一种液压泵诊断系统，包括与待诊断的液压系统的控制器进行数据通讯的通讯模块、油温检测电路、油路堵塞检测模块和控制器模块；所述油温检测电路用于测量油温，所述油路堵塞检测模块用于检测油路堵塞情况，所述油温检测电路、油路堵塞检测模块、通讯模块均与控制器模块进行数据传递，所述通讯模块获取待诊断的液压系统的控制器中的关于液压泵的转速和输出压力数据，所述控制器模块根据获取到的数据进行数据分析；所述控制器模块包括数据处理模块和报警模块，当所述控制器模块接收到液压泵当前输出压力满足：P₀*95％≤P≤P₀*105％，P₀为基准电压，所述数据处理模块记录当前输出压力对应的转速和对应的天数并将记录的转速n和对应的天数进行函数拟合，得到横轴为天数，纵轴为转速的趋势曲线，所述报警模块根据该趋势曲线计算得出当转速升高至预报警转速的运行天数进行报警，其中，油路堵塞检测模块通过堵塞传感器实现，数据处理模块采用最小二乘法对记录的转速n和对应的天数进行若干次函数拟合，得到横轴为天数，纵轴为转速的趋势曲线。

实施例

本实施例的诊断系统配合液压站使用，设计成嵌入式的安装方案，该显示控制器的面板采用触摸式液晶屏，并配有按键和指示灯，通过在面板上设置USB口来配合U盘使用进行数据记录。

本实施例的显示控制器包括实现人机交互的触摸屏、CPU模块、电源模块、用于输出诊断结果的继电器和提供报警信号的LED指示灯，该继电器携带有一个恒流源测温电路，用于测量油温。本实施例的显示控制器的油温测量精度为1℃，数据采集最快速度为每200ms采样一次。

主要工作原理说明：

CPU采集的主要数据来自于与液压泵之间的通信数据，油温检测是基于PT100热电阻来检测的，而油路堵塞检测则是通过一个堵塞传感器来检测的。

液压泵的特点是：在使用初期，液压泵的泄漏量比较小，当液压泵输出液压油时，泵会有一个转速。记录此时的油压为P，转速为n₀。初期时，n₀是一个较低的值。原因是液压泵的泄漏量比较小，做的功全部用来形成压力了，所以效率比较高，所需的功率比较小，转速就低。出厂时的n₀一般在100-400转之间。

一段时间使用之后，由于机械振动，磨损等因素，泵的泄漏量逐渐增大，形成同样大的压力P需要更高的能量，也即更高的转速，转速提高导致发热，长期转速高，发热，导致泵的寿命终结。本发明的诊断方法通过收集泵的健康数据通过数据分析处理以诊断液压泵的健康状况，预判液压泵的寿命终点。具体为：

S1：设定一个用来测试的基准压力P₀，设定一个出厂的额定转速n₀，n₀是液压泵出厂时，在输出压力达到P₀时，泵的转速。

S2：设定额定转速n_e，以及预报警转速n₁，一般n₁＝80％*n_e。

S3：利用RS232或RS422与液压泵进行数据通信，实时采样泵的压力、流量、温度、负载率、转速等数据。

S4：液压站工作时，采样泵的输出压力P及转速n，当输出压力满足P₀*95％≤P≤P₀*105％，且持续至少10s以上时，认为此时的压力值为有效压力值，记录此时的转速n；

S5：对记录的数据用最小二乘法进行4次函数拟合，得到横轴为天数，纵轴为转速的趋势曲线。

S6：根据该趋势曲线可以计算出转速升高至n₁(n₁＝n_e*80％)的运行天数。随着时间的积累，采样数据的增加，拟合曲线会越来越接近真实情况，当计算得出的n₁和实际运行天数以及实际运行转速相吻合时，就可以提出预报警了。

Claims (4)

1.一种液压泵诊断系统，其特征在于：包括与待诊断的液压系统的控制器进行数据通讯的通讯模块、油温检测电路、油路堵塞检测模块和控制器模块；所述油温检测电路用于测量油温，所述油路堵塞检测模块用于检测油路堵塞情况，所述油温检测电路、油路堵塞检测模块、通讯模块均与控制器模块进行数据传递，所述通讯模块获取待诊断的液压系统的控制器中的关于液压泵的转速和输出压力数据，所述控制器模块根据获取到的数据进行数据分析；所述控制器模块包括数据处理模块和报警模块，当所述控制器模块接收到液压泵当前输出压力满足：P₀*95％≤P≤P₀*105％，P₀为基准电压，所述数据处理模块记录当前输出压力对应的转速和对应的天数并将记录的转速n和对应的天数进行函数拟合，得到横轴为天数，纵轴为转速的趋势曲线，所述报警模块根据该趋势曲线计算得出当转速升高至预报警转速的运行天数进行报警。

2.根据权利要求1所述的一种液压泵诊断系统，其特征在于：所述油路堵塞检测模块通过堵塞传感器实现。

3.根据权利要求1所述的一种液压泵诊断系统，其特征在于：所述数据处理模块采用最小二乘法对记录的转速n和对应的天数进行若干次函数拟合，得到横轴为天数，纵轴为转速的趋势曲线。

4.基于权利要求1至3任意一项所述的一种液压泵诊断系统的诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：根据出厂额定转速n₀，设定用于测试的基准电压P₀；

S2：设定预报警转速n₁；

S3：通过通讯模块对液压泵的压力、流量、温度和转速进行实时采样；

S4：当液压泵当前输出压力满足：P₀*95％≤P≤P₀*105％，且该输出压力持续至少10s以上时，记录当前输出压力对应的转速n和对应的天数；

S5：根据记录的转速n和对应的天数采用最小二乘法进行若干次函数拟合，得到横轴为天数，纵轴为转速的趋势曲线；

S6：根据趋势曲线计算得出当转速升高至预报警转速n₁的运行天数，实现预报警。