CN112879388A - 一种液压系统的非正常泄漏检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压系统的非正常泄漏检测方法，属于液压系统技术领域，方法包括获取预设时间内不同时刻下液压系统监测得到的多个参数集合，包括油箱参数、油缸参数、蓄能器参数；根据参数集合中的参数，计算预设时间段内油箱的液体容积变化值，以及液压系统的液体总容积变化值；计算油箱与液压系统的液体容积变化值之间的偏差，判断该偏差是否在预设的正常允许变化范围内，若在，则液压系统的泄漏状态正常；若不在，则液压系统的泄漏状态为非正常泄漏。本发明的检测方法的检测原理简单，且不需要额外增设专用的检测设备，仅利用现有液压系统中的传感器进行获取监测参数，就能够实时检测出液压系统是否存在非正常漏油，成本较低，可靠性较高。

Description

一种液压系统的非正常泄漏检测方法

技术领域

本发明属于液压系统技术领域，具体涉及一种液压系统的非正常泄漏检测方法。

背景技术

“零泄漏”是液压行业多年以来始终追求的目标，由于液压系统的泄漏具有隐蔽性，不仅会使设备周围的环境受到污染，严重泄漏还会带来巨大的经济损失，同时泄漏还会导致液压系统的压力下降，甚至使执行机构无法正常工作。因此，液压系统正常泄漏与否，严重影响产品的质量和控制性能。

对于液压系统的正常泄漏的检测，目前主要通过目视法、小波分析法、音频等检测法等方法来实现。但是，对于液压系统的非正常检测，这些方法均存在一些问题：

(1)目视法必须工作人员观察到泄漏位置才能进行判断，检测不全面，且无法做到实时检测，可靠性不高；

(2)小波分析法虽然可以较为准确的检测泄漏情况，但需要布置大量的传感器，分析过程、控制算法太复杂，结果不直观；

(3)音频检测方法需要专用的检测设备，成本较高、容易受环境干扰，并且无法做到实时监测，可靠性不高。

综上，现有的泄漏检测方法均不适用于液压系统的非正常泄漏检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种液压系统的非正常泄漏检测方法，用于解决现有检测方法复杂、成本高以及可靠性不高的问题。

基于上述目的，一种液压系统的非正常泄漏检测方法的技术方案如下：

(1)获取预设时间内不同时刻下液压系统监测得到的多个参数集合，包括油箱参数、油缸参数、蓄能器参数；

(2)根据所述参数集合中的参数，计算预设时间段Δt内油箱的液体容积变化值，以及该预设时间段内液压系统的液体总容积变化值；所述液压系统的液体总容积变化值的计算式如下：

式中，i为液压系统中产生容积变化的元件编号，n为液压系统中产生液体容积变化的元件总数量，ΔV_i为编号i的元件中液体容积变化量；

(3)计算油箱的液体容积变化值与液压系统的液体总容积变化值之间的偏差，判断该偏差是否在预设的正常允许变化范围内，若在，则确定液压系统的泄漏状态正常；若不在，则确定液压系统的泄漏状态为非正常泄漏。

上述技术方案的有益效果是：

本发明的检测方法的检测原理简单，且不需要额外增设专用的检测设备，仅利用现有液压系统中的传感器进行获取监测参数，就能够实时检测出液压系统是否存在非正常漏油，成本较低，可靠性较高。

具体的，为了确定出液压系统产生的总体液体容积变化，步骤(2)中，液压系统中产生液体容积变化的元件包括油缸、蓄能器，油缸的液体容积变化量ΔV₁的计算式如下：

式中，d为油缸的杆径；△L为预设时间段Δt内油缸行程变化值，该值通过油缸的行程传感器在分别在时刻t₁和t₂检测的行程值L₁、L₂作差得到，即ΔL＝∣L₁-L₂∣；

蓄能器的液体容积变化量ΔV₂的计算式如下：

式中，V₀为压力值P₀下的预充氮体积；P₁为时刻t₁下的压力值；P₂为时刻t₂下的压力值；压力值P₀、P₁、P₂通过压力传感器测得；n为多变指数。

其效果是，比较代表性的表征了液压系统产生的总体液体容积变化量。

进一步的，为了确定出泄漏程度，还包括以下步骤：

在判定液压系统发生非正常泄漏后，根据所述偏差确定液压系统的泄漏状态等级，将泄漏状态等级设定为两级，分别为轻度泄漏和严重泄漏。

其效果是，能够在检测出非正常泄漏后，进一步断定泄漏状态等级，方便根据不同泄漏状态进行及时维修处理，提升可靠性。

具体的，作为一种优选的状态等级判断方式，根据所述偏差确定液压系统的泄漏状态等级包括：

当所述偏差大于正常允许变化范围，但小于或等于油箱容积的1/N₁时，判定为轻度泄漏；

当所述偏差大于油箱容积的1/N₁，且小于或等于油箱容积的1/N₂时，判定为严重泄漏；N₁>N₂。

为了定量的确定出油箱的液体容积变化，步骤(2)中，预设时间段Δt内油箱的液体容积变化值的计算式如下：

ΔV_油箱＝a*b*△h

式中，a为油箱的长度，b为油箱的宽度，△h为预设时间段Δt内油箱内油液的高度变化。

附图说明

图1是本发明实施例中的非正常泄漏检测方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

本实施例提出一种液压系统的非正常泄漏检测方法，其流程如图1所示，包括以下步骤：

(1)首先，获取预设时间内不同时刻下液压系统监测得到的多个参数集合，包括油箱参数、油缸参数、蓄能器参数，其中油缸参数包括油缸行程L_t，蓄能器参数包括蓄能器的压力和预充氮体积，油箱参数包括油箱内油液的高度、油箱的长度和宽度。

(2)根据监测的参数计算预设时间段Δt内储油装置(油箱)的液体容积变化值ΔV_油箱，以及该预设时间段内液压系统的液体总容积变化值ΔV_总。

具体的，油箱的液体容积变化值ΔV_油箱的计算式如下：

ΔV_油箱＝a*b*△h

式中，a为油箱的长度，b为油箱的宽度，△h为预设时间段Δt内油箱内油液的高度变化。

液压系统的总容积变化值ΔV_总的计算式如下：

式中，i为液压系统中产生容积变化的元件编号，n为液压系统中产生容积变化的元件总数量，ΔV_i为编号i的元件中液体容积变化量。

以i＝2为例，涉及的元件包括油缸、蓄能器，一个系统可能有多个油缸，多个蓄能器，i＝2，也可能时两个油缸或者两个蓄能器。对于单根油缸来说，其液体容积变化量ΔV₁的计算式如下：

式中，D为油缸的缸径；d为油缸的杆径；△L为预设时间段Δt内油缸行程变化值，该值通过油缸的行程传感器在分别在时刻t₁和t₂检测的行程值L₁、L₂作差得到，即该行程变化值为∣L₁-L₂∣。

对于蓄能器来说，其液体容积变化量ΔV₂的计算式如下：

式中，V₀为压力P₀下的预充氮体积；V₁为时刻t₁、压力为P₁下的氮体积；V₂为时刻t₂、压力P₂下的氮体积；压力值P₀、P₁、P₂通过压力传感器测得，V0可通过查询样本，计算得出；n为多变指数。V1、V2不参与计算，不用确定，只需要确定计算容积变化相关的参数就行。

本实施例中，常用的能引起容积变化元件只有油缸和蓄能器，管路膨胀的体积、部分油液被压缩的体积等引起的容积变化可以忽略。

(3)计算油箱、液压系统的液体容积变化值的偏差，即∣ΔV_油箱-ΔV_总∣，判断该偏差是否在预设的正常允许变化范围内，若在，则确定液压系统的泄漏状态正常，即为正常泄漏；若不在，则确定液压系统的泄漏状态为非正常泄漏，并根据该偏差确定液压系统的泄漏状态等级。

本步骤中，预设的正常允许变化范围的确定依据为：忽略温度、压力变化引起的容积变化，纠正测量偏差等，估算液压系统的正常泄漏量范围大小。例如，根据系统压力、元件型号，查询各元件的泄漏特性曲线，确定各元件的泄漏量。

在判定液压系统发生非正常泄漏后，判断液压系统的泄漏状态等级，将泄漏状态等级设定为两级，分别为轻度泄漏和严重泄漏，具体的等级判断方法如下：

当油箱、液压系统的液体容积变化值的偏差大于正常允许变化范围，但小于或等于油箱容积的1/N₁(例如1/10)时，即正常允许范围＜∣ΔV_油箱-ΔV_总∣＜油箱容积的1/N₁时，判定为轻度泄漏；

当油箱、液压系统的液体容积变化值的偏差大于油箱容积的1/N₁，且小于或等于油箱容积的1/N₂(例如1/2)时，即油箱容积的1/N₁＜∣ΔV_油箱-ΔV_总∣＜油箱容积的1/N₂，判定为严重泄漏。

当然，上述泄漏状态等级的判断方法并不唯一，可以采用其他判断方式，例如，作为严重泄漏的判断条件，还可以为∣ΔV_油箱-ΔV_总∣>油箱容积的1/N₁，而不需要判断是否小于油箱容积的1/N₂。另外，这里作为判断泄漏状态等级的几个阈值，如油箱容积的1/10和1/2，可以根据具体情况进行设定，并不唯一。

本发明的检测方法的检测原理简单，且不需要额外增设专用的检测设备，仅利用现有液压系统中的传感器进行获取监测参数，就能够实时检测出液压系统是否存在非正常漏油，成本较低；并且，通过等级判断，可实时反应液压系统的泄漏状态，并在造成严重泄漏之前进行预警，可靠性较高。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种液压系统的非正常泄漏检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)获取预设时间内不同时刻下液压系统监测得到的多个参数集合，包括油箱参数、油缸参数、蓄能器参数；

(2)根据所述参数集合中的参数，计算预设时间段Δt内油箱的液体容积变化值，以及该预设时间段内液压系统的液体总容积变化值；所述液压系统的液体总容积变化值的计算式如下：

式中，i为液压系统中产生容积变化的元件编号，n为液压系统中产生液体容积变化的元件总数量，ΔV_i为编号i的元件中液体容积变化量；

(3)计算油箱的液体容积变化值与液压系统的液体总容积变化值之间的偏差，判断该偏差是否在预设的正常允许变化范围内，若在，则确定液压系统的泄漏状态正常；若不在，则确定液压系统的泄漏状态为非正常泄漏。

2.根据权利要求1所述的液压系统的非正常泄漏检测方法，其特征在于，步骤(2)中，液压系统中产生液体容积变化的元件包括油缸、蓄能器，油缸的液体容积变化量ΔV₁的计算式如下：

式中，d为油缸的杆径；△L为预设时间段Δt内油缸行程变化值，该值通过油缸的行程传感器在分别在时刻t₁和t₂检测的行程值L₁、L₂作差得到，即ΔL＝∣L₁-L₂∣；

蓄能器的液体容积变化量ΔV₂的计算式如下：

式中，V₀为压力值P₀下的预充氮体积；P₁为时刻t₁下的压力值；P₂为时刻t₂下的压力值；压力值P₀、P₁、P₂通过压力传感器测得；n为多变指数。

3.根据权利要求1或2所述的液压系统的非正常泄漏检测方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在判定液压系统发生非正常泄漏后，根据所述偏差确定液压系统的泄漏状态等级，将泄漏状态等级设定为两级，分别为轻度泄漏和严重泄漏。

4.根据权利要求3所述的液压系统的非正常泄漏检测方法，其特征在于，根据所述偏差确定液压系统的泄漏状态等级包括：

当所述偏差大于正常允许变化范围，但小于或等于油箱容积的1/N₁时，判定为轻度泄漏；

当所述偏差大于油箱容积的1/N₁，且小于或等于油箱容积的1/N₂时，判定为严重泄漏；N₁>N₂。

5.根据权利要求1或2所述的液压系统的非正常泄漏检测方法，其特征在于，步骤(2)中，预设时间段Δt内油箱的液体容积变化值的计算式如下：

ΔV_油箱＝a*b*△h

式中，a为油箱的长度，b为油箱的宽度，△h为预设时间段Δt内油箱内油液的高度变化。

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