CN113217504B - 一种液压系统主泵容积效率检测系统 - Google Patents

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    • F15B19/00—Testing; Calibrating; Fault detection or monitoring; Simulation or modelling of fluid-pressure systems or apparatus not otherwise provided for

Abstract

本发明涉及一种液压系统主泵容积效率检测系统，属于液压技术领域。该系统包括：液压动力系统、液压系统蓄能器组、压力传感器、蓄能器组压力变化数学模型和数据采集与处理单元；液压动力系统在液压系统主泵的作用下，将高压液压油输出至各管道中，并统计某个时间段的输出容积曲线Q1；液压系统蓄能器组吸收泵组输出容积；蓄能器组压力变化数学模型根据设定好的蓄能器组模型参数，计算出理论压力变化曲线Q2；压力传感器检测蓄能器组端的实时压力变化曲线Q3；数据采集与处理单元实时采集处理理论压力变化曲线Q2和实时压力变化曲线Q3数值之间的差异，从而实现对液压系统主泵的容积效率状态的检测。

Description

一种液压系统主泵容积效率检测系统
技术领域
本发明属于液压技术领域，涉及一种液压系统主泵容积效率检测系统。
背景技术
液压系统主泵是液压系统中的关键元件，在长期运行后，由于磨损等原因，主泵的容积效率会降低，在主泵电机同样转速的情况下，通过主泵送入液压系统的压力油量降低，影响液压系统执行元件的动作性能，由此，检测液压系统主泵容积效率是很有必要的。
目前市面上，只有很少量的技术对主泵容积效率进行在线检测，其主要是在主泵上面加装特制的检测设备，这种技术存在的弊端是：
1)一条生产线上主泵数量可能达到上百台，并且主泵型号、厂家不一，对每台主泵都加装特制的检测设备，工程量大，耗资高，不简便。
2)在主泵上加装检测设备，需要对主泵本身进行改装，可能会影响主泵的工作性能。
3)随着主泵长期运行，检测设备本身可能会有磨损，检测精度难以得到保障，检测设备本身难以进行在线矫正。主泵更换后，需要重新加装检测设备。
因此，亟需一种新的在线检测主泵容积效率的系统。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种液压系统主泵容积效率检测系统，利用蓄能器压力容积变化模型，解决主泵容积效率状态难以在线检测等问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种液压系统主泵容积效率检测系统，包括：可测流量的液压动力系统、液压系统蓄能器组、压力传感器、蓄能器组压力变化数学模型和数据采集与处理单元；此外，还包括：油箱、连接管道和蓄能器组安全阀、控制线路以及相关的辅助装置。
所述液压动力系统在液压系统主泵的作用下，将高压液压油输出至液压系统各连接管道中，同时统计出某个时间段的输出容积曲线Q1；
所述液压系统蓄能器组用于吸收泵组输出容积；
所述蓄能器组压力变化数学模型根据设定好的蓄能器组模型参数，计算出当前容积曲线Q1下的理论压力变化曲线Q2；
所述压力传感器用于检测蓄能器组端的实时压力变化曲线Q3；
所述数据采集与处理单元用于实时采集处理理论压力变化曲线Q2和实时压力变化曲线Q3数值之间的差异，在某一时间段内，如果偏差超出设定范围，则判定为液压系统主泵的实际容积效率降低，从而实现对液压系统主泵的容积效率状态的检测。
优选的，该系统还包括温度传感器，用于检测油箱温度，从而对液压系统主泵容积效率进行修正。
进一步，所述蓄能器组压力变化数学模型是在采用气体压力容积变化理论的基础上经过大量实验数据训练获得的。
进一步，无蓄能器投入的液压系统中，根据液压系统保压电机转速确定主泵的泄漏状态，保压电机转速高于初始设定转速，则判定为主泵容积效率降低，此时根据温度传感器数据对主泵容积效率进行修正。
进一步，当液压动力系统由伺服电机驱动液压系统主泵情况下，根据伺服电机转数及液压系统主泵排量，计算出排出高压液压油的容积，达到计量的目的。
进一步，当液压动力单元由异步电机驱动变量泵情况下，在管道中安装高精度流量计，通过流量计计算出系统排出的液压油容积，达到计量目的。
进一步，构建蓄能器组压力变化数学模型，具体包括：高压液压油给蓄能器组充油时，蓄能器内氮气压力体积变化符合理想气体状态方程：
Vgas＝V0·(P0/Pgas)1/γ (1)
其中，V0表示蓄能器在t0时刻内部气体体积，Vgas表示蓄能器在t1时刻内部气体体积，P0表示蓄能器在t0时刻内部气体压力，Pgas表示蓄能器在t1时刻内部气体压力，γ表示等熵指数(又称绝热指数)。
t0时刻蓄能器内压力油的压力与P0一致，t1时刻蓄能器内压力油的压力与Pgas一致。如果在t1-t0时间内液压系统主泵泵入蓄能器组的压力油体积为ΔV，则Vgas＝V0-ΔV，带入式一，得到公式如下：
Pgas＝P0·(V0/(V0-ΔV))γ (3)
由式(2)中可以得出，在一段时间内，计算出进入蓄能器组的液压油容积，即可求出这段时间内的蓄能器压力变化曲线。依据这个原理，再对压力曲线进行补偿，得出蓄能器组压力变化数学模型。
本发明的有益效果在于：本发明系统具有检测准确，不需要加装任何检测设备，投入与运行成本低，控制与结构简单等特点，是一项液压系统主泵容积效率最优的检测技术，适合应用于冶金行业所有液压系统。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明的液压系统主泵容积效率检测系统结构图；
附图标记：1-油箱，2-温度传感器，3-液压系统主泵，4-伺服电机，5-液压系统执行机构，6-液压系统蓄能器组，7-压力传感器，8-蓄能器组压力变化数学模型，9-数据采集与处理单元。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，为本实施例中液压系统主泵容积效率检测系统的结构图，该系统核心结构包括：一套可测流量的液压动力系统(即液压系统主泵3和伺服电机4)、一套液压系统蓄能器组6、一套压力传感器7、一套蓄能器组压力变化数学模型8和一套数据采集与处理单元9，还包括：油箱1、管路、液压系统执行机构5、控制线路以及相关的辅助装置。
该系统工作过程：首先根据需要连接好液压系统的各个部分，包括管路、数据采集与处理单元9、蓄能器组压力变化数学模型8、控制线路以及相关的辅助装置。待各元件都能正常工作时，启动液压动力系统。在液压系统各执行机构5都不动作时，通过数据采集与处理单元，采集某一时间段内液压动力系统输出容积曲线Q1。当液压动力系统由伺服电机4驱动液压系统主泵3情况下，根据伺服电机4转数及液压系统主泵3排量，计算出排出高压液压油的容积。当液压动力系统由异步电机驱动变量泵情况下，在管道中安装高精度流量计，通过流量计计算出系统排出的液压油容积。液压系统蓄能器组6吸收泵组输出容积，蓄能器组压力变化数学模型根据设定好的蓄能器组模型参数，计算出当前容积曲线Q1下的理论压力变化曲线Q2；压力传感器检测蓄能器组端的实际压力变化曲线Q3；数据采集与处理单元实时采集处理理论压力变化曲线Q2、实时压力变化曲线Q3数值之间的差异，在某一时间段内，如果偏差超出设定范围，就说明液压主泵的实际容积效率降低，从而实现对液压主泵容积效率的在线检测。
实施例2：
若无蓄能器投入的液压系统，根据液压系统保压电机转速确定主泵的泄漏状态，保压电机转速高于初始设定转速，说明主泵容积效率降低，这时候根据温度传感器数据对主泵容积效率进行修正。
本实施例的液压系统是在实施例1的液压系统基础上，增加温度传感器2，用于检测油箱1温度。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种液压系统主泵容积效率检测系统，包括：油箱、连接管道和蓄能器组安全阀，其特征在于，该系统还包括：液压动力系统、液压系统蓄能器组、压力传感器、蓄能器组压力变化数学模型和数据采集与处理单元；
所述液压动力系统在液压系统主泵的作用下，将高压液压油输出至液压系统各连接管道中，同时统计出某个时间段的输出容积曲线Q1；
所述液压系统蓄能器组用于吸收泵组输出容积；
所述蓄能器组压力变化数学模型根据设定好的蓄能器组模型参数，计算出当前容积曲线Q1下的理论压力变化曲线Q2；
所述压力传感器用于检测蓄能器组端的实时压力变化曲线Q3；
所述数据采集与处理单元用于实时采集处理理论压力变化曲线Q2和实时压力变化曲线Q3数值之间的差异，在某一时间段内，如果偏差超出设定范围，则判定为液压系统主泵的实际容积效率降低，从而实现对液压系统主泵的容积效率状态的检测。
2.根据权利要求1所述的液压系统主泵容积效率检测系统，其特征在于，所述蓄能器组压力变化数学模型是在采用气体压力容积变化理论的基础上经过大量实验数据训练获得的。
3.根据权利要求1所述的液压系统主泵容积效率检测系统，其特征在于，该系统还包括温度传感器，用于检测油箱温度，从而对液压系统主泵容积效率进行修正。
4.根据权利要求1或3所述的液压系统主泵容积效率检测系统，其特征在于，无蓄能器投入的液压系统中，根据液压系统保压电机转速确定主泵的泄漏状态，保压电机转速高于初始设定转速，则判定为主泵容积效率降低，此时根据温度传感器数据对主泵容积效率进行修正。
5.根据权利要求1所述的液压系统主泵容积效率检测系统，其特征在于，当液压动力系统由伺服电机驱动液压系统主泵情况下，根据伺服电机转数及液压系统主泵排量，计算出排出高压液压油的容积。
6.根据权利要求1所述的液压系统主泵容积效率检测系统，其特征在于，当液压动力单元由异步电机驱动变量泵情况下，在管道中安装流量计，通过流量计计算出系统排出的液压油容积。
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