CN114382733A - 智能液压系统及液压顶升装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能液压系统及液压顶升装置，在智能液压系统的油路上设置有用于检测液压泵的出油端油压的第一测压点、用于检测平衡阀的进油端油压的第二测压点以及用于检测顶升油缸的有杆腔的出油端油压的第三测压点，并且还包括控制器，控制器被配置为：分别收集第一测压点的第一油压值P_s、第二测压点的第二油压值P₂以及第三测压点的第三油压值P₁；计算第一测压点到第三测压点之间的第一回路段压差P_s1以及第一测压点到第二测压点之间的第二回路段压差P_s2；对第一油压值P_s、第二油压值P₂、第三油压值P₁、第一回路段压差P_s1以及第二回路段压差P_s2进行处理，并根据处理结果对智能液压系统的液压元件反馈判断；从而实现智能判定的目的，减少人工误差。

Description

智能液压系统及液压顶升装置

技术领域

本发明属于液压技术领域，尤其涉及一种智能液压系统及液压顶升装置。

背景技术

液压顶升装置为采用液压缸驱动的塔机爬升动力装置，目前应用于塔机中的液压系统主要是由人工操作，出现故障后由人工排除，依赖于操作人员和维修人员的专业水平；根据用户质量反馈统计，故障和质量问题主要有：溢流阀设定压力不合适、平衡阀设定压力不合适、顶升速度比设计速度慢、顶升力异常导致结构损坏等；此类异常均由熟练的技术人员排查解决。但是在人工排查的过程中，一方面依赖于操作人员和维修人员的专业水平，人为操容易出现误差，另一方面，不能发现故障于未然，一旦发生故障、危险性大。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种智能液压系统及液压顶升装置，旨在解决现有技术中的液压顶升装置的参数采用人工检测时存在较大的误差的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种智能液压系统，该智能液压系统的油路上设置有用于检测油压的多个测压点，该智能液压系统还包括控制器，控制器被配置为：

分别收集多个所述测压点分别对应的油压值；

计算多个所述测压点之间的多个回路段压差；

对多个所述测压点分别对应的油压值以及多个所述回路段压差进行处理，并根据处理结果对所述智能液压系统的液压元件反馈判断。

在本发明的实施例中，智能液压系统包括油箱、液压泵换向阀、顶升油缸和平衡阀，换向阀的第一工作油口通过平衡阀与顶升油缸的无杆腔连接，换向阀的第二工作油口与顶升油缸的有杆腔连接，液压泵用于将液压油泵送至换向阀的进油口，换向阀的回油口连接至油箱。

在本发明的实施例中，测压点的数量为三个且分别用于检测液压泵的出油端油压的第一测压点、用于检测平衡阀的进油端油压的第二测压点以及用于检测顶升油缸的有杆腔的出油端油压的第三测压点，控制器进一步被配置为：

分别收集第一测压点的第一油压值P_s、第二测压点的第二油压值P₂以及第三测压点的第三油压值P₁；

计算第一测压点到第三测压点之间的第一回路段压差P_s1以及第一测压点到第二测压点之间的第二回路段压差P_s2；

对第一油压值P_s、第二油压值P₂、第三油压值P₁、第一回路段压差P_s1以及第二回路段压差P_s2进行处理，并根据处理结果对智能液压系统的液压元件反馈判断。

在本发明的实施例中，控制器进一步被配置为：

获取平衡阀的设计设定压力；

根据第二油压值P₂和第三油压值P₁计算平衡阀的实际设定压力；

根据设计设定压力和实际设定压力判断平衡阀的设计设定压力是否准确。

在本发明的实施例中，平衡阀的实际设定压力采用如下计算公式得到：

P′_c＝(i+i_A)P₂-(1+i)P₁

其中，i为平衡阀的先导比，i_A为顶升油缸的有杆腔与无杆腔的面积之比；P_c′为平衡阀的实际设定压力。

在本发明的实施例中，控制器进一步被配置为：

获取平衡阀的实际设定压力和设计设定压力之间的差值绝对值；

当差值绝对值小于压力误差允许值时，则判定平衡阀的设计设定压力准确；

当差值绝对值大于或等于压力误差允许值时，则判定平衡阀的设计设定压力不准确。

在本发明的实施例中，液压泵的出油口和油箱之间还连接有溢流阀，溢流阀的进油口与液压泵的出口端连接，溢流阀的回油口连接油箱，控制器进一步被配置为：

获取溢流阀的设定压力P_rc；

比对溢流阀的设定压力P_rc和第一油压值P_s并判断溢流阀是否存在溢流；

当P_s>0.85P_rc，则溢流阀存在溢流；

当P_s≤0.85P_rc，则溢流阀关闭。

在本发明的实施例中，控制器进一步被配置为：

分别对第一油压值P_s、第三油压值P₁、第一回路段压差P_s1、第二回路段压差P_s2在不同温度下进行标定，并得到第一油压标定值P_sTR、第三油压标定值P_1TR、第一回路段压差标定值P_s1R和第二回路段压差标定值P_s2R并判断顶升油缸的活塞杆的动作方向；

当P₁≤α_TP_1TR且P₁>P_zero、P_s2<α_TP_s2R且P_s2>P_zero时，则顶升油缸的活塞杆伸出；

当

且P_zero<P_s1<α_TP_s1R、P_zero<P₂<α_TP_sTR时，则顶升油缸的活塞杆缩回；

其中，α_T为温度影响系数，P_zero为压力误差允许值，i为平衡阀的先导比，P_c为平衡阀的设计设定压力。

在本发明的实施例中，顶升油缸的活塞杆的顶升端连接载荷，控制器进一步被配置为：

当连接不同的载荷时，分别获取顶升油缸的活塞杆在伸出时的第二油压计算值P₂'和在缩回时的第三油压计算值P₁'；

根据第二油压计算值P₂'和第三油压计算值P₁'判断载荷的类型。

在本发明的实施例中，第二油压计算值P₂'能够通过如下公式计算得到：

其中，f为摩擦力，F_L为顶升油缸的活塞杆受到的负载压力，A₀为顶升油缸的无杆腔横截面积，ΔP为油液经过平衡阀的通道的压差，P₁为第三油压值，i_A为顶升油缸的有杆腔与无杆腔的面积之比。

在本发明的实施例中，第三油压计算值P₁'能够通过如下公式计算得到：

其中，i_A为顶升油缸的有杆腔与无杆腔的面积之比，k为平衡阀阀芯弹簧刚度，P_c0为平衡阀阀芯开始开启时的设定压力，f为摩擦力，F_L为顶升油缸的活塞杆受到的负载压力，x_v为平衡阀的阀芯开启位移，i为平衡阀的先导比。

在本发明的实施例中，油箱内还设置有用于检测油温的液位液温计，控制器进一步被配置为：

在带载顶升向上工况下，获取当前油温所处的温度范围；

分别获取温度范围的两个端点温度下的第二回路段压差P_s2(T1)、P_s2(T2)和第三油压值P₁(T2)、P₁(T2)；

根据两个端点温度处的第二回路段压差P_s2(T1)、P_s2(T2)和第三油压值P₁(T2)、P₁(T2)以及当前温度的第二回路段压差P_s2和第三油压值P₁判断智能液压系统是否正常工作。

在本发明的实施例中，控制器进一步被配置为：

获取顶升油缸的活塞杆受到的负载压力P_L和顶升油缸的标定初始值P_L0并判断顶升油缸的顶升力是否异常；

当P_L/P_L0＞1.15，则顶升油缸的顶升力异常；

当P_L/P_L0≤1.15，则顶升油缸的顶升力正常。

在本发明的实施例中，还提出一种液压顶升装置，液压顶升装置包括如上的智能液压系统。

通过上述技术方案，本发明实施例所提供的智能液压系统具有如下的有益效果：

在智能液压系统的油路上设置用于检测油压的多个测压点，在对液压系统中的参数进行判定时，控制器首先分别收集多个所述测压点分别对应的油压值；然后计算多个测压点之间的多个回路段压差；最后对多个测压点分别对应的油压值以及多个回路段压差进行处理，并根据处理结果对智能液压系统的液压元件反馈判断，进而实现了对液压系统中各个液压元件的参数的智能化判定，避免了人工操作时所出现的误差。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明一实施例中智能液压系统的结构示意图；

图2是本发明的智能液压系统中电控流程示意图。

附图标记说明

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

下面参考附图描述根据本发明的智能液压系统。

如图1所示，在本发明的实施例中，提供一种智能液压系统，智能液压系统的油路上设置有用于检测油压的多个测压点，智能液压系统还包括控制器，控制器被配置为：

分别收集多个测压点分别对应的油压值；

计算多个测压点之间的多个回路段压差；

对多个测压点分别对应的油压值以及多个回路段压差进行处理，并根据处理结果对智能液压系统的液压元件反馈判断。

其中，该智能液压系统包括油箱10、液压泵20、换向阀30、顶升油缸60和平衡阀50，换向阀30的第一工作油口通过平衡阀50与顶升油缸60的无杆腔连接，换向阀30的第二工作油口与顶升油缸60的有杆腔连接，液压泵20用于将液压油泵送至换向阀30的进油口，换向阀30的回油口连接至油箱10；

优选地，测压点的数量为三个且分别为用于检测液压泵20的出油端油压的第一测压点61、用于检测平衡阀50的进油端油压的第二测压点62以及用于检测顶升油缸60的有杆腔的出油端油压的第三测压点63；此外，测压点的数量并不限于本发明中的三个，也可以根据不同的液压系统来设置不同的液压组件处的测压点。

如图2所示，智能液压系统还包括控制器，此外，还包括收集模块、计算模块和反馈判断模块，控制器与收集模块、计算模块和反馈判断模块均电连接；其中：

收集模块，用于分别收集第一测压点61的第一油压值P_s、第二测压点62的第二油压值P₂以及第三测压点63的第三油压值P₁；

计算模块，用于计算第一测压点61到第三测压点63之间的第一回路段压差P_s1以及第一测压点61到第二测压点62之间的第二回路段压差P_s2；

反馈判断模块，用于对第一油压值P_s、第二油压值P₂、第三油压值P₁、第一回路段压差P_s1以及第二回路段压差P_s2进行处理，并根据处理结果对智能液压系统的液压元件反馈判断。

在该实施例中，换向阀30可以为手动换向阀30或电磁换向阀30，若换向阀30为电磁换向阀30时，则结合电磁铁的得电、失电情况可判断换向阀30的阀芯位置和油液流动方向。从液压泵20的出口即P_s测点，到顶升油缸60的有杆腔管路接口即P₁测点，称为第一回路段，第一回路段的压差记为P_s1，P_s1＝P_s-P₁；从液压泵20的出口即P_s测点，到平衡阀50管路接口即P₂测点，称为第二回路段，第二回路段的压差记为P_s2，P_s2＝P_s-P₂；从顶升油缸60的有杆腔管路接口(即P₁测点)到油箱10，这一回路段压差为P₁或P_1T；从平衡阀50的管路接口(即P₂测点)到油箱10，这一回路段压差为P₂或P_2T。

在监测的过程中，首先通过压力传感器分别获取三个压力点分别对应的第一油压值P_s、第二油压值P₂、第三油压值P₁，然后计算第一回路段和第二回路段之间的压差值，然后对第一油压值P_s、第二油压值P₂、第三油压值P₁、第一回路段压差P_s1以及第二回路段压差P_s2进行处理；由于压力点的油压值跟油温的大小有关，因此在对各个油压值进行处理时，需要进行试验标定，具体的标定方法如下：

对于已知顶升液压系统(包括泵站、管路和顶升油缸60)，正常空载往复运动，顶升油缸60的活塞杆伸出时，P_s2、P₁只与流量和油温有关，顶升油缸60的活塞杆缩回时，P₂、P_s1只与流量和油温有关，且油液的流量是基本恒定的。通过试验，在不同的油温下(分别选取20℃、30℃、40℃、50℃、60℃以及70℃的油温工况)，标定P_s2、P₁、P₂、P_s1的值，试验标定的值分别记为P_s2R、P_1TR、P_s1R、P_2TR。对于顶升油缸60的活塞杆伸出和缩回工况分别按如下表进行试验标定并记录过程如下表所示。

根据标定后的油压数据值P_s2R、P_1TR、P_s1R、P_2TR和测压点获取的P_s2、P₁、P₂、P_s1对智能液压系统的液压元件进行反馈判断。本发明针对液压顶升装置在使用中的各种故障和质量问题，能够自动实现自动识别和判断，能够及时发现故障或隐患的存在，且避免了人工识别操作所带来的误差。其中，判断或识别的项目包括：溢流阀40压力设定监测、平衡阀50设定压力监测、顶升速度监测、顶升工况识别、各工况下压力是否正常的识别、溢流阀40溢流识别、顶升力异常监测等。如下分别一一对判定项目的过程进行详细说明。

在本发明的实施例中，控制器进一步被配置为：

获取平衡阀50的设计设定压力；

根据第二油压值P₂和第三油压值P₁计算平衡阀50的实际设定压力；

根据设计设定压力和实际设定压力判断平衡阀50的设计设定压力是否准确。

其中，空载顶升油缸60的活塞杆在缩回过程中，根据所测三处压力，结合液压系统的以上参数，则平衡阀50的实际设定压力采用如下计算公式得到：

P′_c＝(i+i_A)P₂-(1+i)P₁

其中，i为平衡阀50的先导比，i_A为顶升油缸60的有杆腔与无杆腔的面积之比；P_c′为平衡阀50的实际设定压力。

并且，

d为顶升油缸60的活塞杆直径，D为顶升油缸60的内径。

在根据设计设定压力和实际设定压力判断平衡阀50的设计设定压力是否准确的步骤中，控制器进一步被配置为：

获取平衡阀50的实际设定压力和设计设定压力之间的差值绝对值；

当差值绝对值小于压力误差允许值时，则判定平衡阀50的设计设定压力准确；其中，压力误差允许值为一个大于0且接近于0的小值，具体数值可以根据实际情况进行选定。

当差值绝对值大于或等于压力误差允许值时，则判定平衡阀50的设计设定压力不准确。当平衡阀50的设计设定压力不准确时，需要进行人为调整。

本实施例通过根据平衡阀50的阀芯平衡方程，推断平衡阀50的实际设定压力；从而实现平衡阀50实际设定压力的监测，并根据实际设定压力和设计设定压力之间的关系来实现对平衡阀50的设计设定压力的判定，此种智能判定方式简单且精确。

在本发明的实施例中，液压泵20的出油口和油箱10之间还连接有溢流阀40，溢流阀40的进油口与液压泵20的出口端连接，溢流阀40的回油口连接油箱10，控制器进一步被配置为：

获取溢流阀40的设定压力P_rc；

比对溢流阀40的设定压力P_rc和第一油压值P_s并判断溢流阀40是否存在溢流；

当P_s>0.85P_rc，则溢流阀40存在溢流；

当P_s≤0.85P_rc，则溢流阀40关闭。

具体地，溢流阀40的设定压力P_rc的判定过程为：对于空载顶升油缸60的活塞杆伸出过程中，有P_zero<P_s2<P_s2R、P_zero<P₁<P_1TR、P_s<α_TP_s2R，当转变为P_s2<P_zero、P₁<P_zero、P_s>α_TP_s2R时，判断此时油液经溢流阀40流过，此时P_s值为溢流阀40的设定压力，如abs(P_s-P_rc)<P_zero，则溢流阀40设定压力准确，否则需要调整。其中，P_zero为一个大于0且接近于0的小值，在算法中表示压力误差允许值，上述α_T为温度影响系数，取值大于1.2，小于1.5为优选的方案；abs代表绝对值。

若P_s>0.85Prc，则判断溢流阀40存在部分溢流；若P_s>0.97P_rc，则判断液压泵20的流量大部分经溢流阀40流走；若P_s≤0.85P_rc，则溢流阀40关闭，不存在溢流。

该实施例根据溢流阀40入口处的压力P_s和溢流阀40的动作特性，判断溢流阀40处是否有溢流流量，判定过程简答且精确。

进一步需要说明的是，本发明中的智能液压系统的顶升油缸60具有六个工况：空载伸缸、空载收缸、提梁收缸、带梁伸缸、带载顶升向上和带载向下。其中，在带载顶升向上活带载向下的工况下指的是在顶升油缸60的活塞杆的顶升端连接有塔机负载；在提梁收缸和带梁伸缸的工况下指的是在顶升油缸60的活塞杆的顶升端连接有扁担梁负载。空载工况活塞杆上不连接塔机部件，为非工作工况。提梁收缸和带梁伸缸时，顶升油缸60的活塞杆只带扁担梁负载；带载顶升向上和带载向下时，顶升油缸60的活塞杆带塔机上部载荷；这四种工况为工作工况。为了判定在不同的工况下顶升油缸60的活塞杆的动作方向，通常根据各个回路段的压差来判断流量的流向和顶升油缸60的动作方向，具体地，控制器进一步被配置为：

分别对第一油压值P_s、第三油压值P₁、第一回路段压差P_s1、第二回路段压差P_s2在不同温度下进行标定，并得到第一油压标定值P_sTR、第三油压标定值P_1TR、第一回路段压差标定值P_s1R和第二回路段压差标定值P_s2R并判断顶升油缸60的活塞杆的动作方向；

当P₁≤α_TP_1TR且P₁>P_zero、P_s2<α_TP_s2R且P_s2>P_zero时，则顶升油缸60的活塞杆伸出；

当

且P_zero<P_s1<α_TP_s1R、P_zero<P₂<α_TP_sTR时，则顶升油缸60的活塞杆缩回；

其中，α_T为温度影响系数，P_zero为压力误差允许值，i为平衡阀50的先导比，P_c为平衡阀50的设计设定压力。

对顶升油缸60的活塞杆的动作方向的识别，主要是根据有杆腔管路接口(即P₁测点)的压力结合P_s1、P_s2来判断顶升油缸60的活塞杆的动作方向。详细的判定过程如下：

判断原理为：顶升油缸60的活塞杆伸出时，P₁测点压力为P_1T回路段(P_1T回路段指的是从P₁测压点到油箱10的回路段)的压差，该值较低，通常在1MPa以内，额定记作P_1TR；顶升油缸60的活塞杆缩回时，P₁测点压力需控制平衡阀50的开启，远远大于P_1TR；若顶升油缸60的活塞杆没有动作，换向阀30处于P_s与P₂相通位置时，可以通过监测P₁值、P_s1值、P_s2值，即可判断顶升油缸60的活塞杆的动作方向。

具体的判断方法：

(1)油缸伸出时，对于已知管路，P_1T回路段的压差P₁、P_s与P₂回路段的压差P_s2都只与流量和油温有关，而对已知泵站和油缸，通过P_1T、P_s与P₂回路段的流量也是基本固定的。优选地，通过试验标定P_1TR、P_S2R的值。当P₁≤α_TP_1TR且P₁>P_zero、P_s2<α_TP_s2R且P_s2>P_zero时，(式中α_T为温度影响系数)，判断油缸动作方向为伸出。

(2)油缸缩回时，对于已知管路，P_2T回路段的压差P₂、P_s与P₁之间的回路段的压差P_s1都只与流量和油温有关，而对已知泵站和油缸，通过P_s与P₂之间的回路段、P_s与P₁之间的回路段的流量也是基本固定的。优选地，通过试验标定P_STR、P_S1R的值。

若

且P_zero<P_s1<α_TP_s1R、P_zero<P₂<α_TP_sTR时，则判断顶升油缸60的活塞杆的动作方向为缩回。

(3)若P_s≥P_rc且P_s1<P_zero，则判断换向阀30处于P_s和P₁连通位置，但油液经溢流阀40流回油箱10；此时油缸有两种可能：其一是顶升油缸60的活塞杆缩回到位，其二是顶升油缸60的活塞杆缩回过程中受其它部件阻挡。

(4)若P_s≥P_rc且P_s2<P_zero，则判断换向阀30处于P_s和P₂连通位置，但油液经溢流阀40流回油箱10；此时顶升油缸60有两种可能：其一是顶升油缸60的活塞杆伸出到位，其二是顶升油缸60的活塞杆伸出过程中受其它部件阻挡。

(5)换向阀30处于中位时，顶升油缸60没有动作，液压泵20出的油液经换向阀30P、T口回到油箱10，对于已知泵站，通过P_sT回路段(指的是P_s测压点到油箱10的回路段)的流量是基本固定的。优选地，通过试验标定P_sT回路段压差P_STR的值。

若P_s<α_TP_sTR，且P₁<P_zero或P₂<P_zero或P₁>P_s或P₂>P_s，则判断换向阀30处于中位。

本实施例中通过根据三处测点压力和四个液压回路段的压差，推断油液流动的方向，从而判断换向阀30的位置以及油缸的运动方向，从而实现工况识别中的方向识别。

在本发明的实施例中，顶升油缸60的活塞杆的顶升端连接载荷，控制器进一步被配置为：

当连接不同的载荷时，分别获取顶升油缸60的活塞杆在伸出时的第二油压计算值P₂'和在缩回时的第三油压计算值P₁'；

根据第二油压计算值P₂'和第三油压计算值P₁'判断载荷的类型。

根据油缸活塞杆的受力平衡方程、平衡阀50阀芯受力平衡方程、平衡阀50阀口流量方程推断各工况下各处压力的值，从而实现工况识别中的载荷识别。

在本发明的实施例中，第二油压计算值P₂'能够通过如下公式计算得到：

其中，f为摩擦力，F_L为顶升油缸60的活塞杆受到的负载压力，A₀为顶升油缸60的无杆腔横截面积，ΔP为油液经过平衡阀50的通道的压差，i_A为顶升油缸60的有杆腔与无杆腔的面积之比。

前文已判断伸缸和收缸，以下算法主要区分带载顶升向上和带载向下的伸缸工况、提梁收缸和带载向下收缸工况。其中，具体地的判断过程如下所示，

扁担梁重力记为G_B，塔机上装重量记为G_L。

设油缸活塞杆上负载为F_L，则活塞杆受力平衡方程有：

式中：f为摩擦力，活塞杆伸出时f符号取”+”，活塞杆缩回时f符号取”-“；空载时F_L＝0；带载(塔机上部载荷)时F_L＝G_L；活塞杆只带扁担梁时F_L＝-G_B。P₀为顶升油缸60的无杆腔压力，A₀为顶升油缸60的无杆腔横截面积。

以下算法主要用于区分伸缸的两种工况：带载顶升向上和带梁伸缸。

此时油液经平衡阀50的单向阀功能通道，有：P₀＝P₂'-ΔP；ΔP为油液经过单向阀功能通道的压差，其值由流量和阀的通流特性决定，通常在0.2MPa以内。

则：

通常塔机上部载荷作用在无杆腔上的负载压力

约为20～28MPa。而

值通常很小，在2MPa以下。因此带载顶升向上和带梁伸缸的P₂值差别很大，以此区分带载顶升向上工况和带梁伸缸工况。

为了区分在收缸工况下的两种形式：提梁收缸和带载向下；第三油压计算值P1'能够通过如下公式计算得到：

其中，i_A为顶升油缸60的有杆腔与无杆腔的面积之比，k为平衡阀50阀芯弹簧刚度，P_c0为平衡阀50阀芯开始开启时的设定压力，f为摩擦力，F_L为顶升油缸60的活塞杆受到的负载压力，x_v为平衡阀50的阀芯开启位移，i为平衡阀50的先导比。

而，平衡阀50阀口处稳态流量方程有：

式中C_q为流量系数，ρ为液压油密度，x_v为阀芯开启位移。当流量一定时，阀芯位移x_v随顶升油缸60的无杆腔压力P₀的变化而动态调整，从而在平衡阀50的阀口处产生所需要的压差。轻载时，P₀小，则x_v大；重载时，P₀大，则x_v小。

那么，平衡阀50阀芯受力平衡方程有：P_c0+(1+i)P₂+kx_v＝P₀+iP₁

式中k为阀芯弹簧刚度，P_c0为平衡阀50阀芯开始开启时的设定压力。

通常阀芯开始开启时与阀芯全开时，有如下关系：

由以上式子可推得：

通常塔机上部载荷作用在无杆腔上的负载压力G_L/A₀约为20～28MPa；提梁收缸时G_B/A₀值通常很小，在2MPa以下。且负载P₀越大时，x_v越小。因此，带载向下收缸工况与提梁收缸有较大区别。通过P₁测量值和上式推算，可区分带载向下工况和空载收缸工况。

进一步地，油箱10内还设置有用于检测油温的液位液温计70，控制器进一步被配置为：

在带载顶升向上工况下，获取当前油温所处的温度范围；

分别获取温度范围的两个端点温度下的第二回路段压差P_s2(T1)、P_s2(T2)和第三油压值P₁(T1)、P₁(T2)；

根据两个端点温度处的第二回路段压差P_s2(T1)、P_s2(T2)和第三油压值P₁(T2)、P₁(T2)以及当前温度的第二回路段压差P_s2和第三油压值P₁判断智能液压系统是否正常工作。

速度监测的原理：速度与流量成正比，在相同的温度下，而流经液压系统某回路段的压差与流量正相关。流量相同时，流经液压系统某回路段产生的压差随油液粘度增加而减小，油液粘度随温度的升高而降低。根据前文试验标定的各回路段在不同油温下的压差，顶升工作时实时测量值、计算值与之进行比较，从而判断速度是否正常。

在带载顶升向上和带梁伸缸工况，如油温处于(T1，T2)区间范围内，则该温度范围的端点温度T1处所对应的第二回路段压差记为P_S2(T1)，端点温度T2处所对应的第二回路段压差记为P_S2(T2)；该温度范围的端点温度T1处所对应的第三油压值记为P₁(T1)，该温度范围的端点温度T2处所对应的第三油压值记为P₁(T2)；

若P_s2>P_S2(T1)，P₁>P₁(T1)，则判断回路段压差正常，油缸活塞杆速度正常；

若P_s2<P_s2(T2)，P₁<P₁(T2)，则判断回路段压差偏低、活塞杆速度偏低，提示系统存在泄漏或溢流。

此外，根据顶升油缸60的活塞杆受力平衡方程，该智能液压系统还能够用来监测顶升力是否异常，具体地，控制器进一步被配置为：

获取顶升油缸60的活塞杆受到的负载压力P_L和顶升油缸60的标定初始值P_L0并判断顶升油缸60的顶升力是否异常；

当P_L/P_L0＞1.15，则顶升油缸60的顶升力异常；

当P_L/P_L0≤1.15，则顶升油缸60的顶升力正常。

具体地，当顶升油缸60的活塞杆在带载顶升向上时，根据顶升油缸60的活塞杆受力平衡方程有：

则：

式中ΔP值在0.2MPa以下，可带入0.2MPa计算，或忽略。在配平后顶升动作开始时，标定初始值P_L0，顶升向上的过程中，若P_L/P_L0>1.15，则判定为顶升力异常，原因为顶升过程中有异常阻力或摩擦力过大。

在本发明的实施例中，还提出一种液压顶升装置，液压顶升装置包括如上的智能液压系统。针对液压顶升装置在使用中的各种故障和质量问题，本发明专利中的智能顶升装置实现以下功能：溢流阀40压力设定监测、平衡阀50设定压力监测、顶升速度监测、顶升工况识别、各工况下压力是否正常的识别、溢流阀40溢流识别、顶升力异常监测等。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种智能液压系统，其特征在于，所述智能液压系统的油路上设置有用于检测油压的多个测压点，所述智能液压系统还包括控制器，所述控制器被配置为：

分别收集多个所述测压点分别对应的油压值；

计算多个所述测压点之间的多个回路段压差；

对多个所述测压点分别对应的油压值以及多个所述回路段压差进行处理，并根据处理结果对所述智能液压系统的液压元件反馈判断。

2.根据权利要1所述的智能液压系统，其特征在于，所述智能液压系统包括油箱(10)、液压泵(20)、换向阀(30)、顶升油缸(60)和平衡阀(50)，所述换向阀(30)的第一工作油口通过所述平衡阀(50)与顶升油缸(60)的无杆腔连接，所述换向阀(30)的第二工作油口与所述顶升油缸(60)的有杆腔连接，所述液压泵(20)用于将液压油泵送至所述换向阀(30)的进油口，所述换向阀(30)的回油口连接至所述油箱(10)。

3.根据权利要2所述的智能液压系统，其特征在于，所述测压点的数量为三个且分别为用于所述液压泵(20)的出油端油压的第一测压点(61)、用于检测所述平衡阀(50)的进油端油压的第二测压点(62)以及用于检测所述顶升油缸(60)的有杆腔的出油端油压的第三测压点(63)，所述控制器进一步被配置为：

分别收集所述第一测压点(61)的第一油压值P_s、所述第二测压点(62)的第二油压值P₂以及所述第三测压点(63)的第三油压值P₁；

计算所述第一测压点(61)到所述第三测压点(63)之间的第一回路段压差P_s1以及所述第一测压点(61)到所述第二测压点(62)之间的第二回路段压差P_s2；

对第一油压值P_s、第二油压值P₂、第三油压值P₁、第一回路段压差P_s1以及第二回路段压差P_s2进行处理，并根据处理结果对所述智能液压系统的液压元件反馈判断。

4.根据权利要3所述的智能液压系统，其特征在于，所述控制器进一步被配置为：

获取所述平衡阀(50)的设计设定压力；

根据第二油压值P₂和第三油压值P₁计算所述平衡阀(50)的实际设定压力；

根据所述设计设定压力和所述实际设定压力判断所述平衡阀(50)的设计设定压力是否准确。

5.根据权利要4所述的智能液压系统，其特征在于，所述平衡阀(50)的实际设定压力采用如下计算公式得到：

P′_c＝(i+i_A)P₂-(1+i)P₁

其中，i为所述平衡阀(50)的先导比，i_A为所述顶升油缸(60)的有杆腔与无杆腔的面积之比；P_c'为平衡阀(50)的实际设定压力。

6.根据权利要4所述的智能液压系统，其特征在于，所述控制器进一步被配置为：

获取所述平衡阀(50)的实际设定压力和设计设定压力之间的差值绝对值；

当所述差值绝对值小于压力误差允许值时，则判定所述平衡阀(50)的设计设定压力准确；

当所述差值绝对值大于或等于压力误差允许值时，则判定所述平衡阀(50)的设计设定压力不准确。

7.根据权利要4所述的智能液压系统，其特征在于，所述液压泵(20)的出油口和所述油箱(10)之间还连接有溢流阀(40)，所述溢流阀(40)的进油口与所述液压泵(20)的出口端连接，所述溢流阀(40)的回油口连接所述油箱(10)，所述控制器进一步被配置为：

获取所述溢流阀(40)的设定压力P_rc；

比对所述溢流阀(40)的设定压力P_rc和所述第一油压值P_s并判断所述溢流阀(40)是否存在溢流；

当P_s>0.85P_rc，则所述溢流阀(40)存在溢流；

当P_s≤0.85P_rc，则所述溢流阀(40)关闭。

8.根据权利要3所述的智能液压系统，其特征在于，所述控制器进一步被配置为：

分别对第一油压值P_s、第三油压值P₁、第一回路段压差P_s1、第二回路段压差P_s2在不同温度下进行标定，并得到第一油压标定值P_sTR、第三油压标定值P_1TR、第一回路段压差标定值P_s1R和第二回路段压差标定值P_s2R并判断所述顶升油缸(60)的活塞杆的动作方向；

当P₁≤α_TP_1TR且P₁>P_zero、P_s2<α_TP_s2R且P_s2>P_zero时，则所述顶升油缸(60)的活塞杆伸出；

当

且P_zero<P_s1<α_TP_s1R、P_zero<P₂<α_TP_sTR时，则所述顶升油缸(60)的活塞杆缩回；

其中，α_T为温度影响系数，P_zero为压力误差允许值，i为所述平衡阀(50)的先导比，P_c为所述平衡阀(50)的设计设定压力。

9.根据权利要3所述的智能液压系统，所述顶升油缸(60)的活塞杆的顶升端连接载荷，其特征在于，所述控制器进一步被配置为：

当连接不同的载荷时，分别获取所述顶升油缸(60)的活塞杆在伸出时的第二油压计算值P₂'和在缩回时的第三油压计算值P₁'；

根据所述第二油压计算值P₂'和所述第三油压计算值P₁'判断所述载荷的类型。

10.根据权利要9所述的智能液压系统，其特征在于，所述第二油压计算值P₂'能够通过如下公式计算得到：

其中，f为摩擦力，F_L为所述顶升油缸(60)的活塞杆受到的负载压力，A₀为所述顶升油缸(60)的无杆腔横截面积，ΔP为油液经过所述平衡阀(50)的通道的压差，P₁为第三油压值，i_A为所述顶升油缸(60)的有杆腔与无杆腔的面积之比。

11.根据权利要9所述的智能液压系统，其特征在于，所述第三油压计算值P₁'能够通过如下公式计算得到：

其中，i_A为所述顶升油缸(60)的有杆腔与无杆腔的面积之比，k为平衡阀(50)阀芯弹簧刚度，P_c0为平衡阀(50)阀芯开始开启时的设定压力，f为摩擦力，F_L为所述顶升油缸(60)的活塞杆受到的负载压力，x_v为所述平衡阀(50)的阀芯开启位移，i为所述平衡阀(50)的先导比。

12.根据权利要10所述的智能液压系统，其特征在于，所述油箱(10)内还设置有用于检测油温的液位液温计(70)，所述控制器进一步被配置为：

在带载顶升向上工况下，获取当前油温所处的温度范围；

分别获取所述温度范围的两个端点温度下的第二回路段压差P_s2(T1)、P_s2(T2)和第三油压值P₁(T2)、P₁(T2)；

根据两个端点温度处的第二回路段压差P_s2(T1)、P_s2(T2)和第三油压值P₁(T2)、P₁(T2)以及当前温度的第二回路段压差P_s2和第三油压值P₁判断智能液压系统是否正常工作。

13.根据权利要10所述的智能液压系统，其特征在于，所述控制器进一步被配置为：

获取所述顶升油缸(60)的活塞杆受到的负载压力P_L和所述顶升油缸(60)的标定初始值P_L0并判断所述顶升油缸(60)的顶升力是否异常；

当P_L/P_L0＞1.15，则所述顶升油缸(60)的顶升力异常；

当P_L/P_L0≤1.15，则所述顶升油缸(60)的顶升力正常。

14.一种液压顶升装置，其特征在于，所述液压顶升装置包括如权利要求1至13中任意一项所述的智能液压系统。

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