CN115434979A - 用于液压系统的故障检测装置 - Google Patents

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Abstract

本实施例涉及用于液压系统(100)的故障检测装置(200)、能够检测故障的液压系统(10)及操作故障检测装置(200)的方法。故障检测装置(200)包括监测和故障检测单元(240)，从第一压力传感器(210)和第二压力传感器(220)接收第一和第二压力值；并包括故障检测单元(260)，在多个二元组(341、342、343、344、345)的一个二元组在相对压力值的第一预定容差范围(310)内且在第二预定容差范围(320)之外时检测至少一个液压操作的设备(130)的故障，并且其中故障检测单元(260)在该多个二元组的一个二元组在相对压力值的第一预定容差范围(310)之外时检测泵(160)的故障。

Description

用于液压系统的故障检测装置
技术领域
本实施例涉及一种故障检测装置，并且更具体地涉及用于液压系统的故障检测装置。本发明的实施例还涉及具有这种故障检测装置的能够检测故障的液压系统，并且涉及一种操作这种故障检测装置以检测液压系统中的故障的方法。
背景技术
在使用液压动力作为其主要动力源或备用动力源的许多技术应用中，出于安全和经济原因，最重要的是所需的液压动力具有可能的最大可靠性等级。
因此，液压系统的健康状况通常通过监测包括压力、渗漏、温度、振动等的不同参数来进行观察。这些参数中一个或多个参数的变化通常指示相关联的液压系统中正在发展的故障。
通常地，用于液压系统的已知故障检测装置根据所监测的参数定义健康标识符。除了测量到的和已处理的参数之外，这种健康标识符通常由计算过的和/或模拟的参数组成。
在液压系统的操作期间，常规的故障检测装置通常使用专用监测算法来观察这种健康标识符，以用于检测液压系统中的故障发展。在一些应用中，监测算法被实施为液压系统中的软件以实现在线实时故障监测。可替代地，监测算法被实现为用于离线后操作分析的远程软件。
用于故障检测目的的监测液压系统的常见方法包括，例如，US 2017/0184138 A1、DE 10 2008 035 954 A1、EP 1 674 365 A1、DE 103 34 817 A1、EP 1 988 287 B1、FR 3087 887 B1、JP 4 542 819 B2、US 5,563,351 A、US 8,437,922 B2、US2021088058和WO2013/063262 A1。
然而，上述监测液压系统的方法都使用不同类型的参数之间的依赖关系来定义液压系统健康的标识符。上述方法还常常依赖于极度复杂的测量装置。
文献US 7,082,758 B2描述了一种液压机，在该液压机中检测液压泵故障，并且在泵故障发生之前估计泵寿命。测量排放压力、油温度和排放过滤器差压，确定过滤器差压和排放压力之间的相关关系，并且根据该相关关系计算代表性过滤器差压。使用油温—差压相关函数，校正代表性差压值，使得由油温引起的可变分量从其中消除。计算经校正的差压随时间的增加的长期趋势和短期趋势。基于长期趋势与短期趋势之间的偏差程度来预测泵故障或者估计泵寿命。
然而，所描述的方法需要过滤器的存在以测量排放过滤器差压。而且，液压泵健康的标识符的定义通过与在线测量的数据的线性相关(即，在液压系统的操作期间)来确定。然后使用该相关性来定义代表性差压。然后随时间监测代表性差压并将其与预定差压进行比较。换言之，差压是健康指示器。另外，所描述的方法仅检测液压泵的故障，而不能检测相关联的液压系统的故障。而且，所描述的方法需要温度传感器来确定油温。
发明内容
因此，为液压系统提供一种新的故障检测装置是第一目的。新的故障检测装置应该能够检测液压泵的故障和相关联的液压系统的故障。而且，新的故障检测装置应该能够区分液压泵的故障和相关联的液压系统的故障。此外，第二目的是提供一种新的能够检测故障的液压系统，其包括这种新的故障检测装置，第三目的是提供一种操作这种新的故障检测装置的方法。
通过用于液压系统的故障检测装置来达成第一目的，所述故障检测装置包括如权利要求1所述的特征。
更具体地，一种用于液压系统的故障检测装置，包括：第一压力传感器，其感测供应管线中液压流体的第一压力值；第二压力传感器，其感测壳体排放管线中的液压流体的第二压力值；以及监测和故障检测单元，其从第一压力传感器和第二压力传感器接收第一压力值和第二压力值，并且包括监测单元和故障检测单元，所述监测单元在多个液压操作的设备的操作期间监测来自第一压力传感器和第二压力传感器的第一压力值和第二压力值，所述故障检测单元记忆(memorize)第一压力值和第二压力值的多个二元组，其中当所述多个二元组中的一个二元组在相对压力值的第一预定容差范围内并且在相对压力值的第二预定容差范围之外时，所述故障检测单元检测多个液压操作的设备中至少一个液压操作的设备的故障，并且其中当多个二元组中的所述二元组在相对压力值的第一预定容差范围之外时，所述故障检测单元检测泵的故障。所述液压系统包括：装有液压流体的箱体；多个液压操作的设备；供应管线；泵，其经由供应管线将液压流体从箱体运送到所述多个液压操作的设备；以及壳体排放管线，其用于将液压流体从泵送回到箱体。
作为一个示例，液压系统可以包括由外部机械源驱动的可变排量泵。液压泵可以经由供应管线将液压流体从箱体运送到多个液压操作的设备(例如，阀、致动器和液压流体的其他消耗装置)，并且经由排放管线从泵送回到箱体。第一压力传感器可以安装在供应管线中(例如，在过滤器和多个液压操作的设备之间)。
液压泵可以经由壳体排放管线将液压流体送回到箱体。第二压力传感器可以安装在壳体排放管线中。
第一软件程序可以在计算机上运行，该计算机在正常操作模式下、在启动液压系统之前、在唯一的初始校准期间，通过第一算法将第一压力传感器和第二压力传感器的信号组合为限定比例。
在这种唯一的初始校准以外，第二软件程序可以通过第二算法基于供应压力和壳体排放压力来计算并记忆参考曲线。该参考曲线包括安全区域(也称为容差)，安全区域覆盖可接受的幅度内的测量的统计散点，以及用于准确地检测液压系统退化的附加阈值。为预定参数定义这样的安全区域和这样的阈值。
第三软件程序可以通过第三算法将在液压系统的正常操作模式下的特定操作状态期间所获得的压力信号计算和记忆成带时间戳的压力比例。
基于第四算法的第四软件程序可以将所获得的压力信号与所确定的阈值进行比较，并且指示与所确定的阈值的偏差。如果需要，第四软件程序可以监测所获得的压力信号相对于参考曲线的趋势(trend)。
基于第五算法的第五软件程序可以确定在正常系统操作期间所获得的压力比例的任何偏差是否源自液压泵的故障或其余液压系统部件的故障，例如通过监测某一测量条件的测量点是否超过围绕参考曲线的预定容差的阈值。
基于第六算法的第六软件程序可以记忆第四和第五软件程序的输出并且可选地通知操作者。
如果需要，温度传感器可以连接到箱体，以提高监测温度变化的鲁棒性。
因此，压力传感器的数量减少到最少两个。实际上，除了供应管线中的压力传感器之外，在壳体排放管线中只需要一个附加的压力传感器。压力供应管线中的压力传感器和温度传感器的存在被认为是针对大多数液压系统给出的。
软件程序以若干特定但不复杂的算法为特征，来处理压力信号，并且基于损坏指示曲线(DIC)的概念来实现液压泵或其余液压系统部件中的故障发展的检测，损坏指示曲线(DIC)有时也被称为无故障运行曲线。
另外，软件程序允许满足安全操作和经济制约的健康状况监测系统的鲁棒且可靠的设计。而且，由于其简单的结构和鲁棒性，故障检测装置可以实时地使用和在用于移动和固定液压系统的后处理应用中使用。
根据一个方面，故障检测单元基于多个二元组确定趋势，并且其中故障检测单元基于该趋势，检测多个液压操作的设备中的至少一个液压操作的设备的故障和泵的故障这两者中的至少一者。
根据一个方面，故障检测装置还包括温度传感器，其感测箱体中的液压流体的当前温度值并且将当前温度值提供给监测和故障检测单元，并且其中故障检测单元基于液压流体的当前温度值调整相对压力值的第一预定容差范围和相对压力值的第二预定容差范围。
根据一个方面，监测和故障检测单元还包括校准单元，该校准单元基于在多个液压操作的设备的操作之前、在液压系统的初始校准期间从第一压力传感器和第二压力传感器所接收的第一压力值和第二压力值来确定相对压力值的第一预定容差范围和相对压力值的第二预定容差范围。
根据一个方面，校准单元基于泵的预定操作条件，来确定相对压力值的第一预定容差范围和第二预定容差范围。
根据一个方面，监测和故障检测单元还包括输出设备，该输出设备输出以下中的至少一个：液压流体的所监测的第一压力值和第二压力值、检测到的多个液压操作的设备中的至少一个液压操作的设备的故障、或检测到的泵的故障。
另外，第二目的通过能够检测故障的液压系统来达成，所述能够检测故障的液压系统包括如权利要求7所述的特征。
更具体地，一种能够检测故障的液压系统包括上述的故障检测装置，以及液压系统，该液压系统包括：装有液压流体的箱体；多个液压操作的设备；供应管线；泵，其经由供应管线将液压流体从箱体运送到多个液压操作的设备；返回管线，其用于将液压流体从多个液压操作的设备送回到箱体；以及壳体排放管线，其用于将液压流体从泵送回到箱体。
根据一个方面，液压系统还包括位于泵和多个液压操作的设备之间的供应管线中的过滤器。
根据一个方面，液压系统还包括驱动泵的驱动机构。
此外，通过操作上述包括如权利要求10所述的特征的故障检测装置的方法来达成第三目的。
更具体地，上述操作故障检测装置的方法包括以下操作：利用第一压力传感器，感测供应管线中液压流体的第一压力值；利用第二压力传感器，感测壳体排放管线中的液压流体的第二压力值；利用监测和故障检测单元，从第一压力传感器和第二压力传感器接收第一压力值和第二压力值；利用监测和故障检测单元中的监测单元，当液压系统处于正常操作模式时，监测来自第一压力传感器和第二压力传感器的第一压力值和第二压力值；利用监测和故障检测单元中的故障检测单元，在正常操作模式下记忆第一压力值和第二压力值的多个二元组；利用监测和故障检测单元中的故障检测单元，当多个二元组中的一个二元组在相对压力值的第一预定容差范围内并且在相对压力值的第二预定容差范围之外时，检测多个液压操作的设备中的至少一个液压操作的设备的故障；并且利用故障检测单元，当多个二元组中的所述二元组在相对压力值的第一预定容差范围之外时，检测泵的故障。
根据一个方面，该方法还包括利用监测和故障检测单元，基于当液压系统处于校准模式时由监测和故障检测单元所接收的第一压力值和第二压力值的外推(extrapolation)来生成无故障运行曲线。
根据一个方面，该方法还包括利用监测和故障检测单元基于无故障运行曲线来确定相对压力值的第一预定容差范围和相对压力值的第二预定容差范围。
根据一个方面，该方法还包括利用所述监测和故障检测单元，基于多个二元组来确定趋势；并且基于该趋势，检测多个液压操作的设备中的至少一个液压操作的设备的故障和泵的故障这两者中的至少一者。
根据一个方面，该方法还包括基于在不同时间戳处的多个二元组来生成并提供关于液压流体的第一压力值和第二压力值的统计数字。
根据一个方面，该方法还包括响应于检测到多个液压操作的设备中的至少一个液压操作的设备的故障或者响应于检测到泵的故障，向液压系统的操作者通知检测到的故障。
附图说明
参考附图通过示例的方式在以下描述中概述了优选实施例。在这些附图中，相同或功能相同的部件和元件用相同的附图标记和字符标记，因此仅在下面的描述中说明一次。
图1是根据一些实施例的包括液压系统和故障检测装置的能够检测故障的说明性的液压系统的图。
图2是根据一些实施例的液压系统的说明性的无故障运行曲线和相关联的相对压力值的预定容差范围的图。
图3A是根据一些实施例的指示泵故障的说明性的趋势监测的图。
图3B是根据一些实施例的指示液压操作的设备故障的说明性的趋势监测的图。
图3C是根据一些实施例的指示紧接着有泵故障的液压操作的设备故障的说明性的趋势监测的图；以及
图4是示出根据一些实施例的用于操作液压系统的故障检测装置的说明性的操作的流程图。
具体实施方式
故障检测装置的示例性实施例可以与任何液压系统一起使用。具有液压系统的设备的示例可包括挖掘机、推土机、反铲、劈木机、铲子、装载机、铲车和起重机、液压制动器、动力转向系统、自动变速器、垃圾车、飞行器飞行控制系统、升降机、工业机械等。
图1是能够检测故障的液压系统10的图，其包括液压系统100和联接到液压系统100的故障检测装置200。
说明性地，液压系统100可以包括箱体110。箱体110可以是打开的并且在大气压力下操作。可替代地，箱体110可以被关闭和加压。
箱体110可以填充有液压流体120。液压流体120可以是适于在液压系统中使用的任何流体。例如，液压流体可以基于矿物油和/或水。
举例来说，液压系统可以包括多个液压操作的设备130。液压操作的设备130可以包括液压马达、液压缸(hydraulic cylinders)或其他液压致动器、控制阀、管、软管和/或液压流体的其他消耗装置，仅举几例。
液压系统100可以包括供应管线140和泵160，泵160经由供应管线140将液压流体120从箱体110运送到多个液压操作的设备130。如果需要，泵160可以被实现为可变排量类型的活塞泵。泵160可以向液压操作的设备130以给定的速率供应液压流体120。
说明性地，液压系统100可以包括驱动机构190。驱动机构190可以驱动泵160。如果需要，驱动机构190可以包括外部机械致动器和/或电动机。
说明性地，液压系统100可以包括用于将液压流体120从多个液压操作的设备130送回到箱体110的返回管线170，以及用于将液压流体120从泵160送回到箱体110的壳体排放管线150。
如果需要，液压系统100可以包括过滤器180。过滤器180可用于从液压流体120中去除杂质。说明性地，过滤器180可以是位于供应管线140中的高压过滤器。作为一个示例，过滤器180可以位于泵160和多个液压操作的设备130之间的供应管线140中。
说明性地，故障检测装置200可以包括第一压力传感器210和第二压力传感器220。第一压力传感器210可感测供应管线140中液压流体120的第一压力值，第二压力传感器220可感测壳体排放管线150中液压流体120的第二压力值。
如果需要，故障检测装置200可以包括温度传感器230。温度传感器230能够感测箱体110中液压流体120的当前温度值。
举例来说，故障检测装置200可以包括监测和故障检测单元240。监测和故障检测单元240可以从第一压力传感器210和第二压力传感器220接收第一压力值和第二压力值。
说明性地，监测和故障检测单元240可以包括监测单元250和故障检测单元260。监测单元250可在多个液压操作的设备130的操作期间监测来自第一压力传感器210和第二压力传感器220的第一压力值和第二压力值。
举例来说，故障检测单元260可以记忆第一压力值和第二压力值的多个二元组。当多个二元组中的一个二元组在相对压力值的第一预定容差范围内并且在相对压力值的第二预定容差范围之外时，故障检测单元260可以检测多个液压操作的设备130中的至少一个液压操作的设备的故障。当多个二元组中的所述二元组在相对压力值的第一预定容差范围之外时，故障检测单元260可以检测泵160的故障。
说明性地，故障检测单元260可以基于由温度传感器230测量的液压流体120的当前温度值来调整相对压力值的第一预定容差范围和相对压力值的第二预定容差范围。
如果需要，监测和故障检测单元240可以包括输出设备280。输出设备280可以输出以下中的至少一个：液压流体120的所监测的第一压力值和第二压力值、多个液压操作的设备130中的至少一个液压操作的设备的检测到的故障、或泵160的检测到的故障。
如图1所示，监测和故障检测单元240可以包括校准单元270。在多个液压操作的设备130的操作之前，在液压系统100的初始校准期间，校准单元270可以基于从第一压力传感器210和第二压力传感器220所接收的第一压力值和第二压力值来确定相对压力值的第一预定容差范围和相对压力值的第二预定容差范围。
说明性地，校准单元270可以基于泵160的预定操作条件来确定相对压力值的第一预定容差范围和第二预定容差范围。
图2是液压系统(例如，图1的液压系统100)的说明性的无故障运行曲线390和相关联的相对压力值的预定容差范围310、320的图。在液压系统的初始校准期间，可以使用校准单元(例如，图1的校准单元270)来确定无故障运行曲线390。
说明性地，在液压系统的初始校准期间，校准单元(例如，图1的校准单元270)可以分别从第一传感器和第二传感器接收供应管线和壳体排放管线中液压流体的第一压力值和第二压力值。第一传感器和第二传感器可以在初始校准期间为多个液压操作的设备的预定工作条件和/或泵的预定操作条件提供第一压力值和第二压力值。
校准单元可以基于第一压力值和第二压力值来定义校准点330、331、332、333、334、335。校准点的数量可取决于多个液压操作的设备的预定工作条件的数量和/或泵的预定操作条件的数量。因此，可以有任意数量的校准点。为简单和清楚起见，图2中校准点的数量已经被限定为6。然而，如果需要，可以使用大于1的任何数量。
校准点330、331、332、333、334、335可以表示在具有壳体压力301(即，由图1的壳体排放管线150中的第二压力传感器220测量的液压流体120的第二压力值)作为纵坐标和供应压力302(即，由图1的供应管线140中的第一压力传感器210测量的液压流体120的第一压力值)作为横坐标的二维笛卡尔坐标系300中。因此，校准点330至335被表示为供应压力和壳体压力的二元组。
说明性地，校准单元可以基于校准点330至335来确定无故障运行曲线390。例如，校准单元可以对校准点330至335执行回归分析以确定无故障运行曲线390。
作为一个示例，校准单元可以执行线性回归，以将无故障运行曲线390确定为在壳体压力301和供应压力302之间具有线性依赖关系。作为另一示例，校准单元可以执行非线性回归，以将无故障运行曲线390确定为在壳体压力301和供应压力302之间具有非线性依赖关系。
举例来说，校准单元可以基于在多个液压操作的设备的操作之前、在液压系统的初始校准期间从第一压力传感器和第二压力传感器所接收的第一压力值和第二压力值，来确定相对压力值的第一预定容差范围310和相对压力值的第二预定容差范围320。
例如，校准单元可以基于泵的预定操作条件和/或基于多个液压操作的设备的预定工作条件来确定相对压力值的第一预定容差范围310和第二预定容差范围320。
作为一个示例，校准单元可以将相对压力值的第一预定容差范围310确定为与无故障运行曲线390的绝对或相对距离。作为另一示例，校准单元可以基于包含所有校准点的无故障运行曲线390上的最小值和最大值来确定相对压力值的第二预定容差范围320。
如果需要，相对压力值的第一预定容差范围310和第二预定容差范围320可以在具有纵坐标壳体压力301和横坐标供应压力302的二维笛卡尔坐标系300中围绕无故障运行曲线390形成管状。在校准单元将无故障运行曲线390定义为直线(例如，通过线性回归)的情景下，相对压力值的第一预定容差范围310和第二预定容差范围320可以在二维笛卡尔坐标系300中形成矩形。
在多个液压操作的设备的正常操作期间，监测和故障检测单元(例如，图1的监测和故障检测单元240)可以从第一压力传感器和第二压力传感器接收第一压力值和第二压力值。例如，监测和故障检测单元可以在不同的时间戳从第一压力传感器和第二压力传感器接收第一压力值和第二压力值。
作为一个示例，监测和故障检测单元可以接收第一时间戳处的第一压力值和第二压力值的第一二元组341、第二时间戳处的第一压力值和第二压力值的第二二元组342、第三时间戳处的第一压力值和第二压力值的第三二元组343、第四时间戳处的第一压力值和第二压力值的第四二元组344、第五时间戳处的第一压力值和第二压力值的第五二元组345等。
监测和故障检测单元可以包括监测第一压力值和第二压力值的监测单元(例如，图1的监测单元250)，以及记忆第一压力值和第二压力值的多个二元组341、342、343、344、345的故障检测单元(例如，图1的故障检测单元260)。
当多个二元组341、342、343、344、345的一个二元组在相对压力值的第一预定容差范围310内并且在相对压力值的第二预定容差范围320之外时，故障检测单元可以检测多个液压操作的设备中的至少一个液压操作的设备的故障。当多个二元组341、342、343、344、345的所述二元组在相对压力值的第一预定容差范围310之外时，故障检测单元可以检测泵的故障。
如图2中所示，在液压系统的正常操作期间记录的第一压力值和第二压力值的所有二元组341至345都位于相对压力值的第一预定容差范围310内。因此，没有检测到液压系统的泵的故障。
同样如图2所示，在液压系统的正常操作期间记录的第一压力值和第二压力值的所有二元组341至345都位于相对压力值的第二预定容差范围320内。因此，没有检测到液压系统的多个液压操作的设备中的液压操作的设备的故障。
说明性地，故障检测装置(例如，图1的故障检测装置200)可以基于确定多个二元组341、342、343、344、345随时间的趋势，来确定多个液压操作的设备中的一个液压操作的设备的故障和/或泵的故障。
图3A是指示泵故障的说明性的趋势350监测的图。如图3A中所示，故障检测单元(例如，图1的故障检测单元260)记忆在液压系统的正常操作期间在不同时间戳处记录的第一压力值和第二压力值的二元组341至345(例如，供应压力和壳体压力的二元组)。
作为一个示例，考虑在连续的时间戳期间记录第一压力值和第二压力值的二元组的情景。在这种情景下，第一压力值和第二压力值的前两个记录的二元组341和342位于相对压力值的第一预定容差范围310和第二预定容差范围320内。
然而，第一压力值和第二压力值的连续记录的二元组343、344、345位于相对压力值的第一预定容差范围310和相对压力值的第二预定容差范围320之外。事实上，故障检测单元可以基于多个二元组341至345来确定趋势350。
趋势350示出了第一压力值和第二压力值的连续二元组341至345主要指向远离无故障运行曲线390的方向。如图3A所示，壳体压力值与供应压力值相比成比例地增加。趋势350可以指示泵故障，并且因此故障检测单元可以基于趋势350检测泵的故障。
图3B是指示液压操作的设备故障的说明性的趋势监测360的图。如图3B中所示，故障检测单元(例如，图1的故障检测单元260)记忆在液压系统的正常操作期间在不同时间戳处记录的第一压力值和第二压力值的二元组341至345(例如，供应压力和壳体压力的二元组)。
作为一个示例，考虑在连续的时间戳期间记录第一压力值和第二压力值的二元组的情景。在这种情景下，第一压力值和第二压力值的前两个记录的二元组341和342位于相对压力值的第一预定容差范围310和第二预定容差范围320内。
然而，第一压力值和第二压力值的连续记录的二元组343、344、345位于相对压力值的第一预定容差范围310内并且在相对压力值的第二预定容差范围320之外。事实上，故障检测单元可以基于多个二元组341至345来确定趋势360。
趋势360示出了第一压力值和第二压力值的连续二元组341至345主要指向平行于无故障运行曲线390的方向上。如图3B所示，壳体压力值与供应压力值相比以与无故障运行曲线390的二元组相同的比例增加。趋势360可以指示液压操作的设备故障，并且因此，故障检测单元可以基于趋势360检测液压系统的多个液压操作的设备中的至少一个液压操作的设备的故障。
图3C是指示紧接着有泵故障的液压操作的设备故障的说明性的趋势监测的图。说明性地，故障检测单元(例如，图1的故障检测单元260)记忆在液压系统的正常操作期间在连续时间戳处记录的第一压力值和第二压力值的二元组341至345(例如，供应压力和壳体压力的二元组)。
如图3C所示，第一压力值和第二压力值的第一个记录的二元组341位于相对压力值的第一预定容差范围310和第二预定容差范围320内。在那时，没有检测到泵故障，并且没有检测到至少一个液压操作的设备的故障。
然而，第一压力值和第二压力值的连续记录的二元组342、343、344、345位于相对压力值的第一预定容差范围310和/或第二预定容差范围320之外。事实上，故障检测单元可以基于多个二元组341至343来确定第一趋势360。
该第一趋势360示出了第一压力值和第二压力值的连续二元组341至343主要指向平行于无故障运行曲线390的方向。如图3C所示，壳体压力值与供应压力值相比以与无故障运行曲线390的二元组相同的比例增加。第一趋势360可以指示液压操作的设备故障，并且因此，故障检测单元可以基于第一趋势360检测液压系统的多个液压操作的设备中的至少一个液压操作的设备的故障。
随后，故障检测单元可以基于二元组343至345来确定第二趋势350。
该第二趋势350示出了第一压力值和第二压力值的连续二元组343至345主要指向远离无故障运行曲线390的方向。如图3C所示，壳体压力值增加，而供应压力值减小。趋势350可以指示泵故障，并且因此，故障检测单元可以基于趋势350检测泵的故障。
图4是流程图400，其示出了用于操作故障检测装置(例如，图1的故障检测装置200)的说明性操作。
在操作410期间，故障检测装置可以利用第一压力传感器感测供应管线中液压流体的第一压力值。
例如，图1的故障检测装置200的第一压力传感器210可以感测供应管线140中液压流体120的第一压力值。
在操作420期间，故障检测装置可以利用第二压力传感器感测壳体排放管线中液压流体的第二压力值。
例如，图1的故障检测装置200的第二压力传感器220可以感测壳体排放管线150中液压流体120的第二压力值。
在操作430期间，故障检测装置可以利用监测和故障检测单元从第一压力传感器和第二压力传感器接收第一压力值和第二压力值。
例如，图1的故障检测装置200中的监测和故障检测单元240可以从第一压力传感器210和第二压力传感器220接收第一压力值和第二压力值。
在操作440期间，当液压系统处于正常操作模式时，故障检测装置可以利用监测和故障检测单元的监测单元监测来自第一压力传感器和第二压力传感器的第一压力值和第二压力值。
例如，当液压系统100处于正常操作模式时，图1的故障检测装置200的监测和故障检测单元240的监测单元250可以监测来自第一压力传感器210和第二压力传感器220的第一压力值和第二压力值。
在操作450期间，在正常操作模式下，故障检测装置可以利用监测和故障检测单元的故障检测单元记忆第一压力值和第二压力值的多个二元组。
例如，在正常操作模式下，图1的故障检测装置200的监测和故障检测单元240的故障检测单元260可以记忆第一压力值和第二压力值的多个二元组(例如，图2至图3C的二元组341、342、343、344、345)。
在操作460期间，当多个二元组中的一个二元组在相对压力值的第一预定容差范围内并且在相对压力值的第二预定容差范围之外时，故障检测装置可以利用监测和故障检测单元的故障检测单元来检测多个液压操作的设备中的至少一个液压操作的设备的故障。
例如，当图2至图3C的多个二元组341、342、343、344、345的一个二元组在相对压力值的第一预定容差范围310内并且在相对压力值的第二预定容差范围320之外时，图1的故障检测装置200的监测和故障检测单元240的故障检测单元260可以检测多个液压操作的设备130中的至少一个液压操作的设备的故障。
在操作470期间，当多个二元组中的所述二元组在相对压力值的第一预定容差范围之外时，故障检测装置可以利用故障检测单元检测泵的故障。
例如，当图2至图3C的多个二元组341、342、343、344、345的所述二元组在相对压力值的第一预定容差范围310之外时，图1的故障检测装置200的故障检测单元260可以检测泵160的故障。
在已经在校准模式下执行了成功的校准之后，液压系统可以在正常操作模式下操作。在准备校准时，液压系统的所有部件都被验证部件是否有任何缺陷。
然后，响应于验证液压系统的部件没有缺陷，故障检测装置可以利用监测和故障检测单元的监测单元监测来自第一压力传感器和第二压力传感器的第一压力值和第二压力值，并且利用监测和故障检测单元的故障检测单元记忆第一压力值和第二压力值的多个二元组。
例如，图1的故障检测装置200的监测和故障检测单元240的监测单元250可以监测来自第一压力传感器210和第二压力传感器220的第一压力值和第二压力值，并且图1的故障检测装置200的监测和故障检测单元240的故障检测单元260可以记忆第一压力值和第二压力值的多个二元组(例如，图2至图3C的二元组341、342、343、344、345)。
说明性地，故障检测装置可以利用监测和故障检测单元，基于当液压系统处于校准模式时由监测和故障检测单元所接收的第一压力值和第二压力值的外推(extrapolation)(即，基于已记忆的第一压力值和第二压力值的多个二元组)来生成无故障运行曲线(例如，图2至图3C的无故障运行曲线390)。
举例来说，故障检测装置可以利用监测和故障检测单元基于无故障运行曲线来确定相对压力值的第一预定容差范围(例如，图2至图3C的相对压力值的预定容差范围310)和相对压力值的第二预定容差范围(例如，图2至图3C的相对压力值的预定容差范围320)。
说明性地，故障检测装置可以利用监测和故障检测单元基于多个二元组(例如，图2至图3C的二元组341、342、343、344、345)来确定趋势(例如，图2至图3C的趋势350和/或趋势360)，并且基于该趋势，检测多个液压操作的设备中的至少一个液压操作的设备的故障和泵的故障这两者中的至少一者。
举例来说，故障检测装置可以基于在不同时间戳处的多个二元组(例如，图2至图3C的二元组341、342、343、344、345)来生成并提供关于液压流体的第一压力值和第二压力值的统计数字。
说明性地，故障检测装置可以响应于检测到多个液压操作的设备中的至少一个液压操作的设备的故障或者响应于检测到泵的故障，向液压系统的操作者通知检测到的故障。
应当注意，对上述实施例的修改在本领域技术人员的公知常识范围内，因此也被认为是本发明的一部分。
例如，图2至图3C的相对压力值的预定容差范围310被示出为具有距无故障运行曲线390的恒定距离。然而，如果需要，相对压力值的预定容差范围310可以具有与无故障运行曲线390的距离，该距离随着供应压力和/或壳体压力的增加而增加。
类似地，图2至图3C的相对压力值的预定容差范围320被示出为具有与壳体压力301无关的恒定宽度。然而，如果需要，相对压力值的预定容差范围320可以随着壳体压力的增加而在宽度上增加。
另外，图2至图3C的二维笛卡尔坐标系300示出了作为纵坐标的壳体压力301和作为横坐标的供应压力302。然而，如果需要，图2至图3C的二维笛卡尔坐标系300可以具有作为纵坐标的供应压力302和作为横坐标的壳体压力301。
附图标记列表
10 能够检测故障的液压系统
100 液压系统
110 箱体
120 液压流体
130 液压操作的设备
140 供应管线
150 壳体排放管线
160 泵
170 返回管线
180 过滤器
190 驱动机构
200 故障检测装置
210、220 压力传感器
230 温度传感器
240 监测和故障检测单元
250 监测单元
260 故障检测单元
270 校准单元
280 输出设备
300 二维笛卡尔坐标系
301 壳体压力
302 供应压力
310、320 相对压力值的预定容差范围
330、331、332、333、334、335 校准点
341 在第一时间戳处的供应压力和壳体压力的二元组
342 在第二时间戳处的供应压力和壳体压力的二元组
343 在第三时间戳处的供应压力和壳体压力的二元组
344 在第四时间戳处的供应压力和壳体压力的二元组
345 在第n时间戳处的供应压力和壳体压力的二元组
350 指示泵故障的趋势监测
360 指示液压操作的设备故障的趋势监测
390 无故障运行曲线
400 方法
410、420、430、440、450、460、470 操作

Claims (15)

1.一种用于液压系统(100)的故障检测装置(200)，所述液压系统(100)包括：具有液压流体(120)的箱体(110)；多个液压操作的设备(130)；供应管线(140)；泵(160)，所述泵(160)经由所述供应管线(140)将所述液压流体(120)从所述箱体(110)运送到所述多个液压操作的设备(130)；以及壳体排放管线(150)，所述壳体排放管线(150)用于将液压流体(120)从所述泵(160)送回到所述箱体(110)，其中所述故障检测装置(200)包括：
第一压力传感器(210)，其感测所述供应管线(140)中的所述液压流体(120)的第一压力值；
第二压力传感器(220)，其感测所述壳体排放管线(150)中的所述液压流体(120)的第二压力值；以及
监测和故障检测单元(240)，其从所述第一压力传感器和所述第二压力传感器(210、220)接收所述第一压力值和所述第二压力值，并且包括：
监测单元(250)，其在所述多个液压操作的设备(130)的操作期间监测来自所述第一压力传感器和所述第二压力传感器(210、220)的第一压力值和第二压力值；以及
故障检测单元(260)，其记忆第一压力值和第二压力值的多个二元组(341、342、343、344、345)，其中当所述多个二元组(341、342、343、344、345)中的一个二元组在相对压力值的第一预定容差范围(310)内并且在相对压力值的第二预定容差范围(320)之外时，所述故障检测单元(260)检测所述多个液压操作的设备(130)中的至少一个液压操作的设备的故障，并且其中当所述多个二元组(341、342、343、344、345)中的二元组在所述相对压力值的第一预定容差范围(310)之外时，所述故障检测单元(260)检测所述泵(160)的故障。
2.根据权利要求1所述的故障检测装置(200)，其中，所述故障检测单元(260)基于所述多个二元组(341、342、343、344、345)来确定趋势(350、360)，并且其中，所述故障检测单元(260)基于所述趋势(350、360)来检测所述多个液压操作的设备(130)中的至少一个液压操作的设备的故障和所述泵(160)的故障这两者中的至少一者。
3.根据权利要求1或2所述的故障检测装置(200)，还包括：
温度传感器(230)，其感测所述箱体(110)中的所述液压流体(120)的当前温度值并且将所述当前温度值提供给所述监测和故障检测单元(240)，并且其中，所述故障检测单元(260)基于所述液压流体(120)的所述当前温度值来调整所述相对压力值的第一预定容差范围(310)和所述相对压力值的第二预定容差范围(320)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的故障检测装置(200)，其中，所述监测和故障检测单元(240)还包括：
校准单元(270)，其基于在所述多个液压操作的设备(130)的操作之前、在所述液压系统(100)的初始校准期间从所述第一压力传感器和所述第二压力传感器(210、220)所接收的所述第一压力值和所述第二压力值，来确定所述相对压力值的第一预定容差范围(310)和所述相对压力值的第二预定容差范围(320)。
5.根据权利要求4所述的故障检测装置(200)，其中，所述校准单元(270)基于所述泵(160)的预定操作条件，来确定相对压力值的所述第一预定容差范围和所述第二预定容差范围(310、320)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的故障检测装置(200)，其中，所述监测和故障检测单元(240)还包括：
输出设备(280)，其输出以下中的至少一个：所述液压流体(120)的所监测的第一压力值和第二压力值、检测到的所述多个液压操作的设备(130)中的至少一个液压操作的设备的故障、或检测到的所述泵(160)的故障。
7.一种能够检测故障的液压系统(10)，包括：
液压系统(100)，其包括：
箱体(110)，其具有液压流体(120)；
多个液压操作的设备(130)；
供应管线(140)；
泵(160)，其经由所述供应管线(140)将所述液压流体(120)从所述箱体(110)运送到所述多个液压操作的设备(130)；
返回管线(170)，其用于将所述液压流体(120)从所述多个液压操作的设备(130)送回到所述箱体(110)；以及
壳体排放管线(150)，其用于将液压流体(120)从所述泵(160)送回到所述箱体(110)；以及
根据前述权利要求中任一项所述的故障检测装置(200)。
8.根据权利要求7所述的能够检测故障的液压系统(10)，其中，所述液压系统(100)还包括：
过滤器(180)，其在所述泵(160)和所述多个液压操作的设备(130)之间的所述供应管线(140)中。
9.根据权利要求7所述的能够检测故障的液压系统(10)，其中，所述液压系统(100)还包括：
驱动机构(190)，其驱动所述泵(160)。
10.一种操作根据权利要求1至6中任一项所述的故障检测装置(200)的方法(400)，包括：
利用所述第一压力传感器(210)，感测(410)所述供应管线(140)中的所述液压流体(120)的第一压力值；
利用所述第二压力传感器(220)，感测(420)所述壳体排放管线(150)中的所述液压流体(120)的第二压力值；
利用所述监测和故障检测单元(240)，从所述第一压力传感器和所述第二压力传感器(210、220)接收(430)所述第一压力值和所述第二压力值；
利用所述监测和故障检测单元(240)中的所述监测单元(250)，当所述液压系统(100)处于正常操作模式时，监测(440)来自所述第一压力传感器和所述第二压力传感器(210、220)的第一压力值和第二压力值；
利用所述监测和故障检测单元(240)中的所述故障检测单元(260)，在所述正常操作模式下记忆(450)第一压力值和第二压力值的多个二元组(341、342、343、344、345)；
利用所述监测和故障检测单元(240)中的所述故障检测单元(260)，当所述多个二元组(341、342、343、344、345)中的一个二元组在相对压力值的第一预定容差范围(310)内并且在相对压力值的第二预定容差范围(320)之外时，检测(460)所述多个液压操作的设备(130)中的至少一个液压操作的设备的故障；以及
利用所述故障检测单元(260)，当所述多个二元组(341、342、343、344、345)中的二元组在所述相对压力值的第一预定容差范围(310)之外时，检测(470)所述泵(160)的故障。
11.根据权利要求10所述的方法(400)，还包括：
利用所述监测和故障检测单元(240)，基于当所述液压系统(100)处于校准模式时由所述监测和故障检测单元(240)所接收的所述第一压力值和所述第二压力值的外推，来生成无故障运行曲线(390)。
12.根据权利要求11所述的方法(400)，还包括：
利用所述监测和故障检测单元(240)，基于所述无故障运行曲线(390)，来确定所述相对压力值的第一预定容差范围(310)和所述相对压力值的第二预定容差范围(320)。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法(400)，还包括：
利用所述监测和故障检测单元(240)，基于所述多个二元组(341、342、343、344、345)来确定趋势(350、360)；以及
基于所述趋势(350、360)，检测所述多个液压操作的设备(130)中的至少一个液压操作的设备的故障和所述泵(160)的故障这两者中的至少一者。
14.根据权利要求13所述的方法(400)，还包括：
基于在不同的时间戳处的所述多个二元组(341、342、343、344、345)，来生成并提供关于所述液压流体(120)的所述第一压力值和所述第二压力值的统计数字。
15.根据权利要求14所述的方法(400)，还包括：
响应于检测到所述多个液压操作的设备(130)中的所述至少一个液压操作的设备的故障或者响应于检测到所述泵(160)的故障，向所述液压系统(100)的操作者通知检测到的故障。
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