-
Technischer Bereich
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Hochdruckpumpen und insbesondere ein Pumpenlebensdauer-Vorhersagesystem für solche Pumpen.
-
Hintergrund
-
Kraftstoffpumpen für Verbrennungsmotoren, wie z. B. Hochdruck-Common-Rail-Pumpen, können aufgrund von Kavitationsschäden in der Pumpe ausfallen. Die Schwere und Akkumulationsraten von Kavitationsschäden können basierend auf Pumpenbetriebsbedingungen variieren. Pumpen können aufgrund von Kavitationsschäden mit wenig Vorwarnung ausfallen, was zu signifikanter und ungeplanter Motorstillstandzeit führen kann.
-
US-Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer
2018/0216566 , veröffentlicht am 2. August 2018 („die '566-Veröffentlichung“), beschreibt Verfahren und Systeme für Zustandsbewertungen eines Kraftstoffsystems einschließlich einer Hochdruckkraftstoffpumpe. Das System misst Druckimpulse von der Pumpe, die durch Kolben der Pumpe verursacht werden, die Kraftstoff aus der Pumpe zu einem Kraftstoff-Rail drücken. Das System gibt Pumpenverschlechterung an, wenn ein oder mehrere erwartete Impulse fehlen und/oder wenn ein oder mehrere der Impulse schwächer als erwartet sind. Das System der '566-Veröffentlichung kann jedoch verbleibende Pumpenlebensdauer nicht ausreichend vorhersagen.
-
Das Pumpenlebensdauer-Vorhersagesystem der vorliegenden Offenbarung kann ein oder mehrere der vorstehend dargelegten Probleme und/oder andere Probleme in der Technik lösen. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung ist jedoch durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die Fähigkeit, irgendein spezifisches Problem zu lösen, definiert.
-
Zusammenfassung
-
In einem Aspekt ist ein Verfahren zum Vorhersagen von Pumpenlebensdauer einer Pumpe offenbart. Das Verfahren kann Folgendes beinhalten: Überwachen von Pumpenbetriebsbedingungen; Bestimmen eines Werts, der auf Kavitationsschäden hindeutet, basierend auf Pumpenbetriebsbedingungen; Bestimmen einer verbleibenden Pumpenlebensdauer basierend auf dem Wert; und Ausgeben einer Angabe der verbleibenden Pumpenlebensdauer.
-
In einem anderen Aspekt ist ein Verfahren zum Vorhersagen von Pumpenlebensdauer einer Kraftstoffpumpe für ein Motorsystem mit einem Kraftstoff-Rail offenbart. Das Verfahren kann Folgendes beinhalten: Überwachen von Pumpendurchfluss, Pumpendrehzahl und Raildruck; Bestimmen eines Werts, der auf Kavitationsschäden hindeutet, basierend auf mindestens einem des Pumpendurchflusses, der Pumpendrehzahl und des Raildrucks; Bestimmen eines auf verbleibender Pumpenlebensdauer basierten Werts; und Ausgeben einer Angabe der verbleibenden Pumpenlebensdauer.
-
In noch einem anderen Aspekt ist ein Pumpenlebensdauer-Vorhersagesystem offenbart. Das System kann Folgendes beinhalten: eine Pumpe; einen oder mehrere Sensoren zum Messen von Pumpenbetriebsbedingungen; und eine Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Überwachen der Pumpenbetriebsbedingungen; Bestimmen eines Werts, der auf Kavitationsschäden hindeutet, basierend auf den Pumpenbetriebsbedingungen; Bestimmen einer verbleibenden Lebensdauer basierend auf dem Wert, und Ausgeben einer Angabe der verbleibenden Lebensdauer.
-
Figurenliste
-
Die begleitenden Zeichnungen, die in dieser Patentschrift aufgenommen sind und einen Teil davon bilden, veranschaulichen verschiedene beispielhafte Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der offenbarten Ausführungsformen zu erklären.
- 1 ist eine schematische Ansicht eines Motorsystems mit einem Pumpenlebensdauer-Vorhersagesystem gemäß Aspekten der Offenbarung.
- 2 ist eine schematische Ansicht des beispielhaften Pumpenlebensdauer-Vorhersagesystems für das Motorsystem von 1.
- 3 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Kavitationsschadenkarte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
- 4 stellt ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Vorhersagen der Pumpenlebensdauer für das System von 1 darstellt, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung bereit.
- 5 stellt ein Flussdiagramm bereit, das ein Verfahren einschließlich einer ausführlichen Implementierung des Durchführens des Verfahrens von 4 darstellt.
-
Ausführliche Beschreibung
-
Sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung sind nur beispielhaft und erläuternd und beschränken die Merkmale, wie beansprucht, nicht. Wie hierin verwendet, sind die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „hat“, „habend“, „beinhaltet“, „einschließlich“ oder andere Variationen davon dazu gedacht, eine nicht ausschließliche Einbeziehung abzudecken, sodass ein Prozess, Verfahren, Artikel oder eine Vorrichtung, der/das/die eine Liste von Elementen umfasst, nicht nur diese Elemente beinhaltet, sondern auch andere Elemente beinhalten kann, die nicht ausdrücklich aufgelistet sind oder einem solchen Prozess, Verfahren, Artikel oder einer solchen Vorrichtung innewohnen. In dieser Offenbarung werden relative Begriffe, wie z. B. „etwa“, „im Wesentlichen“ und „ungefähr“ verwendet, um eine mögliche Variation von ± 10 % im angegebenen Wert anzugeben, insofern nichts anderes angegeben ist.
-
1 veranschaulicht eine schematische Ansicht eines Motorsystems 10, wobei das System ein Pumpenlebensdauer-Vorhersagesystem 100 hat. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet Motorsystem 10 ein Kraftstoffsystem 12, einen Motor 14, ein Pumpenlebensdauer-Vorhersagesteuersystem 100 und einen Ausgabeindikator 16. Motor 14 kann ein Verbrennungsmotor sein und kann einen oder mehrere Zylinder (nicht gezeigt) und eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) zum Bereitstellen von Energie für ein Schwungrad (nicht gezeigt) oder dergleichen beinhalten.
-
Kraftstoffsystem 12 beinhaltet einen Kraftstofftank 18, eine Pumpe 20 und ein Hochdruck-Common-Rail 22 in Kommunikation miteinander über eine Kraftstoffleitung 24. Common-Rail 22 kann eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 26 zum Einspritzen von Kraftstoff in die Zylinder des Motors 14 beinhalten. Pumpe 20 kann eine Hochdruckpumpe zum Bereitstellen von Kraftstoff aus Tank 18 für Common-Rail 22 mit einem hohen Druck sein. Eine Hochdruckpumpe kann eine mechanische Pumpe zum Komprimieren und Unterdrucksetzen von Fluid (z. B. Kraftstoff) auf hohe Drücke beinhalten. Als solche kann Pumpe 20 einen oder mehrere Tauchkolben 28, ein oder mehrere Einlassventile 30 und ein oder mehrere Auslassventile 32 beinhalten. Tauchkolben 28 kann steuerbar sein, um sich nach oben und unten zu bewegen, um Kraftstoff in Pumpe 20 durch Ventil 30 zu ziehen und unter Druck gesetzten Kraftstoff aus Pumpe 20 durch Ventil 32 zu drücken. Pumpe 20 kann ferner ein Ventil 34, wie z. B. ein Einlassdosierventil, beinhalten, um zu gewährleisten, dass Rail 22 nur eine Menge an Kraftstoff, die von den Einspritzvorrichtungen 26 benötigt wird, bereitgestellt wird. Ventil 34 kann ein beliebiger Ventiltyp sein, wie z. B. ein Magnetventil, Proportional-Schieberventil oder dergleichen. Dementsprechend kann Ventil 34 zu verschiedenen Positionen zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position steuerbar sein, um eine Kraftstoffdurchflussrate einzustellen und die Menge an Kraftstoff zu Pumpe 20 zu dosieren und somit zu Rail 22 zur Verteilung des Kraftstoffs an Einspritzvorrichtungen 26. Kraftstoffsystem 12 kann auch eine Niederdruckpumpe (nicht gezeigt), wie z. B. eine Kraftstoffförderpumpe, zwischen dem Kraftstofftank 18 und der Pumpe 20 zum Erzeugen eines Flusses von Kraftstoff aus Kraftstofftank 18 zu Pumpe 20 beinhalten.
-
Ausgabeindikator 16 kann die verbleibende Pumpenlebensdauer der Pumpe 20 angeben. Ausgabeindikator 16 kann eine Anzeige, ein Messgerät, ein Licht, einen Lautsprecher oder dergleichen beinhalten. Zum Beispiel kann Ausgabeindikator 16 einen Wert (Zahlenwert, Prozentsatz oder dergleichen) der verbleibenden Pumpenlebensdauer der Pumpe 20 angeben und/oder kann (z. B. über eine Benachrichtigung) angeben, wenn verbleibende Pumpenlebensdauer der Pumpe 20 unter einen vorbestimmten Schwellenwert (z. B. unter 10 % verbleibender Pumpenlebensdauer) sinkt. Indikator 16 kann sich in einer Bedienerkabine (nicht gezeigt) befinden und/oder kann sich entfernt vom Motorsystem 10 befinden. Während nur ein einzelner Ausgabeindikator 16 hierin beschrieben ist, versteht es sich, dass Ausgabeindikator 16 einen oder mehrere Indikatoren beinhalten kann und einen beliebigen Typ von Indikator zum Angeben der verbleibenden Pumpenlebensdauer der Pumpe 20 beinhalten kann.
-
Pumpenlebensdauer-Vorhersagesystem 100 beinhaltet eine Steuerung 104, wie z. B. ein Motorsteuermodul (Engine Control Module, ECM), und ein Sensorsystem 36, das mit Steuerung 104 verbunden ist. Sensorsystem 36 kann einen oder mehrere Sensoren zum Messen von Pumpenbetriebsbedingungen, wie z. B. Drucksensoren, Drehzahlsensoren oder dergleichen beinhalten. Zum Beispiel kann Sensorsystem 36 einen Raildrucksensor 38 und einen Motordrehzahlsensor 40 beinhalten. Raildrucksensor 38 kann sich in Rail 22 befinden und kann einen Raildruck erfassen. Motordrehzahlsensor 40 kann sich an der Kurbelwelle des Motors 14 befinden und kann Motordrehzahl erfassen. Motordrehzahlsensor 40 kann sich an einem beliebigen Ort des Motors 14 befinden, wie zum Beispiel einer Kurbelwellenriemenscheibe, dem Schwungrad, einer Nockenwelle oder auf der Kurbelwelle. Es versteht sich, dass Sensoren 38, 40 jeden Typ von Sensoren beinhalten können, wie z. B. resistive Sensoren, induktive Sensoren, kapazitive Sensoren, piezoelektrische Sensoren, optische Sensoren, mikroelektromechanische Systemsensoren oder dergleichen. Ferner kann Sensorsystem 36 eine beliebige Anzahl und/oder Kombination von Sensoren nach Bedarf beinhalten. Steuerung 104 kann ebenfalls in Kommunikation mit Ventil 34 zum Steuern einer Position des Ventils 34 und mit Einspritzvorrichtungen 26 zum Regulieren und Steuern von Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder des Motors 14 sein.
-
2 veranschaulicht eine schematische Ansicht des beispielhaften Pumpenlebensdauer-Vorhersagesystems 100 zum Betrieb und/oder zur Steuerung von mindestens Abschnitten des Motorsystems 10. System 100 kann Eingaben 102, Steuerung 104 und Ausgabe 106 beinhalten. Eingaben 102 können zum Beispiel ein Raildrucksignal 110 von Drucksensor 38, ein Motordrehzahl signal 112 von Motordrehzahlsensor 40 und ein Pumpendurchflusssignal 114 beinhalten. Steuerung 104 kann das Pumpendurchflusssignal 114 basierend auf einer Position des Ventils 34 ableiten. Zum Beispiel kann ein Wert, der auf Pumpendurchfluss hindeutet, proportional zur Position des Ventils 34 sein. Ausgabe 106 kann zum Beispiel ein Indikatorsignal für verbleibende Pumpenlebensdauer zu Ausgabeindikator 16 beinhalten. Steuerung 104 beinhaltet auch ein Pumpenlebensdauermodul 108. Pumpenlebensdauermodul 108 kann Eingaben 102 empfangen, ein Verfahren zum Vorhersagen von Pumpenlebensdauer implementieren und Ausgabe 106 steuern, wie unter Bezugnahme auf 4 und 5 nachstehend beschrieben.
-
Steuerung 104 kann einen einzelnen Mikroprozessor oder mehrere Mikroprozessoren enthalten, die Mittel zum Vorhersagen von Pumpenlebensdauer der Pumpe 20 für Motorsystem 10 beinhalten können. Zum Beispiel kann Steuerung 104 einen Speicher, ein sekundäres Speichergerät, einen Prozessor, wie z. B. eine zentrale Verarbeitungseinheit oder ein beliebiges anderes Mittel zum Erfüllen einer Aufgabe, die mit der vorliegenden Offenbarung im Einklang steht, beinhalten. Der Speicher oder das sekundäre Speichergerät, der/das mit Steuerung 104 verbunden ist, kann Daten und/oder Softwareroutinen speichern, die Steuerung 104 beim Durchführen ihrer Funktionen unterstützen können, wie z. B. der Funktionen von Verfahren 400 und 500 von 4 bzw. 5. Ferner kann der Speicher oder das sekundäre Speichergerät, der/das mit Steuerung 104 verbunden ist, auch Daten speichern, die von den verschiedenen Eingaben 102 erhalten werden, die mit Pumpenlebensdauer-Vorhersagesystem 100 verbunden sind. Zahlreiche im Handel erhältliche Mikroprozessoren können konfiguriert sein, die Funktionen der Steuerung 104 durchzuführen. Es sollte erkannt werden, dass Steuerung 104 leicht eine allgemeine Maschinensteuerung enthalten könnte, die in der Lage ist, zahlreiche andere Maschinenfunktionen zu steuern. Verschiedene andere bekannte Schaltungen können mit Steuerung 104 verbunden sein, einschließlich Signalkonditionierungsschaltungsanordnung, Kommunikationsschaltungsanordnung, hydraulischer oder anderer Betätigungsschaltungsanordnung und anderer geeigneter Schaltungsanordnung.
-
Steuerung 104 kann ebenfalls gespeicherte und/oder abgeleitete Werte 116 zur Verwendung durch Modul 108 beinhalten. Zum Beispiel können die gespeicherten und/oder abgeleiteten Werte 116 Pumpendrehzahl, verbleibende Pumpenlebensdauer und eine oder mehrere Kavitationsschadennachschlagetabellen oder -karten beinhalten. Pumpendrehzahl kann von einem virtuellen Pumpendrehzahlsensor abgeleitet sein. Zum Beispiel kann Motordrehzahl (z. B. Kurbelwellendrehzahl) einer Drehzahl der Pumpe 20 entsprechen und kann Steuerung 104 Pumpendrehzahl von Motordrehzahlsignal 112 ableiten. Pumpendrehzahl kann ebenfalls von anderen Quellen abgeleitet sein, wie z. B. anderen Sensoren (z. B. physischen oder virtuellen Sensoren), die direkt oder indirekt mit Pumpe 20 verbunden sind. Verbleibende Pumpenlebensdauer kann einen gespeicherten Wert, der auf verbleibende Pumpenlebensdauer der Pumpe 20 hindeutet, beinhalten, der dekrementiert werden kann, wenn Motorsystem 10 und somit Pumpe 20 arbeitet. Der Wert, der auf verbleibende Pumpenlebensdauer der Pumpe 20 hindeutet, kann für eine bestimmte Zeitdauer (z. B. Sekunden, Minuten, Stunden usw.) des Betriebs festgesetzt sein, die auf typischer Lebensdauer einer Pumpe basiert. Verbleibende Pumpenlebensdauer kann einen anfänglichen gespeicherten vollen Pumpenlebensdauerwert beinhalten, wenn die Pumpe neu ist (z. B. noch nicht betrieben wurde). Dementsprechend kann der Wert der verbleibenden Pumpenlebensdauer (z. B. der volle Pumpenlebensdauerwert) um eine Zeitdauer, die die Pumpe 20 eingeschaltet ist und während des normalen Betriebs arbeitet, dekrementiert werden. Somit kann der Wert der verbleibenden Pumpenlebensdauer aktualisiert werden, wenn Pumpe 20 betrieben wird und kann der aktualisierte kann durch Steuerung 104 gespeichert werden. In manchen Fällen können Kavitationsschäden der Pumpe 20 Pumpenlebensdauer reduzieren und somit kann verbleibende Pumpenlebensdauer mit einer schnelleren Rate als während des normalen Betriebs dekrementieren.
-
Die Kavitationsschadennachschlagetabellen oder -karten stellen Werte, die auf Kavitationsschäden hindeuten, bereit. Eine beispielhafte Kavitationsschadenkarte 300 ist in 3 dargestellt. Wie in 3 gezeigt, kann eine Kavitationsschadenkarte 300 Pumpendrehzahl gegenüber Pumpendurchfluss für Raildruck in einem bestimmten Druckbereich (z. B. zwischen 150-200 MPa) grafisch darstellen. Die Kavitationsschadenkarte 300 kann dreidimensionale (3D) Karten beinhalten. Zum Beispiel können unterschiedliche Raildruckbereiche jeweils eine andere Karte 300 beinhalten, die Pumpendrehzahl gegenüber Pumpendurchfluss grafisch darstellt. Die Informationen, die verwendet werden, um jede Kavitationsschadenkarte abzuleiten, können durch empirische Analyse bestimmt werden. Solche empirischen Daten können durch Betreiben des Motorsystems 10 unter vorbestimmten Bedingungen (z. B. unter bestimmten Betriebsbedingungen) während zum Beispiel eines Prüfstandtests erhalten werden. Für jeden Raildruckbereich können die Werte, die auf Kavitationsschäden hindeuten, mit den Betriebsbedingungen korreliert werden (z. B. Pumpendrehzahl gegenüber Pumpendurchfluss). Zum Beispiel kann die Kavitationsschadenkarte 300 unterschiedliche Zonen beinhalten, die unterschiedlichen Kavitationsfaktoren entsprechen (z. B. 1,4, 1,0 und 1,5). Jede Zone kann einer Rate der Kavitationsschadenakkumulation entsprechen, wenn die Betriebsbedingungen (Raildruck Pumpendrehzahl, Pumpendurchfluss) in einer jeweiligen Zone sind.
-
Die Kavitationsfaktoren können dimensionslose Werte sein, die einem Betrag entsprechen, bei dem Kavitationsschäden in der jeweiligen Zone verbleibende Pumpenlebensdauer bewirken. Zum Beispiel können Kavitationsschäden nicht in Pumpe 20 vorhanden sein, wenn die Betriebsbedingungen in Zone 1,0 sind, und somit kann verbleibende Pumpenlebensdauer um einen Kavitationsfaktor von 1,0 dekrementieren. Wenn die Betriebsbedingungen in Zonen 1,4 oder 1,5 sind, können Kavitationsschäden in Pumpe 20 vorhanden sein und kann Pumpenlebensdauer reduziert werden. Somit kann verbleibende Pumpenlebensdauer mit einer schnelleren Rate dekrementieren, wenn die Betriebsbedingungen in Zonen 1,4 oder Zone 1,5 sind (z. B. um einen Faktor 1,4 oder 1,5). Es versteht sich, dass die Kavitationsschadenkarten eine beliebige Anzahl von Karten beinhalten können und eine beliebige Anzahl von Zonen, die einem beliebigen Kavitationsfaktorwert entsprechen, beinhalten können.
-
Erneut Bezug nehmend auf 2 kann die Ausgabe des Indikatorsignals für verbleibende Pumpenlebensdauer 106 Steuerung von Aspekten des Motorsystems 10 beinhalten. Zum Beispiel kann Ausgabe des Indikatorsignals für verbleibende Pumpenlebensdauer 106 Steuerung 104 beinhalten, die ein Signal ausgibt, um einen Wert, der auf verbleibende Pumpenlebensdauer hindeutet, auf Ausgabeindikator 16 (z. B. auf einer Anzeige) anzuzeigen. Indikatorsignal für verbleibende Pumpenlebensdauer kann ebenfalls Steuerung 104 beinhalten, die eine Warnung ausgibt, wie z. B. ein Licht, eine hörbare Warnung, eine Warnung auf einer Anzeige oder dergleichen, wenn verbleibende Pumpenlebensdauer unter einen Schwellenwert sinkt.
-
Gewerbliche Anwendbarkeit
-
Die offenbarten Aspekte des Pumpenlebensdauer-Vorhersagesystems 100 der vorliegenden Offenbarung können in einem beliebigen System mit einer Pumpe 20 verwendet werden, die Kavitationsschäden ausgesetzt sein kann.
-
Unter Bezugnahme auf 1 kann Tauchkolben 28 während des Betriebs des Motorsystems 10 gesteuert werden, um sich nach unten zu bewegen, um Kraftstoff aus Tank 18 in Pumpe 20 durch Ventil 30 zu ziehen. Tauchkolben 28 kann dann gesteuert werden, um sich nach oben zu bewegen, um den Kraftstoff zu komprimieren (z. B. unter Druck zu setzen) und den unter Druck gesetzten Kraftstoff aus der Pumpe 20 zu drücken. Auslassventil 32 kann sich öffnen, wenn der Kraftstoffdruck größer als Raildruck ist, um Rail 22 den unter Druck gesetzten Kraftstoff bereitzustellen. Der unter Druck gesetzte Kraftstoff kann dann durch Einspritzvorrichtungen 26 in die Zylinder des Motors 14 eingespritzt werden und Verbrennung des Kraftstoffs (und Luft) in den Zylindern kann Drehung der Kurbelwelle verursachen, um nützliche mechanische Leistung bereitzustellen. In manchen Fällen können Kavitationsschäden in Pumpe 20 auftreten. Zum Beispiel kann unter bestimmten Betriebsbedingungen der Dampfdruck des Kraftstoffs unter einen Schwellenwert fallen und können sich Luftblasen im Kraftstoff bilden. Wenn der Kraftstoff dann unter Druck gesetzt wird, können die Luftblasen implodieren und Schäden an Komponenten der Pumpe 20 verursachen. Kavitationsschäden können die Lebensdauer der Pumpe 20 reduzieren und somit kann verbleibende Lebensdauer mit schnelleren Raten als erwartet dekrementieren. Dementsprechend kann Pumpe 20 früher als erwartet mit wenig oder ohne Warnung ausfallen.
-
4 veranschaulicht ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren 400 zum Vorhersagen der Pumpenlebensdauer einer Hochdruckpumpe 20 darstellt. In Schritt 405 kann Modul 108 die Pumpenbetriebsbedingungen überwachen. Zum Beispiel kann Steuerung 104 (über Modul 108) Raildrucksignal 110, Pumpendrehzahl (z. B. von Motordrehzahlsignal 112 abgeleitet) und Pumpendurchflusssignal 114 überwachen. In Schritt 410 kann Modul 108 einen Wert, der auf Kavitationsschäden hindeutet, basierend auf den Pumpenbetriebsbedingungen bestimmen. Zum Beispiel kann der Wert eine Rate der Kavitationsschadenakkumulation in Pumpe 20 sein. In Schritt 415 kann Modul 108 verbleibende Pumpenlebensdauer basierend auf dem Wert, der auf Kavitationsschäden hindeutet, bestimmen. In Schritt 420 kann Modul 108 eine Angabe der verbleibenden Pumpenlebensdauer ausgeben. Zum Beispiel kann Modul 108 die verbleibende Pumpenlebensdauer auf Ausgabeindikator 16 (z. B. auf einer Anzeige) anzeigen. Die Anzeige der verbleibenden Pumpenlebensdauer kann einen Countdown der verbleibenden Pumpenlebensdauer in Echtzeit beinhalten und/oder kann eine eingestellte volle Pumpenlebensdauer (basierend auf Kavitationsschäden eingestellt) beinhalten. In einer Ausführungsform kann Modul 108 eine Benachrichtigung über Ausgabeindikator 16 anzeigen (z. B. ein Licht, eine hörbare Warnung, eine Warnung auf einer Anzeige usw.), wenn die verbleibende Pumpenlebensdauer unter einen vorbestimmten Schwellenwert sinkt, wie nachstehend beschrieben.
-
5 veranschaulicht ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 500 zum Vorhersagen von Pumpenlebensdauer einer Hochdruckpumpe 20 darstellt. Es wird angemerkt, dass Verfahren 500 ein Beispiel des Implementierens des Verfahrens 400 von 4 beinhalten kann. Verfahren 400 kann jedoch auf andere Arten implementiert werden. Zum Beispiel kann Modul 108 Pumpenbetriebsbedingungen in Schritt 405 überwachen. Zum Bestimmen eines Werts, der auf Kavitationsschäden hindeutet, (Schritt 410) kann in Schritt 505 Modul 108 einen Kavitationsfaktor aus den Kavitationsschadenkarten 300 (3) basierend auf den überwachten Betriebsbedingungen (z. B. Pumpendurchfluss, Pumpendrehzahl und Raildruck) bestimmen. Zum Beispiel kann Modul 108 die Betriebsbedingungen auf der jeweiligen Kavitationskarte für den überwachten Raildruck grafisch darstellen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann Modul 108 bestimmen, dass der Kavitationsfaktor 1,4 ist, wenn die Betriebsbedingungen in Zone 1,4 sind (3).
-
In Schritt 510 kann Modul 108 einen Kavitationsschadenswert aktualisieren. Der Kavitationsschadenswert kann ein gespeicherter Zeitwert faktorisiert mit dem Kavitationsfaktor sein. Zum Beispiel kann Modul 108 den Kavitationsfaktor (z. B. 1,4) mit einer Zykluszeit multiplizieren (z. B. die Zeitdauer, die das Pumpenlebensdauermodul Schritte 505-510 von Verfahren 500 durchläuft). Dieser Wert kann zu einem gespeicherten vorigen Kavitationsschadenswert addiert werden, um den Kavitationsschadenswert zu aktualisieren (Schritt 510). In der beispielhaften Ausführungsform kann die Zykluszeit eine Sekunde sein und kann Modul 108 den Kavitationsschadenswert durch Addieren von 1,4 (z. B. bestimmt durch 1,4 x 1 Sekunde) zu dem gespeicherten Kavitationsschadenswert aktualisieren. Somit kann der Kavitationsschadenswert eine Zeitdauer (z. B. Zykluszeit) faktorisiert mit einem Betrag, bei dem Kavitation verbleibende Pumpenlebensdauer bewirkt, sein. Modul 108 kann dann den neuen Kavitationsschadenswert speichern.
-
Zum Bestimmen von verbleibender Pumpenlebensdauer basierend auf dem Wert (Schritt 415) kann Modul 108 in Schritt 515 verbleibende Pumpenlebensdauer basierend auf dem Kavitationsschadenswert bestimmen. Verbleibende Pumpenlebensdauer ist gleich der vollen Pumpenlebensdauer abzüglich des Kavitationsschadenswerts. Somit kann verbleibende Pumpenlebensdauer eine Zeitdauer der verbleibenden Lebensdauer für Pumpe 20 sein. Modul 108 kann Verfahren 500 in regelmäßigen Intervallen (z. B. 1-Sekunde-Intervallen) durchlaufen, sodass Modul 108 eine Dauer bestimmen kann, die die Pumpenbetriebsbedingungen in jeder Zone der Kavitationsschadenkarten sind. Somit kann verbleibende Pumpenlebensdauer basierend auf der Dauer, die die Pumpenbetriebsbedingungen in jeder Zone sind, bestimmt werden.
-
Zum Ausgeben der Angabe der verbleibenden Pumpenlebensdauer (Schritt 420) kann Modul 108 dann die verbleibende Pumpenlebensdauer mit einem Schwellenwert vergleichen. Zum Beispiel kann in Schritt 520 Modul 108 bestimmen, ob verbleibende Pumpenlebensdauer weniger als ein Schwellenwert ist. Der Schwellenwert kann ein vorbestimmter Wert (z. B. 10 % der vollen verbleibenden Pumpenlebensdauer), der durch Steuerung 104 gespeichert ist, sein. Wenn verbleibende Pumpenlebensdauer größer als der Schwellenwert ist (Schritt 520: NEIN), kann Modul 108 zu Schritt 505 laufen. Wenn verbleibende Pumpenlebensdauer weniger als der oder gleich dem Schwellenwert ist (Schritt 520: JA), kann Modul 108 eine Angabe der verbleibenden Pumpenlebensdauer ausgeben (Schritt 525). Zum Beispiel kann Modul 108 ein Signal an Ausgabeindikator 16 ausgeben, um ein Licht einzuschalten, eine hörbare Warnung auf einem Lautsprecher auszugeben oder eine Warnung auf einer Anzeige auszugeben, das eine Notwendigkeit, Pumpe 20 zu ersetzen oder zu reparieren, angibt.
-
Pumpenlebensdauer-Vorhersagesystem 100 kann die Vorhersage von verbleibender Pumpenlebensdauer für Pumpe 20 ermöglichen. Zum Beispiel kann Pumpenlebensdauer-Vorhersagesystem 100 reduzierte Pumpenlebensdauer aufgrund von Kavitationsschäden in Pumpe 20 detektieren. Dementsprechend kann Pumpenlebensdauer-Vorhersagesystem 100 verbleibende Pumpenlebensdauer genauer angeben und einen Benutzer (z. B. Bediener, Techniker usw.) proaktiv warnen, sodass der Benutzer Pumpe 20 vor dem Ausfall der Pumpe 20 reparieren und/oder ersetzen kann.
-
Es wird den Fachleuten ersichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an dem offenbarten System vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsformen des Systems werden den Fachleuten aus der Betrachtung der Patentschrift und Praxis des hierin offenbarten Systems ersichtlich sein. Es ist vorgesehen, dass die Patentschrift und Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und ihre Äquivalente angegeben ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
