RU118378U1

RU118378U1 - HYDRAULIC DIAGNOSTIC DEVICE

Info

Publication number: RU118378U1
Application number: RU2012108081/06U
Authority: RU
Inventors: Владислав Андреевич Лебедев; Вячеслав Михайлович Рюмшин
Original assignee: Владислав Андреевич Лебедев
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2012-03-05
Publication date: 2012-07-20

Abstract

Устройство для диагностирования гидропривода, содержащее гидравлический тестер с помещенными последовательно между его входом и выходом датчиком давления, датчиком температуры, расходомером, гидрораспределителем и нагрузочным дросселем и байпасирующий его трубопровод с запорным элементом, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит акустический канал, блок обработки данных и блок контроля состояния жидкости, помещенный в байпасирующем трубопроводе после запорного элемента и выполненный в виде двух параллельных гидравлических линий, в каждой из которых размещены соединенные последовательно дроссель, индикатор состояния рабочей жидкости, представляющие собой соответственно счетчик механических частиц в потоке жидкости в первой линии и плотномер-вискозиметр - во второй линии, и датчик расхода; блок обработки данных выполнен в виде совокупности классификатора чистоты жидкости, связанного со счетчиком механических частиц в потоке жидкости, электронного многоканального измерителя расхода, связанного с расходомером и датчиками расхода, электронного блока, связанного с датчиком температуры и плотномером-вискозиметром и своим дополнительным выходом связанного с электронным измерителем расхода, и анализатора спектра шумов и вибраций, связанного своими входами с помещенными в гидравлическом тестере датчиком давления и виброакустическим датчиком, при этом гидрораспределитель имеет два дополнительных выхода, связанных с выходом гидравлического тестера через предохранительный клапан и напрямую. A device for diagnosing a hydraulic drive, comprising a hydraulic tester with a pressure sensor, a temperature sensor, a flow meter, a hydraulic valve and a load throttle placed in series between its input and output, and a bypass pipeline with a locking element, characterized in that it additionally contains an acoustic channel, a data processing unit and a liquid state control unit, placed in the bypass pipeline after the shut-off element and made in the form of two parallel hydraulic lines, each of which contains a throttle connected in series, an indicator of the working fluid state, representing, respectively, a counter of mechanical particles in the fluid flow in the first line and a density meter - a viscometer - in the second line, and a flow sensor; the data processing unit is made in the form of a set of a liquid purity classifier associated with a counter of mechanical particles in a liquid flow, an electronic multichannel flow meter associated with a flow meter and flow sensors, an electronic unit associated with a temperature sensor and a viscometer density meter and its additional output associated with an electronic a flow meter, and a noise and vibration spectrum analyzer connected by its inputs to a pressure sensor and a vibroacoustic sensor placed in the hydraulic tester, while the hydraulic valve has two additional outputs connected to the output of the hydraulic tester through the safety valve and directly.

Description

Полезная модель относится к технике контроля и испытаний сметем и оборудования, содержащих объемный гидропривод, и может быть использована при техническом диагностировании гидроприводов и гидропередач транспортных средств, строительных и дорожных машин как в условиях производства и ремонта, так и в условиях эксплуатации.The utility model relates to techniques for monitoring and testing estimates and equipment containing a volumetric hydraulic actuator, and can be used in the technical diagnosis of hydraulic actuators and hydraulic transmissions of vehicles, construction and road machines both in production and repair conditions, as well as in operating conditions.

Известны устройства для определения технического состояния гидравлических систем и агрегатов, содержащие комплект диагностических датчиков, связанных с блоком обработки данных. (См. в Кн. Техническая диагностика гидравлических приводов. Под ред. Т.М.Башты. М., М-е. 1989 г. с.66, рис.2,1)Known devices for determining the technical condition of hydraulic systems and assemblies, containing a set of diagnostic sensors associated with the data processing unit. (See in the book. Technical Diagnostics of Hydraulic Drives. Edited by T.M. Bashty. M., M-e. 1989, p.66, Fig. 2.1)

Известно также устройство для диагностирования гидропривода, содержащее датчики давления и температуры, нагрузочный элемент и расходомер, подключенные к гидравлическому приводу, а также предохранительный клапан, подключенный к входу в нагрузочный элемент, запорное устройство и байпасный трубопровод с дросселем, подключенный к выходу расходомера (см. АС №1481514, МКИ5, F15B 19/00, 1987 г.).A device for diagnosing a hydraulic actuator is also known, comprising pressure and temperature sensors, a load element and a flow meter connected to the hydraulic actuator, as well as a safety valve connected to the input to the load element, a shut-off device and a bypass pipe with a throttle connected to the output of the flow meter (see AC No. 1481514, MKI5, F15B 19/00, 1987).

Кроме того, известно устройство для диагностирования гидропривода, содержащее датчик давления, датчик температуры, расходомер, нагрузочный дроссель и обратный клапан, образующие гидравлический тестер, подключенный к диагностируемому гидроприводу и снабженный также трехпозиционным гидрораспределителем и байпасирующим его трубопроводом с запорным элементом, (см. АС №1779813, МКИ5, F15B 19/00, 1990 г.) Данное устройство выбрано нами за прототип.In addition, a device for diagnosing a hydraulic actuator is known, comprising a pressure sensor, a temperature sensor, a flow meter, a throttle valve and a check valve forming a hydraulic tester connected to the hydraulic actuator being diagnosed and also equipped with a three-position valve and its bypass pipe with a shut-off element (see AC No. 1779813, MKI5, F15B 19/00, 1990) This device was chosen by us for the prototype.

Недостатком данного устройства являются его ограниченные функциональные возможности при диагностировании параметров гидропривода и отсутствие информации об изменении физических параметров рабочей жидкости, сигнализирующей о характере износа трущихся пар гидропривода и позволяющей произвести интегральную оценку работоспособности привода.The disadvantage of this device is its limited functionality when diagnosing the parameters of the hydraulic actuator and the lack of information about changes in the physical parameters of the working fluid, signaling the nature of the wear of the rubbing pairs of the hydraulic actuator and allowing an integral assessment of the operability of the drive.

Задачей данной полезной модели является создание высокоэффективного оборудования для диагностирования основных агрегатов гидропривода, введение в состав устройства технических средств, обеспечивающих получение данных о физических свойствах и загрязнении рабочей жидкости продуктами износа, а также получение базовой информации о высокочастотных компонентах процесса с использованием акустического канала.The objective of this utility model is to create highly efficient equipment for diagnosing the main hydraulic drive units, introduce technical means into the device that provide data on physical properties and contamination of the working fluid with wear products, as well as obtain basic information about the high-frequency components of the process using an acoustic channel.

Указанная задача решается таким образом, что устройство для диагностирования гидропривода, содержащее гидравлический тестер с помещенными последовательно между его входом и выходом датчиком давления, датчиком температуры, расходомером, гидрораспределителем с нагрузочным дросселем и байпасирующий его трубопровод с запорным элементом, снабжено дополнительно акустическим каналом, блоком обработки данных и блоком контроля состояния жидкости, помещенным в байпасирующем трубопроводе после запорного элемента и выполненным в виде двух параллельных гидравлических линий, в каждой из которых размещены соединенные последовательно дроссель, индикатор состояния жидкости, представляющий собой соответственно счетчик механических частиц в потоке жидкости в первой линии и плотномер-вискозиметр - во второй линии, и датчик расхода; блок обработки данных выполнен в виде совокупности классификатора чистоты жидкости, связанного со счетчиком механических частиц в потоке жидкости, электронного многоканального измерителя расхода, связанного с расходомером и датчиками расхода, электронного блока, связанного с датчиком температуры и плотномером-вискозиметром и своим дополнительным выходом связанным с электронным измерителем расхода, и анализатора шумов и вибраций, связанного с помещенным в гидравлическом тестере датчиком давления и с акустическим каналом, при этом гидрораспределитель имеет два дополнительных выхода, соединенных с выходом гидравлического тестера через предохранительный клапан и напрямую.This problem is solved in such a way that a device for diagnosing a hydraulic actuator containing a hydraulic tester with a pressure sensor, a temperature sensor, a flow meter, a control valve with a load choke and a bypass pipe with a shut-off element placed sequentially between its input and output, is additionally equipped with an acoustic channel, a processing unit data and the unit for monitoring the state of the liquid, placed in the bypass pipe after the shut-off element and made in the form of two -parallel hydraulic lines, each of which has a choke connected in series, fluid status indicator representing respectively the mechanical counter particles in the fluid stream in the first-line viscometer and densitometer - in the second line, and a flow sensor; the data processing unit is made in the form of a combination of a fluid purity classifier associated with a mechanical particle counter in a fluid stream, an electronic multichannel flow meter associated with a flow meter and flow sensors, an electronic unit associated with a temperature sensor and densitometer-viscometer and its additional output associated with an electronic flow meter, and an analyzer of noise and vibration associated with the pressure sensor placed in the hydraulic tester and with the acoustic channel, while droraspredelitel has two additional outputs, connected to the outlet of the hydraulic tester through the safety valve and directly.

Патентный поиск показал, что отдельно взятые элементы устройства известны в испытательной технике и диагностике (см. кн. Испытательная техника, Справочник в 2х томах. Под редакцией В.В.Клюева, М., 1982 г. и кн. Техническая диагностика гидравлических приводов. Под редакцией Т.М.Башты. М., 1989 г.). Однако указанная выше совокупность взаимосвязанных отличительных признаков не обнаружена и явным образом не следует из уровня развития техники. В связи с изложенным, заявленное техническое решение может считаться соответствующим критерию патентоспособности «новизна».Patent search showed that individual elements of the device are known in test equipment and diagnostics (see book. Testing technique, Handbook in 2 volumes. Edited by V.V. Klyuyev, M., 1982 and the book. Technical diagnostics of hydraulic drives. Edited by T.M. Bashty. M., 1989). However, the above set of interconnected distinctive features is not found and does not explicitly follow from the level of technology development. In connection with the above, the claimed technical solution can be considered consistent with the patentability criterion of "novelty."

Суть предлагаемого технического решения отражена на прилагаемом чертеже, где сплошными жирными линиями показаны гидравлические связи, а тонкими пунктирными линиями - информационные связи.The essence of the proposed technical solution is reflected in the attached drawing, where the solid bold lines show the hydraulic connections, and the thin dashed lines indicate the information connections.

Устройство для диагностирования гидропривода содержит гидравлический тестер 1 (гидротестер), связанный линией входа 2 и линией выхода 3 с диагностируемым гидроприводом 4. Между входом 2 и выходом 3 гидравлического тестера соединены последовательно датчик 5 давления, датчик 6 температуры, расходомер 7 и трехходовой гидрораспределитель 8, выходы «а», «б» и «в» которого связаны гидравлически с линией 3 выхода гидротестера: выход «а» - через нагрузочный дроссель 9, выход «б» - через предохранительный клапан 10, а выход «в» - напрямую. Между расходомером 7 и входом гидрораспределителя 8 подключен байпасирующий трубопровод 11 с запорным элементом 12.A device for diagnosing a hydraulic actuator comprises a hydraulic tester 1 (hydraulic tester) connected by an input line 2 and an output line 3 to a diagnosed hydraulic actuator 4. A pressure sensor 5, a temperature sensor 6, a flowmeter 7 and a three-way valve 8 are connected in series between the input 2 and the output of the hydraulic tester 3, the outputs “a”, “b” and “c” of which are connected hydraulically to the line 3 of the hydrotester output: output “a” - through the load throttle 9, output “b” - through the safety valve 10, and output “c” - directly. Between the flowmeter 7 and the input of the valve 8 is connected bypass pipe 11 with a locking element 12.

Блок 13 контроля состояния жидкости установлен в байпасирующем трубопроводе 11 и выполнен в виде двух параллельных гидравлических линий 14 и 15. В линии 14 последовательно установлены дроссель 16, плотномер-вискозиметр 17 и датчик 18 расхода, а в линии 15 также последовательно установлены дроссель 19, счетчик 20 механических частиц в потоке жидкости и датчик 21 расхода. Линии 14 и 15 после датчиков 18 и 21 объединены в общую линию 22 дренажа.The liquid state monitoring unit 13 is installed in the bypass pipeline 11 and is made in the form of two parallel hydraulic lines 14 and 15. In line 14, a throttle 16, a density meter-viscometer 17 and a flow sensor 18 are installed in series, and a throttle 19, a counter are also installed in series 15 20 mechanical particles in the fluid flow and flow sensor 21. Lines 14 and 15 after sensors 18 and 21 are combined into a common drainage line 22.

Блок 23 обработки данных содержит классификатор 24 чистоты жидкости, электронный многоканальный измеритель 25 расхода, электронный блок 26 плотномера-вискозиметра и анализатор 27 спектра шумов и вибраций. Классификатор 24 соединен информационной линией со счетчиком 20 механических частиц в потоке жидкости. Измеритель 25 связан с расходомером 7 и датчиками расхода 18 и 21 и своим дополнительным входом с выходом электронного блока 26, который в свою очередь входами связан с датчиком 6 температуры и плотномером-вискозиметром 17. Анализатор 27 спектра шумов и вибраций своими входами соединен с датчиком 5 давления и виброакустическим датчиком 28.The data processing unit 23 contains a fluid purity classifier 24, an electronic multi-channel flow meter 25, an electronic unit 26 of the viscometer densitometer and an analyzer 27 of the noise and vibration spectrum. The classifier 24 is connected by an information line to the counter 20 of mechanical particles in the fluid flow. The meter 25 is connected to a flowmeter 7 and flow sensors 18 and 21 and its additional input to the output of the electronic unit 26, which in turn is connected by inputs to a temperature sensor 6 and a densitometer-viscometer 17. The noise and vibration spectrum analyzer 27 is connected to the sensor 5 by its inputs pressure and vibroacoustic sensor 28.

Диагностируемый гидропривод 4 содержит насос 29, соединенный линией нагнетания 30 с гидрораспределителем 31, имеющим три выхода - «г», «д» и «е». Выходы «г» и «д» связаны линиями 32 и 33 с входами «ж» и «з» гидроцилиндра 34, а выход «е» связан линией 35 со сливом. К линии 30 в точке «и» подключен предохранительный клапан 36, выход которого также соединен со сливом. В линии нагнетания 30 перед гидрораспределителем 31 установлен фильтр 37 тонкой очистки. Обозначенный пунктиром участок 38 линии нагнетания 30 отключается при полнопоточном отборе рабочей жидкости из гидропривода.Diagnostic hydraulic actuator 4 contains a pump 29 connected by a discharge line 30 with a directional valve 31 having three outputs - “g”, “d” and “e”. The outputs "g" and "d" are connected by lines 32 and 33 with the inputs "g" and "h" of the hydraulic cylinder 34, and the output "e" is connected by a line 35 to the drain. The safety valve 36 is connected to the line 30 at the point “and”, the outlet of which is also connected to the drain. In the discharge line 30 in front of the control valve 31, a fine filter 37 is installed. The dotted line section 38 of the discharge line 30 is disabled when the full flow of the working fluid from the hydraulic drive.

При конкретной реализации устройства использованы:For a specific implementation of the device used:

5 - датчик давления «Сапфир».5 - Sapphire pressure sensor.

6 - датчик температуры П-109,6 - temperature sensor P-109,

7 - турбинный преобразователь расхода ТПР-14; 24-240 л/мин.7 - turbine flow transducer TPR-14; 24-240 l / min.

8 - распределитель 1РЕ10,8 - distributor 1RE10,

9, 16 и 19 - дроссели с пропорциональным управлением,9, 16 and 19 - chokes with proportional control,

10 - предохранительный клапан МКПВ,10 - safety valve MKPV,

12 - электрогидравлический кран ГА-165Б,12 - electro-hydraulic crane GA-165B,

17 - датчик плотности и вязкости ДПВ-25,17 - sensor density and viscosity DPV-25,

18 - турбинный преобразователь расхода ТПР-7, 1,8-9,6 л/мин.18 - turbine flow converter TPR-7, 1.8-9.6 l / min.

21 - преобразователь расхода РТ-273,21 - flow transducer RT-273,

24 - прибор для контроля чистоты жидкости ПКЖ-904,24 - a device for monitoring the purity of liquid PKZH-904,

25 - вычислитель расхода электронный ЭВР-2,25 - flow computer electronic EVR-2,

26 - плотномер-вискозиметр-термометр стендовый ПВТС-26,26 - bench densitometer-viscometer-thermometer PVTS-26,

27 - спектроанализатор-коррелятор ПР-95.27 - spectrum analyzer-correlator PR-95.

В процессе диагностирования с помощью данного устройства осуществляются:In the process of diagnosis using this device are carried out:

- диагностирование насоса 29,- diagnosis of the pump 29,

- диагностирование гидрораспределителя 31,- diagnosis of the control valve 31,

- настройка предохранительного клапана 36,- setting the safety valve 36,

- диагностирование гидроцилиндра 34,- diagnosis of the hydraulic cylinder 34,

- диагностирование рабочей жидкости.- diagnosis of the working fluid.

Устройство для диагностирования работает следующим образом.A device for diagnosis works as follows.

Диагностирование насоса. При диагностировании насоса 29 устройство подключается в разрыв магистрали 30: своим входом 2 на выход насоса 29, а выходом 3 в точку «и» магистрали 30. Обозначенный пунктиром участок 38 линии нагнетания 30 отключается. Таким образом, весь поток жидкости от насоса 29 проходит через гидравлический тестер.Pump diagnosis. When diagnosing the pump 29, the device is connected to the gap of the line 30: by its input 2 to the output of the pump 29, and by the output 3 to the point “and” of the line 30. The dashed section 38 of the discharge line 30 is turned off. Thus, the entire fluid flow from pump 29 passes through a hydraulic tester.

Техническое состояние насоса оценивается по величине его объемного коэффициента полезного действия ОКПДн. Для определения ОКПДн производится измерение фактической подачи насоса и частоты его вращения при работе с минимально возможной нагрузкой и при номинальной или максимальной нагрузке. Запорный элемент 11 при этом закрыт. Все замеры производятся при нейтральном положении гидрораспределителя 31, когда поток жидкости проходит через выход «е» гидрораспределителя 31 в сливной трубопровод 35. Нагрузочный дроссель 9 должен быть полностью открыт. После включения насоса 29 следует перевести распределитель 8 в положение подачи жидкости по каналу «б» и прогреть рабочую жидкость в гидроприводе до температуры +50°С с контролем по датчику 6 температуры, связанному с блоком 26. При необходимости темп набора температуры можно изменять путем поднастройки предохранительного клапана 10. По окончании режима разогрева жидкости гидрораспределитель 8 переводится в рабочее положение с подачей жидкости по каналу «а». Дроссель 9 полностью открыт. После этого устанавливается номинальная частота вращения насоса n1 с контролем по основной гармонике сигналов от акустического канала 28, прошедших гармонический анализ в анализаторе шумов и вибраций 27. Одновременно фиксируются по многоканальному измерителю расхода 25 показания расходомера 7, т.е. определяется расход Q1 при работе насоса без нагрузки. Для одной из модификаций устройства расход, развиваемый насосом, измеряется в пределах 24÷240 л/мин с относительной погрешностью 0,5%.The technical condition of the pump is estimated by the value of its volumetric efficiency of OKPDn. To determine the OKPDn, the actual pump flow rate and its rotation speed are measured during operation with the lowest possible load and at rated or maximum load. The locking element 11 is closed. All measurements are made at the neutral position of the control valve 31, when the fluid flow passes through the outlet "e" of the control valve 31 into the drain pipe 35. The load reactor 9 must be fully open. After turning on the pump 29, the distributor 8 should be moved to the fluid supply channel “b” and the working fluid in the hydraulic actuator should be warmed up to a temperature of + 50 ° С with monitoring by the temperature sensor 6 connected to block 26. If necessary, the temperature set rate can be changed by adjusting safety valve 10. At the end of the mode of heating the liquid, the control valve 8 is transferred to the working position with a fluid supply through the channel "a". Throttle 9 is fully open. After that, the nominal speed of the pump is set to n1 with control over the fundamental harmonic of the signals from the acoustic channel 28 that underwent harmonic analysis in the analyzer of noise and vibration 27. At the same time, the readings of flowmeter 7 are recorded using a multi-channel flow meter 25; flow rate Q1 is determined when the pump is running without load. For one of the device modifications, the flow rate developed by the pump is measured within 24 ÷ 240 l / min with a relative error of 0.5%.

На следующем этапе диагностирования насос 29 нагружается с помощью дросселя 9 до номинального рабочего давления, и с блока 25 снимается вторая группа параметров: расход Q2 и частота вращения n2 насоса под нагрузкой. Значение ОКПДн определяется по формуле At the next stage of diagnosis, the pump 29 is loaded with a throttle 9 to the nominal operating pressure, and the second group of parameters is removed from block 25: flow rate Q2 and speed n2 of the pump under load. OKPDn value is determined by the formula

Минимальное допустимое значение ОКПДн равно 0,8.The minimum allowable OKPDn value is 0.8.

При необходимости проверяется расходная характеристика насоса Q=f (P). Для этого производятся последовательные измерения расхода Q для различных величин давления Р жидкости на выходе насоса при постоянной частоте его вращения n. Число оборотов насоса n контролируется с помощью штатных средств, размещенных в гидроприводе или с использованием акустического канала 28.If necessary, check the flow rate of the pump Q = f (P). For this, successive measurements of the flow rate Q are made for various values of the liquid pressure P at the pump outlet at a constant speed n. The number of revolutions of the pump n is controlled using standard means located in the hydraulic drive or using the acoustic channel 28.

Для аксиально-поршневых объемных гидромашин метод виброакустической диагностики базируется на том, что подшипники и детали качающего узла таких гидромашин являются источником периодической составляющей акустического сигнала. Колебания, которые служат сигналом в вибродиагностике, регистрируют либо с помощью датчика, установленного непосредственно на корпусе, либо с помощью микрофона без контакта с самим механизмом. Несмотря на то, что звуковые колебания в воздухе являются вторичным эффектом механического соударения деталей, и значит, информация от микрофона подвергается большей опасности искажения, использование микрофона целесообразно, особенно после того как будет накоплен достаточный практический опыт подобной диагностики.For axial-piston volumetric hydraulic machines, the method of vibroacoustic diagnostics is based on the fact that the bearings and parts of the pumping unit of such hydraulic machines are the source of the periodic component of the acoustic signal. Fluctuations that serve as a signal in vibration diagnostics are recorded either using a sensor mounted directly on the housing, or using a microphone without contact with the mechanism itself. Despite the fact that sound vibrations in the air are a secondary effect of mechanical collision of parts, which means that the information from the microphone is at greater risk of distortion, the use of the microphone is advisable, especially after sufficient practical experience of such diagnostics has been accumulated.

В первую очередь следует выявить и заложить в память коррелятора 27, как стандарт, верхнюю доверительную границу спектра виброускорений исправного насоса. Затем на этот эталонный спектр в процессе диагностирования накладываются характерные спектры виброускорений корпусов неисправных насосов, например:First of all, it is necessary to identify and store in the memory of the correlator 27, as a standard, the upper confidence limit of the vibration acceleration spectrum of a working pump. Then, the characteristic spectra of vibration accelerations of the bodies of faulty pumps are superimposed on this reference spectrum during the diagnosis process, for example:

- с повышенным радиальным зазором в подшипнике,- with increased radial clearance in the bearing,

- со значительным выкрашиванием его беговых дорожек и огранными шарами в подшипнике,- with significant chipping of its treadmills and faceted balls in the bearing,

- со средним выкрашиванием беговых дорожек,- with an average chipping treadmills,

- с повышенным осевым люфтом в шатунной группе одного поршня,- with increased axial play in the connecting rod group of one piston,

- с повышенным осевым люфтом в шатунных группах двух поршней,- with increased axial play in the connecting rod groups of two pistons,

- с повышенным осевым зазором поршня,- with increased axial clearance of the piston,

- с повышенным радиальным зазором в поршневых парах,- with increased radial clearance in the piston pairs,

- с повышенным осевым зазором вала насоса.- with increased axial clearance of the pump shaft.

Расшифровка и анализ спектров вибрации корпусов насосов и гидромоторов показывает, что подавляющая доля энергии в спектре вибрации, идущая по акустическому каналу от вибропреобразователя или от микрофона, приходится на гармонические составляющие основной и кратной ей гармоник, принадлежащих поршневой паре. В первую очередь, с помощью коррелятора выявляется спектр, кратный произведению роторной частоты и числа поршневых пар в качающем узле насоса, т.е.Deciphering and analyzing the vibrational spectra of the pump and motor housings shows that the vast majority of the energy in the vibrational spectrum, which goes through the acoustic channel from the vibration transducer or from the microphone, falls on the harmonic components of the main and multiple harmonics belonging to the piston pair. First of all, using the correlator, a spectrum is revealed that is a multiple of the product of the rotor frequency and the number of piston pairs in the pumping pump assembly, i.e.

где Fo - основная роторная частота Гц, n - число оборотов насоса в минуту, Z - число поршневых пар насоса. Если явно выражен спектр, кратный, например, 375 Гц, то роторная частота при числе поршней, равном девяти, составит (375/9)·60=2500 об/мин.where Fo is the main rotor frequency Hz, n is the number of revolutions of the pump per minute, Z is the number of piston pairs of the pump. If a spectrum is clearly expressed that is a multiple of, for example, 375 Hz, then the rotor frequency with the number of pistons equal to nine will be (375/9) · 60 = 2500 rpm.

Сохранение подобных спектров в памяти коррелятора позволяет в процессе виброакустического диагностирования идентифицировать ту или иную неполадку в насосе или гидромоторе.The storage of such spectra in the correlator's memory allows one to identify a particular malfunction in the pump or hydraulic motor during vibroacoustic diagnostics.

Диагностирование гидрораспределителя. При диагностировании гидрораспределителя 31 линия 2 гидротестера подключается к выходу «г» гидрораспределителя вместо линии 32, а линия 3 гидротестера подключается к выходу «д» гидрораспределителя вместо линии 33. После включения насоса 29 частота его вращения устанавливается несколько ниже номинальной, после чего гидрораспределитель 31 переводится в рабочее положение с нагнетанием жидкости по каналу «г», к которому подключена линия 2. Затем определяется величина коэффициента полезного действия гидропередачи ОКПДгп, в которую входят насос 29 и гидрораспределитель 31. Последовательность действий при этом аналогична определению ОКПДн. Так как ОКПДгп равен произведению объемных КПД входящих в нее гидроагрегатов, объемный коэффициент полезного действия гидрораспределителя ОКПДр будет равенDiagnosis of the control valve. When diagnosing the directional control valve 31, the line 2 of the hydraulic tester is connected to the output "g" of the valve instead of line 32, and the line 3 of the hydraulic tester is connected to the output "d" of the valve instead of line 33. After turning on the pump 29, its speed is set slightly lower than the nominal one, after which the directional valve 31 is switched in working position with pumping fluid through the channel "g" to which line 2 is connected. Then, the value of the hydraulic transmission efficiency OKPDgp, which includes the pump, is determined 29 and control valve 31. The procedure for this determination is similar OKPDn. Since OKPDgp is equal to the product of the volumetric efficiency of the hydraulic units included in it, the volumetric efficiency of the OKPDr hydrodistributor will be equal to

ОКПДр=ОКПДгп/ОКПДн.OKPDr = OKPDgp / OKPDn. (2)(2)

Для проверки работоспособности гидрораспределителя во втором рабочем положении линии 2 и 3 гидротестера переключаются к выходам гидрораспределителя «д» и «г» соответственно, после чего операции по определению ОКПДр повторяются. Решение по результатам диагностирования принимается после сравнения полученных в процессе диагностирования значений ОКПД с их нормативными значениями.To check the operability of the control valve in the second operating position, lines 2 and 3 of the hydraulic tester switch to the outputs of the control valve "d" and "g", respectively, after which the operations to determine the OKPDr are repeated. The decision on the results of the diagnosis is made after comparing the OKPD values obtained in the process of diagnosis with their normative values.

Настройка предохранительного клапана. Проверка настройки предохранительного клапана 36 проводится одновременно с диагностированием гидрораспределителя 31. Устройство для диагностирования подключено при этом своими линиями 2 и 3 к выходам «г» и «д» гидрораспределителя. Поток рабочей жидкости от насоса 29 направляется по линии 2 через расходомер 7, гидрораспределитель 8 и нагрузочный дроссель 9. После включения насоса давление в гидроприводе доводится с помощью дросселя 9 до давления открытия предохранительного клапана 36. Контроль давления ведется с помощью датчика 5 давления, показания которого передаются на анализатор 27. Момент срабатывания предохранительного клапана 36 определяется по резкому снижению расхода через расходомер 7 гидротестера 1. Показания расхода высвечиваются в цифровой форме на табло многоканального измерителя расхода 25.Safety valve setting. Checking the settings of the safety valve 36 is carried out simultaneously with the diagnosis of the control valve 31. The diagnostic device is connected with its lines 2 and 3 to the outputs "g" and "d" of the control valve. The flow of the working fluid from the pump 29 is directed through line 2 through the flow meter 7, the control valve 8 and the load throttle 9. After turning on the pump, the pressure in the hydraulic actuator is brought using the throttle 9 to the opening pressure of the safety valve 36. The pressure is monitored using a pressure sensor 5, the readings of which transmitted to the analyzer 27. The response time of the safety valve 36 is determined by a sharp decrease in flow through the flow meter 7 of the hydrotester 1. The flow rate is displayed in digital form on the display ogokanalnogo flow meter 25.

Диагностирование гидроцилиндра. Основным диагностическим параметром, определяющим техническое состояние гидроцилиндра, является величина внутренних утечек. Для их определения устройство подключается к гидроприводу линиями 2 и 3 вместо линии 32: линия 2 - к выходу «г» гидрораспределителя 31, а линия 3 - к выходу «ж» гидроцилиндра. Гидрораспределитель 31 переключается в рабочее положение, обеспечивающее подачу жидкости по каналу «г», после чего поршень гидроцилиндра 34 доводится до упора и удерживается в этом положении несколько секунд, в течение которых снимаются показания расхода через расходомер 7, соответствующие величине утечек по уплотнениям гидроцилиндра 34. Давление в гидротестере при этом определяется настройкой предохранительного клапана 36. Если чувствительности расходомера 7 недостаточно для регистрации утечек через уплотнения гидроцилиндра, открывается запорный элемент 12, и эти утечки путем приоткрытия дросселей 16 или 19 направляются соответственно через датчики расхода 18 или 21, имеющие меньший диапазон измерения расхода.Diagnosis of a hydraulic cylinder. The main diagnostic parameter that determines the technical condition of the hydraulic cylinder is the amount of internal leakage. To determine them, the device is connected to the hydraulic actuator by lines 2 and 3 instead of line 32: line 2 - to the output "g" of the valve 31, and line 3 - to the output "g" of the hydraulic cylinder. The control valve 31 switches to the operating position, providing fluid supply through the channel "g", after which the piston of the hydraulic cylinder 34 is brought to a stop and held in this position for several seconds, during which the flow readings through the flow meter 7 are taken, corresponding to the leakage value for the hydraulic cylinder seals 34. The pressure in the hydraulic tester is determined by the setting of the safety valve 36. If the sensitivity of the flowmeter 7 is not enough to detect leaks through the seals of the hydraulic cylinder, open Xia locking element 12 and the leakage through the slightly opened throttle 16 or 19, respectively, are directed through the flow sensor 18 or 21 having a smaller range of flow measurement.

Внутренние утечки во второй полости гидроцилиндра 34 определяются после подключения гидротестера вместо линии 33: линия 2 - к выходу «д» гидрораспределителя, а линия 3 - к входу «з» гидроцилиндра 34. Выводы по результатам диагностирования делаются после их сравнения с установленными нормативными величинами внутренних утечек.Internal leaks in the second cavity of the hydraulic cylinder 34 are determined after connecting the hydraulic tester instead of line 33: line 2 - to the output "d" of the valve, and line 3 - to the input "h" of the hydraulic cylinder 34. Diagnostic findings are made after comparing them with the established standard values of internal leaks.

Диагностирование рабочей жидкости. На каждом этапе диагностирования гидропривода, а также в виде самостоятельной операции, осуществляется контроль физического состояния жидкости - ее чистоты, плотности и вязкости. Для отвода части рабочей жидкости в блок 13 контроля ее состояния открывается запорный элемент 12. Жидкость, пройдя по трубопроводу 11, поступает на вход блока 13, где разделяется на два функциональных потока - по линии 14 и по линии 15. В каждой из этих линий с помощью дросселей 16 и 19 настраивается величина расхода, необходимая для работы плотномера-вискозиметра 17 в линии 14 или счетчика 20 механических частиц в потоке жидкости в линии 15. Контроль расхода в каждой из этих линий ведется соответственно по датчикам 18 и 21 расхода. Для выбранных в устройстве плотномера-вискозиметра и счетчика механических частиц расход должен быть настроен в пределах 0,05÷0,25 л/мин для линии 15 и не более 18 л/мин для линии 14. Слив из линий 14 и 15 объединен в общий канал дренажа 22.Diagnosis of the working fluid. At each stage of diagnosing the hydraulic drive, as well as in the form of an independent operation, the physical state of the liquid is monitored - its purity, density and viscosity. To divert part of the working fluid to the control unit 13 of its state, the locking element 12 opens. The fluid, passing through the pipe 11, enters the input of the unit 13, where it is divided into two functional streams - along line 14 and along line 15. In each of these lines, using the chokes 16 and 19, the flow rate necessary for the densitometer-viscometer 17 to work in line 14 or the counter 20 of mechanical particles in the fluid flow in line 15 is adjusted. The flow control in each of these lines is carried out respectively by the flow sensors 18 and 21. For the selected in the device densitometer-viscometer and mechanical particle counter, the flow rate must be configured within 0.05 ÷ 0.25 l / min for line 15 and no more than 18 l / min for line 14. The drain from lines 14 and 15 is combined into a common drainage channel 22.

Наблюдение за состоянием рабочей жидкости в гидроприводе, контроль ее вязкости, плотности и чистоты позволяет предупредить развитие деструктивных процессов, связанных с перегревом рабочей жидкости и повышенным износом трущихся пар агрегатов. Плотность измеряется в диапазоне 0,7÷0,9 г/см куб., а вязкость в диапазоне 0,4÷50 сСт. Изменение этих параметров относительно нормативных приводит к снижению смазывающих свойств, изменению модуля упругости и других важных эксплуатационных показателей масла. Такая ситуация является сигналом для долива или полной замены рабочей жидкости в системе. Оперативно плотность и вязкость контролируются по линии датчик 17 - преобразователь 26.Monitoring the state of the working fluid in the hydraulic drive, controlling its viscosity, density and purity helps to prevent the development of destructive processes associated with overheating of the working fluid and increased wear of friction pairs of units. Density is measured in the range of 0.7 ÷ 0.9 g / cm3, and viscosity in the range of 0.4 ÷ 50 cSt. Changing these parameters relative to the norm leads to a decrease in lubricating properties, a change in the modulus of elasticity and other important operational performance of the oil. This situation is a signal for adding or completely replacing the working fluid in the system. Online density and viscosity are monitored through the line of the sensor 17 - the Converter 26.

При контроле чистоты масла в гидроприводе часть жидкости направляется через фотоэлектрический счетчик 20, который фиксирует прошедшие за единицу времени частицы и отсылает информацию об их количестве и размерах в классификатор 24. На табло классификатора высвечиваются в цифровой форме данные о количестве частиц в шести размерных диапазонах: 5-10, 10-25, 25-50, 50-100, 100-200 и свыше 200 мкм. При необходимости эти данные в электронном виде сравниваются с таблицей соответствия числа частиц в каждом размерном диапазоне и класса чистоты жидкости по ГОСТ 17216-01, после чего на двухразрядном табло высвечивается класс чистоты, соответствующий показаниям размерных диапазонов. Для большинства промышленных гидроприводов достаточным является контроль чистоты в пределах 06÷14 классов по ГОСТ 17216-01. Тенденция приближения класса чистоты или показаний одного из размерных диапазонов к границе допустимого свидетельствует о том, что следует промыть или заменить фильтр 37 тонкой очистки или заменить полностью рабочую жидкость в системе.When controlling the purity of the oil in the hydraulic drive, a part of the liquid is sent through a photoelectric meter 20, which records the particles that have passed over a unit of time and sends information about their quantity and size to the classifier 24. Data on the number of particles are displayed in digital form on the classifier panel in six size ranges: 5 -10, 10-25, 25-50, 50-100, 100-200 and more than 200 microns. If necessary, these data are electronically compared with the table of correspondence of the number of particles in each size range and the liquid purity class according to GOST 17216-01, after which a purity class corresponding to the indications of the size ranges is displayed on the two-digit display. For most industrial hydraulic drives, a cleanliness control within 06 ÷ 14 classes according to GOST 17216-01 is sufficient. The tendency for the cleanliness class or the indication of one of the size ranges to approach the allowable limit indicates that the fine filter 37 should be flushed or replaced or a completely working fluid in the system replaced.

Преимущества заявляемой полезной модели:The advantages of the claimed utility model:

1. Информация о вибрационном шуме, вызванном работой насоса 29, поступает по акустическому каналу 28 на вход анализатора 27 и отображается на его дисплее в графическом и алфавитно-цифровом виде. Во время диагностирования насоса первая (основная) роторная гармоника в спектре вибрации соответствует частоте вращения насоса n.1. Information about the vibrational noise caused by the operation of the pump 29 is supplied through the acoustic channel 28 to the input of the analyzer 27 and displayed on its display in graphical and alphanumeric form. During the diagnosis of the pump, the first (main) rotor harmonic in the vibration spectrum corresponds to the pump speed n.

2. Высокая информативность акустических сигналов позволяет вести диагностирование технического состояния подшипников и деталей качающего узла насоса 29 и контроль внутренней герметичности гидрораспределителя 31, гидроцилиндра 34 и клапана 36. При этом виброакустический сигнал анализируется как собирательное понятие, включающее в себя информацию о количественных процессах (вибрационных, гидродинамических) и об акустическом шуме агрегата.2. High informativeness of acoustic signals allows diagnosing the technical condition of bearings and parts of the pumping pump assembly 29 and monitoring the internal tightness of the control valve 31, hydraulic cylinder 34 and valve 36. In this case, the vibroacoustic signal is analyzed as a collective concept that includes information on quantitative processes (vibrational, hydrodynamic) and about the acoustic noise of the unit.

3. Данное исполнение устройства придает ему свойства высокоэффективного универсального оборудования для диагностирования гидропривода по объемному коэффициенту полезного действия при автоматическом обеспечении равенства перепадов давлений на насосе и на нагрузочном дросселе. Введение в комплекс параметров диагностирования данных о свойствах и состоянии рабочей жидкости и создание базовой информации о состоянии агрегатов гидропривода виброакустическими методами повышает эффективность диагностирования.3. This design of the device gives it the properties of highly efficient universal equipment for diagnosing a hydraulic actuator by volumetric efficiency with automatic ensuring the equality of pressure drops at the pump and at the load throttle. Introduction to the set of diagnostic parameters for data on the properties and condition of the working fluid and the creation of basic information about the state of hydraulic drive units by vibroacoustic methods increases the efficiency of diagnosis.

Источники информации:Information sources:

1. Техническая диагностика гидравлических приводов. Под редакцией Т.М.Башты. М., 1989 г.1. Technical diagnostics of hydraulic drives. Edited by T.M.Bashty. M., 1989

2. Машиностроительный гидропривод. Под редакцией В.Н.Прокофьева. М., 1978 г.2. Machine-building hydraulic drive. Edited by V.N.Prokofiev. M., 1978

3. Р.Н.Сулейманов. Виброакустическая диагностика насосных агрегатов. Уфа, 2002 г.3. R.N.Suleymanov. Vibroacoustic diagnostics of pumping units. Ufa, 2002

4. Авт.свид. СССР N9 1481514. кл. F15B 19/00. 1987 г.4. Autosvid. USSR N9 1481514.cl. F15B 19/00. 1987 year

5. Авт.свид. СССР N9 1779813. кл. F15B 19/00. 1990 г.5. Autosvid. USSR N9 1779813.cl. F15B 19/00. 1990 g.

6. ГОСТ 17216-01. Чистота промышленная. Классы чистоты жидкостей.6. GOST 17216-01. Industrial cleanliness. Classes of purity of liquids.

Claims

A device for diagnosing a hydraulic actuator, comprising a hydraulic tester with a pressure sensor, a temperature sensor, a flow meter, a hydraulic distributor and a load throttle placed sequentially between its input and output, and a bypass pipe with a shut-off element, characterized in that it further comprises an acoustic channel, a data processing unit, and fluid control unit, placed in the bypass pipe after the shut-off element and made in the form of two parallel hydraulically x lines, in each of which a throttle is connected in series, an indicator of the state of the working fluid, which is respectively a counter of mechanical particles in the fluid flow in the first line and a densitometer-viscometer in the second line, and a flow sensor; the data processing unit is made in the form of a combination of a fluid purity classifier associated with a mechanical particle counter in a fluid stream, an electronic multi-channel flow meter associated with a flow meter and flow sensors, an electronic unit associated with a temperature sensor and a density meter-viscometer and its additional output associated with an electronic a flow meter, and a spectrum analyzer of noise and vibration associated with its inputs with a pressure sensor and vibroacoustic placed in the hydraulic tester sensor, while the control valve has two additional outputs associated with the output of the hydraulic tester through the safety valve and directly.