RU2788794C2 - Method for automated control of tightness of pumping unit of hydraulic machines of volumetric action - Google Patents
Method for automated control of tightness of pumping unit of hydraulic machines of volumetric action Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788794C2 RU2788794C2 RU2021115807A RU2021115807A RU2788794C2 RU 2788794 C2 RU2788794 C2 RU 2788794C2 RU 2021115807 A RU2021115807 A RU 2021115807A RU 2021115807 A RU2021115807 A RU 2021115807A RU 2788794 C2 RU2788794 C2 RU 2788794C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydraulic
- pumping unit
- drainage
- hydraulic machine
- tightness
- Prior art date
Links
- 238000005086 pumping Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000007374 clinical diagnostic method Methods 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 210000001503 Joints Anatomy 0.000 description 4
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 3
- 238000005296 abrasive Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 229920002574 CR-39 Polymers 0.000 description 1
- 230000037250 Clearance Effects 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000035512 clearance Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000009420 retrofitting Methods 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Заявленное изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для контроля критичных параметров, непрерывного определения фактического технического состояния качающего узла гидравлических роторных машин, а также для определения фактически использованного и остаточного ресурса непосредственно во время работы механизма.The claimed invention relates to the field of instrumentation and can be used to control critical parameters, continuously determine the actual technical condition of the pumping unit of hydraulic rotary machines, as well as to determine the actually used and remaining resource directly during the operation of the mechanism.
Реальное техническое состояние основного элемента энергообеспечивающей части гидросистемы в большинстве случаев оценивается только по давлению по показаниям манометров на нагнетательной линии гидронасоса, в то время как мощность N гидроустановки определяется по формуле 1:The real technical condition of the main element of the energy-providing part of the hydraulic system is in most cases estimated only by pressure according to the readings of pressure gauges on the discharge line of the hydraulic pump, while the power N of the hydraulic installation is determined by formula 1:
где N - гидравлическая мощность, [кВт]where N - hydraulic power, [kW]
Р - давление в нагнетательной гидролинии, [бар]P - pressure in the discharge hydraulic line, [bar]
Qν - объемная подача, [л/мин]Qν - volume flow, [l/min]
Объемный расход Qν определяет скорость перемещения исполнительного звена, и в случае параметрического отказа в виде недостаточной скорости производят диагностику элементов гидросистемы. Во время диагностики составляют перечень элементов, прямо или косвенно влияющих на возникновение данного отказа, в который попадают возможные отказы гидронасоса, распределительной и регулирующей аппаратуры, а также возможные неисправности элементов исполнительной части. Т.к. гидронасос является самой дорогой и сложной частью гидросистемы, а также по причине, что без гидронасоса нельзя проверить остальные элементы, то гидронасос проверяют в последнюю очередь. Ввиду отсутствия приборов контроля объемного расхода на нагнетательной линии оценку производят по признакам - вибрации, температуре, шуму. Данные диагностические признаки являются косвенными и не обладают достоверностью. В случае сомнений производят пробную замену насоса и оценивают результат этой замены. В результате выполнения данного алгоритма диагностика причины отказа занимает длительное время и часто со значительными материальными затратами (на приобретение нового насоса для пробного теста), в некоторых случаях, неоправданными. В условиях непрерывного производства потери времени приносят значительные материальные потери.Volumetric flow Q ν determines the speed of movement of the executive link, and in the event of a parametric failure in the form of insufficient speed, diagnostics of the elements of the hydraulic system are performed. During diagnostics, a list of elements is compiled that directly or indirectly affect the occurrence of this failure, which includes possible failures of the hydraulic pump, distribution and control equipment, as well as possible malfunctions of the elements of the executive part. Because the hydraulic pump is the most expensive and complex part of the hydraulic system, and also because other elements cannot be checked without a hydraulic pump, the hydraulic pump is checked last. Due to the absence of volumetric flow control devices on the discharge line, the assessment is made on the basis of signs - vibration, temperature, noise. These diagnostic signs are indirect and not reliable. In case of doubt, a test replacement of the pump is carried out and the result of this replacement is evaluated. As a result of the implementation of this algorithm, the diagnosis of the cause of the failure takes a long time and often with significant material costs (for the purchase of a new pump for a trial test), in some cases, unjustified. In conditions of continuous production, time losses bring significant material losses.
Информацию о реальном техническом состоянии гидравлической машины определяют путем расчета по формуле 1, но для этого необходимо иметь информацию о фактической подаче Qνфакт. гидронасоса, которая в подавляющем большинстве гидросистем отсутствует.Information about the actual technical condition of the hydraulic machine is determined by calculating according to
Основным показателем исправности и фактором, прямо влияющим на объемный КПД гидравлической поршневой роторной машины, а, следовательно, на использованный и остаточный ресурс, является герметичность подвижных соединений элементов качающего узла.The main indicator of serviceability and a factor that directly affects the volumetric efficiency of a hydraulic piston rotary machine, and, consequently, the used and remaining resource, is the tightness of the movable joints of the elements of the pumping unit.
В настоящее время известны следующие способы диагностики герметичности качающего узла объемных гидравлических машин:Currently, the following methods for diagnosing the tightness of the pumping unit of volumetric hydraulic machines are known:
1. Способ №1 Сравнение теоретической и фактической подачи гидронасоса (Г.Н. Васильев «Ремонт насосов и гидроаппаратуры», Изд.: «Машиностроение», 107885, Москва, Б-78, 1 Басманный пер., 3, стр. 31, глава 3. Испытание насосов и гидроаппаратуры после ремонта) основан на определении технического состояния гидравлической машины путем измерения фактической подачи Оνфакт. при максимальном давлении на напорной гидролинии насоса, для чего расходомерное устройство подключают гидравлически последовательно между нагнетательным каналом гидравлической машины и выходом в гидробак после нагрузочного устройства, и определения фактического значения коэффициента подачи Кподачи (объемного КПД) путем сравнения величины фактической подачи Qvфакт .с теоретической подачей Qvтеор. [формула 2), измеренной на испытательном стенде без нагрузки, указанной в технической документации к данной гидравлической машине или рассчитанной по формуле 3:1. Method No. 1 Comparison of the theoretical and actual flow of a hydraulic pump (G.N. Vasiliev “Repair of pumps and hydraulic equipment”, Ed.: “Mashinostroenie”, 107885, Moscow, B-78, 1 Basmanny per., 3, p. 31,
где Кподачи - коэффициент подачи насоса;where To feed - pump feed rate;
Оνфакт. - фактическая подача, [л/мин];Oh fact. - actual supply, [l/min];
Qνтeop. - теоретическая подача, [л/мин].Qv theop. - theoretical flow, [l/min].
где Qνтeop. - теоретический объемный расход, [л/мин];where Qν theop. - theoretical volume flow, [l/min];
Vg - рабочий объем на 1 оборот, (см3];Vg - working volume per 1 revolution, (cm 3 ];
n - частота вращения вала, (мин-1];n - shaft speed, (min -1 ];
ην - объемный КПДη ν - volumetric efficiency
Коэффициент подачи (объемный КПД) гидравлической машины (формула 2) описывает герметичность качающего узла гидравлической машины, состоящего из цилиндро-поршневых пар, опорных подпятников поршней и распределительного узла; для исправной гидравлической машины Кподачи составляет 0,92-0,98 (в зависимости от модели, рабочего объема, рабочего давления, вязкости рабочей жидкости и наличия контура гидравлического управления, значение Кподачи может различаться), при этом оставшиеся от 2 до 8% Qvтеор. рабочей жидкости в виде дренажного потока Qvдр. направляются через дренажную гидролинию в гидробак.The feed coefficient (volume efficiency) of a hydraulic machine (formula 2) describes the tightness of the pumping unit of the hydraulic machine, which consists of cylinder-piston pairs, piston thrust bearings and a distribution unit; for a serviceable hydraulic machine, K of the feed is 0.92-0.98 (depending on the model, displacement, operating pressure, viscosity of the working fluid and the presence of a hydraulic control circuit, the value of K of the feed may vary), while the remaining 2 to 8% Qv theor. working fluid in the form of a drainage flow Qv etc. are sent through the drainage hydraulic line to the hydraulic tank.
Критерием предельного состояния гидравлических насосов по ГОСТ 13823-78 «Гидроприводы объемные. Насосы объемные и гидромоторы общие технические требования» является снижение коэффициента подачи не более чем на 20%, при достижении которого гидронасос подлежит замене, т.к. на этой границе происходит переход износа из стадии нормального в стадию аварийного с лавинообразным развитием.The criterion for the limiting state of hydraulic pumps according to GOST 13823-78 “Volume hydraulic drives. Displacement pumps and hydraulic motors general technical requirements” is a reduction in the feed rate by no more than 20%, upon reaching which the hydraulic pump must be replaced, because at this boundary, there is a transition of wear from the normal stage to the emergency stage with an avalanche-like development.
Преимуществом способа №1 является высокая точность полученных данных. Недостатками способа №1 являются следующие факты:The advantage of method No. 1 is the high accuracy of the data obtained. The disadvantages of
- оценка состояния по данному методу может быть произведена только на гидравлическом испытательном стенде, для чего требуется остановка механизма, демонтаж гидравлической машины, транспортировка на испытательный стенд и проведение испытаний. Эта трудоемкая работа требует веских оснований, но в случае поиска причины недостаточных параметров потока рабочей жидкости основывается только на подозрениях; если подозрения не подтверждаются и отсутствуют основания для отбраковки насоса по результатам тестирования на испытательном стенде, операция производится в обратном порядке, что указывает на ее нецелесообразность ввиду значительной потери времени;- assessment of the state by this method can only be carried out on a hydraulic test bench, which requires stopping the mechanism, dismantling the hydraulic machine, transportation to the test bench and testing. This time-consuming work requires good reasons, but in the case of searching for the cause of insufficient working fluid flow parameters, it is based only on suspicions; if the suspicions are not confirmed and there are no grounds for rejecting the pump based on the results of testing on the test bench, the operation is performed in the reverse order, which indicates its inappropriateness due to a significant loss of time;
- таким образом можно произвести лишь диагностику, но не мониторинг;- thus it is possible to make only diagnostics, but not monitoring;
- испытательные стенды и специалисты имеются далеко не на каждом предприятии.- not every enterprise has test benches and specialists.
2. Способ №2 Определение состояния гидравлической машины путем полной ее разборки, измерения зазоров и оценки состояния поверхностей элементов герметичных подвижных соединений качающего узла гидравлической машины (X. Экснер, Р. Фрейтаг, д-р Х. Гайс, Р. Ланг, Й. Оппольцер, П. Шваб, Е. Зумпф, У. Остендорфф, М. Райк. Изд. Бош Рексрот АГ Сервис Автоматизация Дидактика 64711 г. Эрбах Германия «Гидропривод. Основы и компоненты. Учебный курс по гидравлике, том 1, стр. 250).2. Method No. 2 Determining the state of the hydraulic machine by completely disassembling it, measuring the gaps and assessing the condition of the surfaces of the elements of the hermetic movable joints of the pumping unit of the hydraulic machine (X. Exner, R. Freitag, Dr. H. Geis, R. Lang, J. Oppolzer, P. Schwab, E. Sumpf, U. Ostendorff, M. Reik, Bosch Rexroth AG Service Automation Didactics 64711 Erbach Germany "Hydraulic drive. Fundamentals and components. Training course in hydraulics,
Преимуществом способа №2 является возможность его реализации без гидравлического испытательного стенда.The advantage of method No. 2 is the possibility of its implementation without a hydraulic test bench.
Недостатками способа №2 являются следующие факты:The disadvantages of
- для реализации этого способа требуется демонтаж и полный разбор гидравлической машины. Усложняет применение данного способа отсутствие в свободном доступе информации о величине зазоров в качающем узле в нормальном неизношенном состоянии для конкретной гидравлической машины, т.к. эта информация является интеллектуальной собственностью производителя;- to implement this method, dismantling and complete disassembly of the hydraulic machine is required. The application of this method is complicated by the lack of freely available information about the size of the gaps in the pumping unit in a normal, unworn condition for a particular hydraulic machine, because this information is the intellectual property of the manufacturer;
- отсутствие на предприятиях, как правило, квалифицированного персонала для проведения подобной работы.- the lack of enterprises, as a rule, qualified personnel to carry out such work.
Таким образом, с применением существующих методов реальное текущее состояние работающей гидравлической машины на месте установки способами №1 и №2 определить невозможно. По указанным причинам, в случае наличия подозрений на неисправность или износ гидравлической машины, в большинстве случаев гидравлическая машина заменяется на новую при неполном использовании ресурса, или наоборот, работает за пределами нормального ресурса, что вызывает аварийный внезапный отказ гидравлической машины с попаданием продуктов разрушения качающего узла в гидросистему.Thus, using existing methods, it is impossible to determine the real current state of a working hydraulic machine at the installation site using methods No. 1 and No. 2. For these reasons, if there is a suspicion of a malfunction or wear of the hydraulic machine, in most cases the hydraulic machine is replaced with a new one if the resource is not fully used, or vice versa, it works beyond the normal resource, which causes an emergency sudden failure of the hydraulic machine with the ingress of destruction products of the pumping unit into the hydraulic system.
Ближайшим по замыслу аналогом является способ автоматизированного контроля герметичности качающего узла гидравлических машин объемного действия по US 5563351 A с тем отличием, что в нем описано только определение превышения предельного расхода в дренажной гидролинии как критерий для замены гидронасоса, в то время как использованный и оставшийся ресурс гидравлической машины в текущий момент не может быть определен, что не позволяет применить методы планирования. В качестве измерительного устройства предложено сопло Вентури, перепад давления на котором указывает на величину расхода, т.е. применен динамический принцип, отличающийся низкой точностью на малых расходах и высоким гидравлическим сопротивлением на больших расходах, что снижает достоверность полученной информации, а также может нанести вред испытуемому гидронасосу в виде значительного сопротивления в дренажной гидролинии.The closest analogue in terms of design is the method of automated control of the tightness of the pumping unit of hydraulic machines of positive displacement according to US 5563351 A with the difference that it only describes the determination of exceeding the maximum flow rate in the drainage hydraulic line as a criterion for replacing the hydraulic pump, while the used and remaining resource of the hydraulic machines at the current moment cannot be determined, which does not allow the use of planning methods. As a measuring device, a Venturi nozzle is proposed, the pressure drop across which indicates the flow rate, i.e. a dynamic principle is applied, which is characterized by low accuracy at low flow rates and high hydraulic resistance at high flow rates, which reduces the reliability of the information obtained, and can also harm the tested hydraulic pump in the form of significant resistance in the drainage hydraulic line.
Техническим результатом заявленного способа является возможность замены изношенной гидравлической машины в плановом режиме, по факту использования полного ресурса гидравлической машины, не допустив аварийной остановки оборудования.The technical result of the claimed method is the possibility of replacing a worn-out hydraulic machine in a planned mode, after using the full resource of the hydraulic machine, preventing an emergency stop of the equipment.
Указанный технический результат достигается в способе автоматизированного контроля герметичности качающего узла гидравлических машин объемного действия, который заключается в том, что расходомерное устройство подключают гидравлически последовательно между дренажной гидролинией контролируемой гидравлической машины и гидробаком, при этом оценку герметичности качающего узла и автоматическое определение на основе этой оценки фактически использованного и остаточного ресурса гидравлической машины производят непрерывно, непосредственно во время работы механизма, путем сравнения фактической величины расхода в дренажной гидролинии с эталонными значениями минимального и максимального расхода в дренаж, при этом расходомерное устройство выполняют объемным с тахометром на его валу.The specified technical result is achieved in a method for automated control of the tightness of the pumping unit of hydraulic machines of positive displacement, which consists in the fact that the flow meter is connected hydraulically in series between the drainage hydraulic line of the controlled hydraulic machine and the hydraulic tank, while the assessment of the tightness of the pumping unit and automatic determination based on this assessment actually The used and remaining resource of the hydraulic machine is produced continuously, directly during the operation of the mechanism, by comparing the actual flow rate in the drainage hydraulic line with the reference values of the minimum and maximum flow rates to the drainage, while the flow meter is made volumetric with a tachometer on its shaft.
Заявленный способ автоматизированного контроля герметичности качающего узла гидравлических машин объемного действия поясняется чертежами, на которых показано:The claimed method for automated control of the tightness of the pumping unit of positive displacement hydraulic machines is illustrated by drawings, which show:
на фиг. 1 - принципиальное место расположения расходомерного устройства относительно гидравлической машины;in fig. 1 - the principal location of the flow meter relative to the hydraulic machine;
на фиг. 2 - схема к расчету величины через кольцевую щель зазора поршневой пары качающего узла гидравлической машины;in fig. 2 - scheme for calculating the value through the annular gap of the gap of the piston pair of the pumping unit of the hydraulic machine;
на фиг. 3 - принципиальная схема подключения расходомерного устройства к ЭВМ;in fig. 3 - schematic diagram of connection of the flow measuring device to the computer;
на фиг. 4 - диаграмма расхода в дренажной гидролинии испытуемой гидравлической машины.in fig. 4 is a diagram of the flow rate in the drainage hydraulic line of the tested hydraulic machine.
Предлагаемый способ автоматизированного контроля герметичности качающего узла гидравлических машин объемного действия заключается в постоянном непрерывном объемном измерении расхода в дренажной гидролинии гидравлической машины (фиг. 1) непосредственно во время работы механизма при помощи расходомерного устройства 1, установленного в дренажную гидролинию контролируемого гидронасоса 2, подключенную к гидробаку 3, основан на факте непосредственной обратной зависимости величины эффективной подачи гидронасоса от величины утечки в дренаж, а также на факте значительного увеличения расхода в дренажной гидролинии вследствие снижения герметичности качающего узла, и описывается формулой (4):The proposed method for automated control of the tightness of the pumping unit of hydraulic machines of positive displacement consists in constant continuous volumetric measurement of the flow rate in the drainage hydraulic line of the hydraulic machine (Fig. 1) directly during the operation of the mechanism using a
где Qνтeop. - теоретическая подача, л/мин.;where Qν theop. - theoretical supply, l/min.;
Qνфакт. - фактическая подача, л/мин;Qv fact. - actual supply, l/min;
Qνдр. - расход в дренажной гидролинии, л/мин.;Qν others - flow rate in the drainage hydraulic line, l/min.;
Суть изобретения состоит в том, что по мере износа поверхностей элементов гидравлических сопряженных пар качающего узла гидравлической машины происходит значительное увеличение зазоров в указанных соединениях качающего узла, следствием которого является увеличение расхода по дренажной гидролинии Qvдр.. с одновременным снижением подачи Qv/факт.(см. формулу 5).The essence of the invention lies in the fact that as the surfaces of the elements of the hydraulic conjugated pairs of the pumping unit of the hydraulic machine wear out, a significant increase in the gaps in these joints of the pumping unit occurs, which results in an increase in the flow rate through the drainage hydraulic line Qv etc. . with a simultaneous decrease in the supply Qv / fact .(see formula 5).
Величина утечек при ламинарном режиме движения для гладкой кольцевой щели постоянного сечения (фиг. 2) на примере зазора между плунжером 4 и гильзой поршневого блока 5, опирающегося на распределительный диск 6:The amount of leakage in laminar motion for a smooth annular gap of constant cross section (Fig. 2) on the example of the gap between the
где q - утечка, м3/с;where q - leakage, m3/s;
D - диаметр плунжера, /и;D - plunger diameter, / and;
δ - зазор на сторону, м (при концентрическом расположении плунжера);δ - clearance per side, m (with a concentric plunger arrangement);
g - ускорение свободного падения;g - free fall acceleration;
ν - кинематическая вязкость, м2/с; ν - kinematic viscosity, m 2 / s;
l - длина плунжера, м (контакта); l - plunger length, m (contact);
Н - перепад напора, м.H - pressure drop, m.
Анализ формулы 5 показывает, что величина утечки в дренажную гидролинию q находится в пропорциональной квадратичной зависимости от величины кольцевого зазора 6 поршневых пар качающего узла, что повышает точность предлагаемого метода по сравнению со способом №1. Так как эти величины взаимосвязаны тем фактом, что зазоры в подвижных герметичных соединениях качающего узла в фазе нагнетания соединяют нагнетательную линию с внутренним объемом картера гидравлической машины, который, в свою очередь, соединен дренажной гидролинией с гидробаком, расход в дренажной гидролинии может быть использован как диагностический признак, прямо указывающий на герметичность качающего узла. Оценку состояния производят в максимально нагруженном состоянии гидравлической машины, т.е. при максимальном рабочем давлении.Analysis of
Для определения величины расхода предлагается применить расходомерное устройство, выполненное в виде объемного расходного устройства 7 (фиг. 3) с тахометром на его валу.To determine the flow rate, it is proposed to use a flow measuring device made in the form of a volume flow device 7 (Fig. 3) with a tachometer on its shaft.
Показания расходомерного устройства могут быть преобразованы в оценочный показатель следующими устройствами:The readings of the flow meter can be converted into an estimate by the following devices:
1. Визуальный индикатор состояния - шкала визуального индикатора градуирована для отображения состояний «Норма», «Предельное», «Неисправное», а также в других, соответствующих данным понятиям по смыслу терминах, символах или цветах, указывающих на нормальное, предельное и неисправное состояние качающего узла гидравлической машины.1. Visual indicator of the state - the scale of the visual indicator is graduated to display the states "Normal", "Limit", "Faulty", as well as in other terms, symbols or colors that correspond to these concepts in terms of meaning, indicating the normal, limiting and faulty state of the pumping hydraulic machine unit.
2. Электронный индикатор состояния - показания измерительного устройства в виде электронного сигнала от тахометра 8 на валу объемного расходомера 7 передаются через аналогово-цифровой преобразователь АЦП 9 и обрабатываются в электронном устройстве - встроенном микроконтроллере или внешнем контроллере 10, пересчитывают по формуле 6 и передаются на ЭВМ оператора 11, на рабочем экране которого в специальном поле отображается информация о реальном текущем состоянии гидромашины в процентах остаточного ресурса и/или состояний «Норма», «Предельное», «Неисправное» (фиг. 3).2. Electronic status indicator - the readings of the measuring device in the form of an electronic signal from the
Определение остаточного ресурса R (в процентах от исходного состояния, %) гидравлической машины производят по формуле 6:The determination of the residual resource R (as a percentage of the initial state, %) of the hydraulic machine is carried out according to formula 6:
где Qvдр.факт. - фактический измеренный расход в дренажной гидролинии гидравлической машины;where Qv etc . fact. - the actual measured flow in the drainage hydraulic line of the hydraulic machine;
Qνдр.мин.. - минимальный (номинальный) расход в дренажной гидролинии, соответствующий 0% износа, указан в технической документации к гидравлической машине, или, при отсутствии данной информации в технической документации к конкретной контролируемой гидравлической машине, рассчитывают от 2 до 8% Qvmeop.Qν other min. . - the minimum (nominal) flow in the drainage hydraulic line, corresponding to 0% wear, is indicated in the technical documentation for the hydraulic machine, or, in the absence of this information in the technical documentation for a specific controlled hydraulic machine, it is calculated from 2 to 8% Qv meop .
Qνдр.макс. - максимальный расход в дренажной гидролинии, соответствующий 100% износа, определяют по формуле 7:Qν other max. - the maximum flow rate in the drainage hydraulic line, corresponding to 100% wear, is determined by formula 7:
Для отображения дискретных состояний остаточного ресурса R соотношение аналоговой величины, рассчитанной по формуле 6, выраженной в % и дискретных состояний располагают в диапазонах:To display the discrete states of the residual resource R, the ratio of the analog value calculated by
- Норма - от 0 до 90%;- Norm - from 0 to 90%;
- Предельное - от 90 до 100%;- Limit - from 90 to 100%;
- Неисправное - более 100%,- Faulty - more than 100%,
либо других близких значениях диапазонов, определяемых из конкретных условий.or other close values of the ranges determined from specific conditions.
Преимуществами приведенного способа автоматизированного контроля герметичности качающего узла гидравлических машин объемного действия являются:The advantages of the above method for automated control of the tightness of the pumping unit of positive displacement hydraulic machines are:
1. расходомерное устройство, расположенное на дренажной, а не на нагнетательной гидролинии, работает в условиях меньших расходов (от 0 до 28% Qvтеор. против 100% Qvтеор.) и давлений (0-2 бар против 100% максимального рабочего давления), по этой причине расходомерное устройство имеет малые габариты, существенно более низкую стоимость, т.к. может быть изготовлено из полимерных и композитных материалов, и более высокую надежность;1. A flow meter located on the drain line rather than the discharge line operates at lower flow rates (0 to 28% Qv theor . vs. 100% Qv theor. ) and pressures (0-2 bar vs. 100% maximum operating pressure) , for this reason, the flow meter has small dimensions, a significantly lower cost, because can be made of polymer and composite materials, and higher reliability;
2. высокий ресурс расходомерного устройства ввиду относительно низкого расхода, давления и полного отсутствия нагрузки гарантирует высокую точность на всем ресурсе контролируемой гидравлической машины;2. high resource of the flow meter due to relatively low flow, pressure and complete absence of load guarantees high accuracy over the entire resource of the controlled hydraulic machine;
3. простота реализации и низкая стоимость оборудования позволяют применить описанный метод для организации мониторинга гидравлических машин как на стадии проектирования гидросистемы, так и для дооборудования системой мониторинга смонтированного и работающего оборудования;3. ease of implementation and low cost of equipment make it possible to apply the described method for organizing monitoring of hydraulic machines both at the design stage of the hydraulic system and for retrofitting the installed and operating equipment with a monitoring system;
4. возможность установки гидравлической машины на стационарные и мобильные гидросистемы, даже с учетом компактного исполнения, ввиду малых габаритов;4. the possibility of installing a hydraulic machine on stationary and mobile hydraulic systems, even taking into account the compact design, due to small dimensions;
5. интегрирование расходомерного устройства в корпус насоса при его производстве;5. integration of the flow measuring device into the pump housing during its production;
6. возможность оценки состояния качающего узла как гидравлических насосов, так и гидромоторов, а также делителей потока на базе поршневых гидравлической машин объемного типа;6. the possibility of assessing the condition of the pumping unit of both hydraulic pumps and hydraulic motors, as well as flow dividers based on positive displacement hydraulic machines;
7. высокая точность диагностирования, ввиду малой величины расхода (относительно подачи насоса) и многократного роста расхода в дренажной гидролинии при износе качающего узла;7. high diagnostic accuracy, due to the low flow rate (relative to the pump flow) and the multiple increase in flow rate in the drainage hydraulic line when the pumping unit is worn;
8. возможность осуществления постоянного непрерывного мониторинга текущего состояния качающего узла гидравлической машины непосредственно во время работы механизма.8. the possibility of continuous continuous monitoring of the current state of the pumping unit of the hydraulic machine directly during the operation of the mechanism.
При соблюдении требования производителя гидронасоса о допустимом давлении в дренажной гидролинии в виде гидравлического сопротивления расходомерного устройства данное устройство не влияет на работу гидронасоса и гидросистемы в целом. Недостатками диагностических способов №1 и 2 предлагаемый метод не обладает.Subject to the requirements of the hydraulic pump manufacturer on the allowable pressure in the drainage hydraulic line in the form of a hydraulic resistance of the flow meter, this device does not affect the operation of the hydraulic pump and the hydraulic system as a whole. The proposed method does not have the disadvantages of diagnostic methods No. 1 and 2.
Описанный способ автоматизированного непрерывного определения остаточного ресурса гидравлических поршневых роторных машин путем контроля герметичности качающего узла прошел практическое испытание на гидронасосе A10VSO 71 DR/31R-PPA12N00 Rexroth. Данный насос является аксиально-поршневой регулируемой гидравлической машиной. Согласно паспортным данным (RRS 92711/06.09) при n=1500 об/мин. и Р=0 бар теоретическая подача Qνтеор.=107 л/мин., при максимальном давлении Рмакс.=350 бар теоретическая подача Qνmeop.=98 л/мин., что означает, что при максимальном рабочем давлении через зазоры качающего узла утечка рабочей жидкости составит 107-98=9 л/мин, что составляет 8,4% Qνтеор., и принимается исходным для оценки состояния качающего узла в 100% остаточного ресурса. Измеренный фактический расход в дренажной гидролинии составил Qνдр.мин.=9,2 л/мин., что соответствует нормальному состоянию качающего узла. Предельное значение Qνдр.макс.=9,2+0,2×107=30,6 л/мин определено по формуле 7. Расход в дренаж через контур управления гидравлической машины является величиной постоянной, с износом качающего узла не связан, составляет для данной модели около 3 л/мин. - при расчетах не учитывался, т.к. влияния на расчет ресурса не оказывает. Гидронасос установлен на гидравлическом прессе в составе насосно-аккумуляторного гидропривода, режим работы механизма непрерывный круглосуточный, с периодичным колебанием давления на выходе насоса от 30 до 320 бар на 2-3 минуты через каждые 3-4 минуты, рабочая жидкость SHELL TELLUS S2 V68, максимальная рабочая температура 50°С.The described method for automated continuous determination of the residual life of hydraulic reciprocating rotary machines by monitoring the tightness of the pumping unit has passed a practical test on a hydraulic pump A10VSO 71 DR/31R-PPA12N00 Rexroth. This pump is an axial piston adjustable hydraulic machine. According to passport data (RRS 92711/06.09) at n=1500 rpm. and P=0 bar theoretical delivery Qν theor . \u003d 107 l / min., at maximum pressure P max. =350 bar theoretical supply Qν meop .=98 l/min., which means that at the maximum working pressure through the gaps of the pumping unit, the leakage of the working fluid will be 107-98=9 l/min, which is 8.4% Qν theor ., and is taken as the initial one for assessing the state of the pumping node at 100% of the remaining resource. The measured actual flow rate in the drainage hydraulic line was Qν dr.min. = 9.2 l / min., which corresponds to the normal state of the pumping unit. Limit value Qν other max. =9.2+0.2×107=30.6 l/min determined by
Измерение фактического расхода в дренажной гидролинии в течение 12 месяцев эксплуатации (таблица 1) показало экспоненциальный рост количества утечек.Measurement of the actual flow in the drain line over 12 months of operation (table 1) showed an exponential increase in the number of leaks.
При достижении величины расхода в дренажной гидролинии Qvдр=30 л/мин, соответствующей предельному значению Qvдр.макс. (точка А на фиг. 4) в конце 12 месяца эксплуатации была произведена рекомендованная замена гидронасоса.Upon reaching the flow rate in the drainage hydroline Qvdr=30 l/min, corresponding to the limit value Qvdr.max. (point A in Fig. 4) at the end of the 12th month of operation, the recommended replacement of the hydraulic pump was made.
Диагностика демонтированной гидравлической машины по способу №1 - испытание на гидравлическом испытательном стенде - подтвердила снижение эффективной подачи насоса Оvфакт. до значения 78 л/мин. при максимальном рабочем давлении, что указывает на наличие критического износа элементов качающего узла.Diagnostics of the dismantled hydraulic machine according to method No. 1 - testing on a hydraulic test bench - confirmed the decrease in the effective supply of the pump Оv fact. up to 78 l/min. at the maximum working pressure, which indicates the presence of critical wear of the elements of the pumping unit.
Диагностика по способу №2 - разбор гидравлической машины - подтвердила наличие увеличения зазоров в поршневых парах качающего узла вследствие механического трения и абразивного износа до 0,089-0,095 мм, а также наличие повреждений опорной поверхности распределительного диска вследствие механического трения, абразивного и кавитационного повреждения глубиной до 0,35-0,42 мм, что фактически указывает на предельное состояние качающего узла испытываемого насоса.Diagnostics according to method No. 2 - analysis of the hydraulic machine - confirmed the presence of an increase in the gaps in the piston pairs of the pumping unit due to mechanical friction and abrasive wear up to 0.089-0.095 mm, as well as the presence of damage to the supporting surface of the distribution disk due to mechanical friction, abrasive and cavitation damage up to 0 .35-0.42 mm, which actually indicates the limiting state of the pumping unit of the tested pump.
Таким образом, описанный способ полностью подтвержден практическим применением, т.к. замена изношенной гидравлической машины была произведена в плановом режиме, по факту использования полного ресурса гидравлической машины, не допустив аварийной остановки оборудования. Информация о техническом состоянии гидравлической машины является достоверной, доступной для оценки в любое время и может быть применена в интересах планирования ремонтов оборудования.Thus, the described method is fully confirmed by practical application, tk. the replacement of the worn-out hydraulic machine was carried out as planned, after using the full resource of the hydraulic machine, without allowing an emergency stop of the equipment. Information about the technical condition of the hydraulic machine is reliable, available for evaluation at any time and can be used in the interests of planning equipment repairs.
Claims (1)
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021115807A RU2021115807A (en) | 2022-12-01 |
RU2788794C2 true RU2788794C2 (en) | 2023-01-24 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU804856A1 (en) * | 1975-08-05 | 1981-02-15 | Государственный Дорожный Проектно- Изыскательский И Научно-Исследовательскийинститут "Гипродорнии" | Axial-piston pump diagnosis method |
SU1564388A1 (en) * | 1988-02-29 | 1990-05-15 | Кишиневское Научно-Производственное Объединение Технологии Электробытового Машиностроения "Технология" | Rig for testing pumps |
US5563351A (en) * | 1994-03-31 | 1996-10-08 | Caterpillar Inc. | Method and apparatus for determining pump wear |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU804856A1 (en) * | 1975-08-05 | 1981-02-15 | Государственный Дорожный Проектно- Изыскательский И Научно-Исследовательскийинститут "Гипродорнии" | Axial-piston pump diagnosis method |
SU1564388A1 (en) * | 1988-02-29 | 1990-05-15 | Кишиневское Научно-Производственное Объединение Технологии Электробытового Машиностроения "Технология" | Rig for testing pumps |
US5563351A (en) * | 1994-03-31 | 1996-10-08 | Caterpillar Inc. | Method and apparatus for determining pump wear |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11401927B2 (en) | Status monitoring and failure diagnosis system for plunger pump | |
US11047379B1 (en) | Status monitoring and failure diagnosis system for plunger pump | |
CN103649451B (en) | For determining the system and method for the health status of wellsite facility | |
JPH07294365A (en) | Method and apparatus for display of pump efficiency | |
US7097351B2 (en) | System of monitoring operating conditions of rotating equipment | |
EP2761186B1 (en) | Method and system for monitoring the operational state of a pump | |
EP3507464B1 (en) | Tightness test evaluation module for a valve and actuator monitoring system | |
KR20170040478A (en) | Apparatus for life evaluation test of pump mechanical seal and its method | |
US10663162B2 (en) | Fluid utilization facility management method and fluid utilization facility management system | |
JP2016018526A (en) | Failure diagnosis system and failure diagnosis method | |
CN104454748A (en) | Reliable comprehensive energy-saving hydraulic test device for gear pumps, overflow valves and one-way valves | |
JP7016629B2 (en) | Diagnostic method of pump device and diagnostic evaluation device of pump device | |
RU2788794C2 (en) | Method for automated control of tightness of pumping unit of hydraulic machines of volumetric action | |
US10156153B2 (en) | Advanced tightness test evaluation module for a valve and actuator monitoring system | |
US10907631B2 (en) | Pump ripple pressure monitoring for incompressible fluid systems | |
KR100742964B1 (en) | Tester for lifting oil pump of turbine of generator | |
Śliwiński | The influence of pressure drop on the working volume of a hydraulic motor | |
RU2495284C1 (en) | Device for diagnostics of hydraulic drives and gearing | |
CA3113070C (en) | Torque-thrust chamber for horizontal pump test systems | |
JP2005214631A (en) | State monitoring/maintaining device and method | |
Johnsrud et al. | Improved operation of subsea boosting systems through advanced condition monitoring and data analytics | |
Minescu et al. | Fault detection and analysis at pumping units by vibration interpreting encountered in extraction of oil | |
RU2482335C2 (en) | Method for diagnostics of pump slider bearing wear working on pumped medium | |
JP7303279B2 (en) | Diagnosis method for pump device, diagnostic evaluation device for pump device | |
EP0555414A1 (en) | Method of monitoring the condition of a motor operated valve system. |