WO2025148136A1 - 一种基于热电偶模块的液压系统空化检测系统及方法 - Google Patents

一种基于热电偶模块的液压系统空化检测系统及方法

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张强
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    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • Cavitation refers to the phenomenon that in a liquid, the pressure of a certain flow area is lower than the saturated vapor pressure at that temperature, and the air dissolved in the liquid is separated and vaporized, thereby generating bubbles.
  • the instantaneous bursting of bubbles will release a large amount of heat and damage the hydraulic components.
  • Thermocouple sensor is a contact temperature measuring device with simple structure and easy use. It is widely used in industrial production. Thermocouple can directly convert thermal energy into electrical signals and output DC voltage signals, making display, recording and transmission easy. Thermocouple has the characteristics of stable performance, large temperature measurement range and long-distance signal transmission.
  • thermocouple module Based on this, relying on the thermocouple module, it is possible to detect the occurrence of cavitation in the hydraulic system by making full use of the physical property that cavitation bubble rupture releases a large amount of heat.
  • the present invention provides a hydraulic system cavitation detection system based on a thermocouple module, comprising:
  • a cavitation adjustment device which is arranged on one side of the hydraulic pipeline to be tested and is used to simulate the cavitation phenomenon of the pipeline;
  • thermocouple module 2 the thermocouple module 2 is arranged on the hydraulic pipeline to be detected;
  • a detection control center is electrically connected to the thermocouple module 1 and the thermocouple module 2 respectively, and the detection control center is used to detect the current size generated by the thermocouple module 1 and the thermocouple module 2 due to the temperature difference.
  • Step 1 Connect the thermocouple module 1 on the cavitation adjustment device to the detection control center;
  • the present invention provides a hydraulic system cavitation detection system and method based on a thermocouple module, which realizes real-time monitoring of the cavitation phenomenon of the hydraulic system, and can convert the cavitation phenomenon into visual data.
  • the heat released by the bursting of bubbles caused by the cavitation phenomenon in the hydraulic system is converted into an electrical signal through the thermocouple module and transmitted to the detection control center, which greatly improves the real-time and accuracy of the cavitation phenomenon detection of the hydraulic system.
  • the current of the thermocouple module changes with temperature. Based on this, a detection system is built to artificially create the degree of cavitation, monitor the current in thermocouple one, and analyze the degree of cavitation in the hydraulic system by comparing the current size in thermocouple two.
  • FIG1 is a schematic structural diagram of a hydraulic system cavitation detection system based on a thermocouple module according to Example 1 of the present invention
  • thermocouple module of the present invention The following describes the hydraulic system cavitation detection system and method based on the thermocouple module of the present invention in conjunction with FIGS. 1 to 4 .
  • FIG. 4 shows a flow chart of a hydraulic system cavitation detection method based on a thermocouple module provided by the present invention, and the cavitation detection method comprises the following steps:
  • Step S2 installing a second thermocouple module 13 on the hydraulic pipeline 12 to be detected; connecting the second thermocouple module 13 to the detection control center 11;
  • Step S3 pumping circulating water into the water return pipe 5, and turning on the gas generating device;
  • thermocouple temperature measurement The basic principle of thermocouple temperature measurement is that two conductors of different materials form a closed loop. When there is a temperature gradient at both ends, current will flow through the loop. At this time, there is an electromotive force/thermoelectromotive force between the two ends, which is the so-called Seebeck effect. Since the rupture of cavitation releases a large amount of heat, relying on this physical property, the thermocouple module will generate current due to the temperature difference at both ends. By detecting the current of thermocouple module 2 in the hydraulic pipeline of the hydraulic system and comparing it with the current of thermocouple module 1 in the return pipe of the detection system, it is possible to determine whether cavitation occurs in the hydraulic system and the degree of cavitation.

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Abstract

一种基于热电偶模块的液压系统空化检测系统及方法，空化检测系统包括设置在待检测液压管路（12）一侧空化调整装置，设置在空化调整装置上的热电偶模块一（9），设置在待检测液压管路（12）上的热电偶模块二（13），以及分别与热电偶模块一（9）和热电偶模块二（13）电连接的检测控制中心（11），检测控制中心（11）用于检测热电偶模块一（9）和热电偶模块二（13）因温度差而产生的电流大小，空化检测方法通过该空化检测系统来执行，实现了液压系统空化现象的实时监测，同时能够将空化现象转化为可视化的数据，将液压系统中因空化现象产生的气泡破裂释放的热量通过热电偶模块转变为电信号传输到检测控制中心，提高了液压系统空化现象检测的实时性及准确性。

Description

一种基于热电偶模块的液压系统空化检测系统及方法 技术领域
本发明属于液压空化检测技术领域，尤其涉及一种基于热电偶模块的液压系统空化检测系统及方法。
背景技术
空化现象是指在液体中，某一流域的压力低于该温度下的饱和蒸汽压，溶解在液体中的空气被分离出来发生汽化，从而产生气泡的现象。气泡的瞬间破裂会释放大量热，对液压元件产生破坏。
热电偶传感器是一种结构简单、使用方便的接触式测温装置，普遍应用于工业生产中，热电偶能够将热能直接转换为电信号，并且输出直流电压信号，使得显示、记录和传输都很容易，并且热电偶具有性能稳定、测温范围大、信号可远距离传输等特点。
基于此，依托热电偶模块，充分利用空泡破裂释放大量热的物理特性，检测液压系统空化现象的发生成为可能。
发明内容
为此，本发明提出了一种基于热电偶模块的液压系统空化检测系统及方法，旨在提高液压系统空化现象检测的实时性和准确性。
为实现上述目的，在一个方面，本发明提供了一种基于热电偶模块的液压系统空化检测系统，包括：
空化调整装置，所述空化调整装置设置在待检测液压管路一侧，用于模拟产生管路空化现象；
热电偶模块一，所述热电偶模块一设置在所述空化调整装置上；
热电偶模块二，所述热电偶模块二设置在所述待检测液压管路上；
检测控制中心，所述检测控制中心分别与所述热电偶模块一和所述热电偶模块二电连接，所述检测控制中心用于检测所述热电偶模块一和所述热电偶模块二因温度差而产生的电流大小。
优选地，所述空化调整装置包括：
水箱；
吸水管，所述吸水管与所述水箱相接；
回水管，所述回水管与所述水箱相接；
循环水泵，所述循环水泵连接所述吸水管和所述回水管；
气体发生装置，所述气体发生装置位于所述回水管上，用于在所述回水管中产生空化气体。
优选地，所述气体发生装置包括位于所述回水管上的文丘里管和位于所述文丘里管进水侧的通气电机。
优选地，所述热电偶模块一位于所述文丘里管的出水侧。
优选地，所述回水管与所述待检测液压管路平行且管径一致。
由上述技术方案可知，本发明提供了一种基于热电偶模块的液压系统空化检测系统通过空化调整装置中的热电偶模块一与待检测液压管路的热电偶模块二的电流大小对比，可判断液压系统中空化发生的程度。
在另一方面，本发明还提供一种基于热电偶模块的液压系统空化检测方法，通过上述的基于热电偶模块的液压系统空化检测系统来执行，该方法包括以下步骤：
步骤一、连接空化调整装置上的热电偶模块一至检测控制中心；
步骤二、连接待检测液压管路上的热电偶模块二至检测控制中心；
步骤三、启动所述空化调整装置；
步骤四、通过所述检测控制中心监测所述热电偶模块二的电流大小；
步骤五、调节所述空化调整装置的空化程度，直至所述热电偶模块二的电流出现波动；
步骤六、记录此时所述空化调整装置所显示的空化程度值。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种基于热电偶模块的液压系统空化检测系统及方法，实现了液压系统空化现象的实时监测，同时能够将空化现象转化为可视化的数据，将液压系统中因空化现象产生的气泡破裂释放的热量通过热电偶模块转变为电信号传输到检测控制中心，大大提高了液压系统空化现象检测的实时性及准确性。热电偶模块的电流随温度变化发生变化，基于此，搭建检测系统，人为创造空化程度，监测热电偶一中的电流，通过对比热电偶二中电流大小，分析液压系统空化程度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的基于热电偶模块的液压系统空化检测系统的结构示意图；
图2为本发明实施例1中空化检测系统与控制系统的位置关系图；
图3为本发明实施例1中空化调整装置结构示意图；
图4为本发明实施例2的基于热电偶模块的液压系统空化检测方法的流程图。
图中：1、水箱；2、吸水管；3、管路支撑架；4、循环水泵；5、回水管；6、文丘里管；7、通气电机；8、支撑台；9、热电偶模块一；10、回路支撑架；11、检测控制中心；12、待检测液压管路；13、热电偶模块二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
下面结合图1～图4描述本发明的基于热电偶模块的液压系统空化检测系统及方法。
实施例1：
参考图1，图1示出了本发明提供的基于热电偶模块的液压系统空化检测系统的一种结构示意图，该空化检测系统包括设置在待检测液压管路12一侧的空化调整装置，该空化调整装置上设有热电偶模块一9，与所述热电偶模块一9相对应地，在待检测液压管路12上设有与所述热电偶模块一9相向的热电偶模块二13，还包括位于热电偶模块一9和热电偶模块二13之间的检测控制中心11，该检测控制中心11用于检测热电偶模块一9和热电偶模块二13因温度差而产生的电流大小，实现对待检测液压管路12的空化检测，进而判断出包括待检测液压管路12的液压系统是否产生空化现象，以及判定发生空化的程度。
具体地，如图3所示，所述空化调整装置包括水箱1、吸水管2、管路支撑架3、循环水泵4、回水管5、文丘里管6、通气电机7、支撑台8、热电偶模块 一9、回路支撑架10。其中，吸水管2、循环水泵4、回水管5构成循环连接水箱1的水循环管路，吸水管2的一端伸入水箱1内，另一端连接至循环水泵4，循环水泵4连接回水管5，回水管5的回水端伸入水箱1内。吸水管2和回水管5形成管路连接，管路两端连通水箱1，管路上设循环水泵4。更为具体地，吸水管2通过管路支撑架3固定，回水管5通过回路支撑架10支撑。进一步地，在回水管5上设置一段文丘里管6，用于产生空化气泡，并在文丘里管6的进水侧的回水管5上连接有通气电机7，通气电机7通过一个支撑台8支撑固定在回水管5下方，其通气端连接至回水管5，用于向回水管中提供气体，人为制造空化现象，并且可以通过调节通气电机7来控制通气大小。在文丘里管6的出水侧的回水管5的一侧管壁上设有朝向液压系统的热电偶模块一9。液压系统包括与回水管5平行设置的待检测液压管路12，在该待检测液压管路12上设有与所述热电偶模块一9相配合的热电偶模块二13。
进一步地，吸水管2采用螺栓连接的方式连接到循环水泵4上，管路支撑架3采用螺栓连接的方式连接到吸水管2上，循环水泵4一端与吸水管2连接，另一端采用螺栓连接的方式连接回水管5，文丘里管6采用螺栓连接的方式安装在回水管5中间，通气电机7安装在文丘里管6与循环水泵4之间靠近文丘里管6的位置，支撑台8用来支撑通气电机7，热电偶模块一9和热电偶模块二13配合使用，热电偶模块一9安装在文丘里管6后，回水管5内，检测空化检测系统中空泡破裂释放的热量，热电偶模块二13用来检测待检测液压管路12中的温度情况。回路支撑架10用来支撑回水管5，检测控制中心11检测热电偶模块一9和热电偶模块二13因为温度差而产生的电流大小。
本发明实施例1的工作原理：水箱1为空化调整装置提供循环用水，水流从吸水管2流入到循环水泵4，水流从回水管5进入文丘里管6，在文丘里管6 的作用下，产生空化现象，水流经回水管5流回水箱1。同时，通气电机7可调节通气大小，从而为回水管5提供气体，人为制造空化现象。回水管5内气泡破裂会释放大量热，热量的存在会使热电偶模块一9发热，进而使两热电偶模块之间产生温度差，从而产生电流。
实施例2：
参考图4，图4示出了本发明提供的基于热电偶模块的液压系统空化检测方法的流程图，该空化检测方法包括以下步骤：
步骤S1、选择包括有与待检测液压管路12平行且管径一致的回水管5的空化调整装置，在所述回水管5上安装热电偶模块一9；连接所述热电偶模块一9至检测控制中心11；
步骤S2、在待检测液压管路12上安装热电偶模块二13；连接所述热电偶模块二13至检测控制中心11；
步骤S3、向所述回水管5中泵入循环水，并开启气体发生装置；
步骤S4、通过所述检测控制中心11监测所述热电偶模块二13的电流大小；
步骤S5、调节所述气体发生装置的气泡产生量，直至所述热电偶模块二13的电流出现波动，
步骤S6、记录此时所述气体发生装置的气泡产生量作为待检测液压管路12的空化程度值。
本发明建立的空化监测系统作为对比存在，该系统会一直存在空化现象，同时空化程度可人为调节。而液压系统在正常工作中是不存在空化现象的，不会有空泡破裂释放大量热，因此，监测热电偶模块二电流非常小。随着液压系统逐渐产生空化现象，系统中产生气泡，随着气泡破裂释放大量热，热电偶二中电流增大，出现波动，基于此可判断液压系统空化发生情况。同时，通过与 本发明建立的空化检测系统中的热电偶二中电流大小对比，可判断液压系统中空化发生的程度。
本发明的有益效果：热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势/热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。由于空泡破裂会释放大量热，依托这一物理特性，热电偶模块会因两端的温度差而产生电流，通过检测液压系统液压管路中热电偶模块二的电流大小，与检测系统回水管热电偶模块一的电流进行对比，从而判断液压系统是否产生空化现象，以及判断发生空化的程度。
本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

  1. 一种基于热电偶模块的液压系统空化检测系统，其特征在于，包括：
    空化调整装置，设置在待检测液压管路(12)一侧，用于模拟产生管路空化现象；
    热电偶模块一(9)，设置在所述空化调整装置上；
    热电偶模块二(13)，设置在所述待检测液压管路(12)上；
    检测控制中心(12)，分别与所述热电偶模块一(9)和所述热电偶模块二(13)电连接，用于检测所述热电偶模块一(9)和所述热电偶模块二(13)因温度差而产生的电流大小。
  2. 根据权利要求1所述的基于热电偶模块的液压系统空化检测系统，其特征在于，所述空化调整装置包括：
    水箱(1)；
    吸水管(2)，与所述水箱(1)相接；
    回水管(5)，与所述水箱(1)相接；
    循环水泵(4)，连接所述吸水管(2)和所述回水管(5)；
    气体发生装置，位于所述回水管(5)上，用于在所述回水管(5)中产生空化气体。
  3. 根据权利要求2所述的基于热电偶模块的液压系统空化检测系统，其特征在于，所述气体发生装置包括位于所述回水管(5)上的文丘里管(6)和位于所述文丘里管(6)进水侧的通气电机(7)。
  4. 根据权利要求3所述的基于热电偶模块的液压系统空化检测系统，其特征在于，所述热电偶模块一(9)位于所述文丘里管(6)的出水侧。
  5. 根据权利要求2所述的基于热电偶模块的液压系统空化检测系统，其特征在于，所述回水管(5)与所述待检测液压管路(12)平行且管径一致。
  6. 一种基于热电偶模块的液压系统空化检测方法，采用权利要求1至5中任一项所述的基于热电偶模块的液压系统空化检测系统来执行，该方法包括以下步骤：
    步骤一、连接空化调整装置上的热电偶模块一(9)至检测控制中心(11)；
    步骤二、连接待检测液压管路(12)上的热电偶模块二(13)至检测控制中心(11)；
    步骤三、启动所述空化调整装置；
    步骤四、通过所述检测控制中心(11)监测所述热电偶模块二(13)的电流大小；
    步骤五、调节所述空化调整装置的空化程度，直至所述热电偶模块二(13)的电流出现波动；
    步骤六、记录此时所述空化调整装置所显示的空化程度值。
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