CN113217503A - 一种液压***蓄能器状态检测*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液压***蓄能器状态检测***,属于液压技术领域。该***包括液压蓄能器单元、液压动力***、压力传感器、蓄能器组压力变化数学模型和数据采集与处理单元;液压动力单元在高压液压泵的作用下,将高压液压油输出至液压蓄能器单元中,同时对所排出高压液压油的容积进行计量;高压液压油通过管道进入液压蓄能器单元,***压力随着升高,压力传感器连续检测压力变化值;数据采集与处理单元用于采集处理液压蓄能器单元的压力形成压力曲线Q1高压液压油容积根据预存的数学模型形成对应的蓄能器理论压力曲线Q2,对比分析Q1和Q2的特性,得到蓄能器单元的多个关键状态参数,从而实现对液压***中的蓄能器单元的状态检测。
Description
技术领域
本发明属于液压技术领域,涉及一种液压***蓄能器状态检测***。
背景技术
蓄能器作为液压***中的储能元件,具有储存液压能、吸收压力脉动和稳定***压力的作用,是液压***中的关键元件。在蓄能器投入使用后,蓄能器内氮气可能会有泄漏,造成氮气端压力降低,影响液压***动作性能,如果氮气完全泄漏,不仅蓄能器不能起到应有的作用,还对蓄能器装置所在的工程环境带来巨大安全隐患。因此检测液压***蓄能器状态是很有必要的。
常规蓄能器状态检测的方法是人工定期检测。工作人员通过离线检测装置连接蓄能器氮气端,通过检测装置上的压力表检测蓄能器氮气端压力。这种检测方法会造成一定程度的氮气泄漏,并且不能实时检测蓄能器状态。目前市面上,几乎没有对蓄能器状态进行在线检测的装置。
因此,亟需一种能在线检测蓄能器状态的***。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种液压***蓄能器状态检测***,利用蓄能器压力容积变化模型,解决蓄能器状态难以在线检测等问题。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种液压***蓄能器状态检测***,包括:液压蓄能器单元、液压动力***、压力传感器、蓄能器组压力变化数学模型和数据采集与处理单元;此外还包括油箱、连接管道、蓄能器安全阀、截止阀等。
液压动力单元在高压液压泵的作用下,将高压液压油输出至装有液压蓄能器单元的液压***中,同时对所排出高压液压油的容积进行计量;高压液压油通过管道进入液压蓄能器单元,***压力随着升高,压力传感器连续检测压力变化值;
蓄能器组压力变化数学模型用于形成高压液压油容积对应的蓄能器理论压力曲线Q2;
数据采集与处理单元用于采集处理液压蓄能器单元的压力形成压力曲线Q1;然后对比分析压力曲线Q1和理论压力曲线Q2的特性,得到蓄能器单元的多个关键状态参数,从而实现对液压***中的蓄能器单元的状态检测。
进一步,该***投入工作时,需要连接好液压***的各个部分,包括油箱、连接管道、蓄能器安全阀、截止阀、数据采集与处理装置、蓄能器组压力变化数学模型、控制线路以及相关的辅助装置。
关闭截止阀,各元件正常工作时,启动液压动力***;通过数据采集与处理单元,采集处理蓄能器单元的压力形成压力曲线Q1;理想状态下,压力曲线Q1从0bar开始直线上升,上升到蓄能器内氮气压力后,压力油开始给蓄能器内充油,最后直至上升到***工作压力;通过数据采集与处理单元分析整个压力曲线Q1,即可检测出蓄能器内最低氮气压力。
进一步,液压***中经常以蓄能器组的形式来配置蓄能器,将蓄能器组参数输入蓄能器组压力变化数学模型,即可得出当前状态下的蓄能器组压力变化数学模型;
关闭截止阀,启动液压动力***,数据采集与处理装置采集处理蓄能器单元的压力形成压力曲线Q1,并计量排出高压液压油的容积,高压液压油容积根据预存的蓄能器组压力变化数学模型形成对应的蓄能器组理论压力曲线Q2;假设蓄能器组内有n个蓄能器,蓄能器组压力变化数学模型可以得出分别投入0到n个蓄能器的理论压力曲线Q2群;若蓄能器组内单个或多个蓄能器失效,通过对比分析压力曲线Q1和理论压力曲线Q2,即可得出蓄能器的失效个数;如果蓄能器并未完全失效,只是有一定程度的氮气泄漏,造成蓄能器内最低氮气压力降低,通过对比分析压力曲线Q1和理论压力曲线Q2,也可得出蓄能器组内各蓄能器的最低氮气压力值。
进一步,当液压动力***由伺服电机驱动液压泵情况下,根据伺服电机转数及液压泵排量,计算出排出高压液压油的容积;根据液压***蓄能器配置情况,得到蓄能器组压力变化数学模型,再根据补充高压油容积得到理论压力曲线Q2。
进一步,当液压动力***由异步电机驱动变量泵情况下,在管道中安装高精度流量计,通过流量计计算出***排出的液压油容积;根据液压***蓄能器配置情况,得到蓄能器组压力变化数学模型,再根据补充高压油容积得到理论压力曲线Q2。
进一步,高压液压油给蓄能器组充油时,蓄能器内氮气压力体积变化符合理想气体状态方程:
Vgas=V0·(P0/Pgas)1/γ (1)
其中,V0表示蓄能器在t0时刻内部气体体积,Vgas表示蓄能器在t1时刻内部气体体积,P0表示蓄能器在t0时刻内部气体压力,Pgas表示蓄能器在t1时刻内部气体压力,γ表示等熵指数(又称绝热指数)。
如果在t1-t0时间内液压***主泵泵入蓄能器组的压力油体积为ΔV,则Vgas=V0-ΔV,带入(1)式,得到公式如下:
Pgas=P0·(V0/(V0-ΔV))γ (2)
由(2)式可得出,在一段时间内,计算出进入蓄能器组的液压油容积,即可求出这段时间内的蓄能器压力变化曲线;依据这个原理,再对压力曲线进行补偿,得出蓄能器组压力变化数学模型。
进一步,该检测***可以用于蓄能器单元的氮气端最低压力状态检测、皮囊式蓄能器组的单个皮囊氮气压力状态检测、蓄能器失效状态判断;还可以用于包括皮囊式、活塞式等多种液压蓄能器单元的状态检测。
本发明的有益效果在于:本发明能在线检测蓄能器状态,具有检测准确、不需要加装任何检测设备、投入与运行成本低、控制与结构简单等特点;是一项液压***蓄能器最优的检测技术,适合应用于冶金行业所有液压***。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作优选的详细描述,其中:
图1为本发明液压***蓄能器状态监测***结构图;
附图标记:1-油箱,2-蓄能器安全阀,3-液压***主泵,4-伺服电机,5-液压***执行机构,6-蓄能器组,7-压力传感器,8-蓄能器组压力变化数学模型,9-数据采集与处理单元,10-截止阀。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,而非实物图,不能理解为对本发明的限制;为了更好地说明本发明的实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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和简化描述,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,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本发明的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1,本发明设计了一种液压***蓄能器状态检测***,其组成包括:一套或者以上的液压蓄能器单元(即图1中的蓄能器组6)、一套可测流量的液压动力***(包括图1中的液压***主泵3和伺服电机4)、一套压力传感器7、一套蓄能器组压力变化数学模型8、一套数据采集与处理单元9,此外还包括油箱1、连接管道、蓄能器安全阀2、截止阀10、控制线路以及相关的辅助装置等。
该***投入工作时,首先根据需要连接好液压***的各个部分,保证各元件都能正常工作,输入蓄能器组参数,得出当前状态下的蓄能器组压力变化数学模型8。关闭截止阀10,启动伺服电机4,通过数据采集与处理单元9,采集处理压力传感器7的压力形成压力曲线Q1。理想状态下,压力曲线Q1从0bar开始直线上升,上升到蓄能器内氮气压力后,压力油开始给蓄能器内充油,最后直至上升到***工作压力。通过数据采集与处理单元9分析整个压力曲线Q1,即可检测出蓄能器内最低氮气压力。
数据采集与处理单元9采集液压***主泵3的排量和伺服电机4的转速,计量液压***排出高压液压油的容积,高压液压油容积根据预存的蓄能器组压力变化数学模型8形成对应的蓄能器组理论压力曲线Q2。数据采集与处理单元9对比分析压力曲线Q1和理论压力曲线Q2,即可得出蓄能器的失效个数。如果蓄能器并未完全失效,只是有一定程度的氮气泄漏,造成蓄能器内最低氮气压力降低,通过对比分析,也可得出蓄能器组内各蓄能器的最低氮气压力值。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种液压***蓄能器状态检测***,其特征在于,该***包括:液压蓄能器单元、液压动力***、压力传感器、蓄能器组压力变化数学模型和数据采集与处理单元;
所述液压动力单元在高压液压泵的作用下,将高压液压油输出至装有液压蓄能器单元的液压***中,同时对所排出高压液压油的容积进行计量;高压液压油通过管道进入液压蓄能器单元,***压力随着升高,压力传感器连续检测压力变化值;
所述的蓄能器组压力变化数学模型用于形成高压液压油容积对应的蓄能器理论压力曲线Q2;
所述的数据采集与处理单元用于采集处理液压蓄能器单元的压力形成压力曲线Q1;然后对比分析压力曲线Q1和理论压力曲线Q2的特性,得到蓄能器单元的多个关键状态参数,从而实现对液压***中的蓄能器单元的状态检测。
2.根据权利要求1所述的液压***蓄能器状态检测***,其特征在于,该***还包括截止阀;
该***投入工作时,关闭截止阀,各元件正常工作时,启动液压动力***;通过数据采集与处理单元,采集处理蓄能器单元的压力形成压力曲线Q1;理想状态下,压力曲线Q1从0bar开始直线上升,上升到蓄能器内氮气压力后,压力油开始给蓄能器内充油,最后直至上升到***工作压力;通过数据采集与处理单元分析整个压力曲线Q1,检测出蓄能器内最低氮气压力。
3.根据权利要求1或2所述的液压***蓄能器状态检测***,其特征在于,液压***中以蓄能器组的形式来配置蓄能器,将蓄能器组参数输入蓄能器组压力变化数学模型,得出当前状态下的蓄能器组压力变化数学模型;
关闭截止阀,启动液压动力***,数据采集与处理装置采集处理蓄能器单元的压力形成压力曲线Q1,并计量排出高压液压油的容积,高压液压油容积根据预存的蓄能器组压力变化数学模型形成对应的蓄能器组理论压力曲线Q2;假设蓄能器组内有n个蓄能器,蓄能器组压力变化数学模型得出分别投入0到n个蓄能器的理论压力曲线Q2群;若蓄能器组内单个或多个蓄能器失效,通过对比分析压力曲线Q1和理论压力曲线Q2,得出蓄能器的失效个数;如果蓄能器并未完全失效,只是有一定程度的氮气泄漏,造成蓄能器内最低氮气压力降低,通过对比分析压力曲线Q1和理论压力曲线Q2,得出蓄能器组内各蓄能器的最低氮气压力值。
4.根据权利要求1所述的液压***蓄能器状态检测***,其特征在于,当液压动力***由伺服电机驱动液压泵情况下,根据伺服电机转数及液压泵排量,计算出排出高压液压油的容积;根据液压***蓄能器配置情况,得到蓄能器组压力变化数学模型,再根据补充高压油容积得到理论压力曲线Q2。
5.根据权利要求1所述的液压***蓄能器状态检测***,其特征在于,当液压动力***由异步电机驱动变量泵情况下,在管道中安装高精度流量计,通过流量计计算出***排出的液压油容积;根据液压***蓄能器配置情况,得到蓄能器组压力变化数学模型,再根据补充高压油容积得到理论压力曲线Q2。
6.根据权利要求4或5所述的液压***蓄能器状态检测***,其特征在于,高压液压油给蓄能器组充油时,蓄能器内氮气压力体积变化符合理想气体状态方程:
Vgas=V0·(P0/Pgas)1/γ (1)
其中,V0表示蓄能器在t0时刻内部气体体积,Vgas表示蓄能器在t1时刻内部气体体积,P0表示蓄能器在t0时刻内部气体压力,Pgas表示蓄能器在t1时刻内部气体压力,γ表示等熵指数;
如果在t1-t0时间内液压***主泵泵入蓄能器组的压力油体积为ΔV,则Vgas=V0-ΔV,带入(1)式,得到公式如下:
Pgas=P0·(V0/(V0-ΔV))γ (2)
由(2)式可得出,在一段时间内,计算出进入蓄能器组的液压油容积,求出这段时间内的蓄能器压力变化曲线;再对压力曲线进行补偿,得出蓄能器组压力变化数学模型。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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