[發明專利]液壓設備動能剛度檢測系統及圖示化監測方法

有效

• 申請號: 201610383500.7
• 申請日: 2016-06-01
• 公開（公告）號: CN105927614B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 谷立臣;楊彬;孫昱
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: F15B19/00
• 分類號: F15B19/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于液壓設備狀態監測與故障診斷領域，涉及一種基于動能剛度分析的液壓系統性能圖示化識別系統和方法。

背景技術

液壓設備以其功率密度大、復雜工況適應性強以及易于操作等優點被廣泛應用于工程建設、航空航天、工業生產等諸多領域。隨著液壓設備向大型、集成、高速、高壓方向發展，極端工況下所凸顯的各種性能弱化現象已逐漸被國內外學者所關注，尤其是液壓設備在低速、高速、高壓等狀態下所表現的振動、轉速波動、效率低下等問題已成為設備狀態監測、故障診斷、性能可靠性評價領域的亟待解決的問題。

液壓設備作為典型復雜機電系統，其運行過程伴隨著多能域中參數的相互耦合、相互轉換以及非線性因素的強耦合作用，這決定了液壓設備狀態監測、性能評估的復雜性以及故障類型的多樣性。設備在運行過程中，其運行狀態、性能可靠性等諸多信息蘊含于系統的多源信號中，如電機三相電壓、電流、壓力、流量、轉矩、轉速、振動信號等，而單一信號不能全局的反映系統整體的性能，且不同信號對故障、性能的敏感程度不一，為了避免傳統單一指標評價方法的片面性，需要從多方位、多角度融合多源信息量，以獲取系統全面的性能狀態指標。

發明內容

本發明的目的在于提供一種液壓設備動能剛度檢測系統及圖示化監測方法，以解決上述技術問題。本發明為液壓設備運行狀態監測與可靠性評估提供一種圖示化檢測和分析方法，以動能剛度大小量化系統性能退化程度并作為衡量設備性能的綜合評價指標，為液壓設備的狀態監測、性能可靠性評價以及早期故障預警控制提供圖示化、數據化科學指標。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

液壓設備動能剛度檢測系統，包括數據采集系統和信號調制與信息融合系統；

數據采集系統包括：分別用于采集機電液系統中電機輸出轉速n_e、電機轉矩T_e、液壓泵輸出流量Q_p、壓力P_p、液壓馬達輸出轉速n_m、液壓馬達轉矩T_m的電機轉速傳感器、電機轉矩傳感器、液壓泵壓力傳感器、液壓泵流量傳感器、液壓馬達轉速傳感器和液壓馬達轉矩傳感器；

信號調制與信息融合系統用于對數據采集系統采集的電機輸出轉速n_e、電機轉矩T_e、液壓泵輸出流量Q_p、壓力P_p、液壓馬達輸出轉速n_m、液壓馬達轉矩T_m進行求變化率處理、信號調制處理，然后進行電機轉速剛度李薩如圖繪制、液壓泵流量剛度李薩如圖繪制和液壓馬達轉速剛度李薩如圖繪制，通過繪制的電機轉速剛度李薩如圖繪制、液壓泵流量剛度李薩如圖繪制、液壓馬達轉速剛度李薩如圖獲得電機、液壓泵及液壓馬達的動能剛度角，最后利用獲得的電機、液壓泵及液壓馬達的動能剛度角繪制機電液系統的動能剛度圓。

進一步的，求變化率處理包括以下步驟：以機電液系統空載時的狀態S₀∈{n_e0、T_e0、Q_p0、P_p0、n_m0、T_m0}值為基準，計算機電液系統當前狀態S∈{n_e、T_e、Q_p、P_p、n_m、T_m}相對于空載狀態的變化率：dS＝(S-S₀)/S₀；；n_e0、T_e0、Q_p0、P_p0、n_m0和T_m0分別為機電液系統空載時電機輸出轉速、電機轉矩、液壓泵輸出流量、壓力、液壓馬達輸出轉速和液壓馬達轉矩。

進一步的，信號調制處理為選用單位幅值的正弦信號對機電液系統的電機輸出轉速、電機轉矩、液壓泵輸出流量、壓力、液壓馬達輸出轉速和液壓馬達轉矩的變化率進行調幅處理；得調幅信號為：