Способ диагностики гидросистем машин и устройство для его реализации

 

Изобретение относится к гидромашиностроению и испытательной технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности диагностирования. Способ диагностирования заключается в заданном числе погружений, измерении давления в напорной магистрали, представлении его в виде дискретного ряда значений, исследовании переходного процесса на монотонность , в зависимости от полученного результата соответствующей обработки сигнала и сравнении его с допустимыми пределами . Устройство содержит нагружающий элемент 1, в качестве которого может быть использован штатный агрегат диагностируемой системы, измеритель давления 2, усилитель-преобразователь 3, аналого-цифровой преобразователь 4, коммутатор 5, блок 6 определения начального уровня сигнала , блок вычитания 7, блок 8 приема и регистрации информации, блок 9 обработки информации, блок сравнения 10, индикатор 11, а также блок управления 12, блок экстремумов 13, дифференцирующий 14 и логический 15 блоки, блок 16 определения заброса, блок 17 определения установившегося значения сигнала, вычислительный блок 18, блок деления 19 и блок 20 эталонных сигналов 20. Способ позволяет выявлять различные неисправности, а также диагностировать различные по структуре и параметрам агрегаты гидросистем с различными переходными процессами, обладает большой точностью за счет использования нескольких оценок переходных процессов, а также использования в качестве нагружателя не специального, а штатного агрегата гидросистемы. 2 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил. k VJ О О ю 00 XJ фае 2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 F 15 В 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

63МИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4489570/29 (22) 29.10,88 (46) 23.12.91, Бюл. N. 47 (71) Самарский авиационный институт им, эмад, С.П, Королева (72) Е.А. Вакулич, С,В, Гамов, А.Е, Жуковский, Е, Ю. Мордвин цев и О, И. Саул ен ко (53) 621,01-7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 909378, кл. F 15 В 19/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

М 931977, кл. F 15 B 19/00, 1980. (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ГИДРОСИСТЕМ МАШИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛ ЕН ИЯ (57) Изобретение относится к гидромашиностроению и испытательной технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности диагностирования. Способ диагностирования заключается в заданном числе погружений, измерении давления в напорной магистрали, представлении его в виде дискретного ряда значений, исследовании переходного процесса на монотонность. в зависимости от полученного результата соответствующей обработки сиг>и> ЯХ>и> 1 700287 Al нала и сравнении его с допустимыми пределами. Устройство содержит нагружающий элемент 1, в качестве которого может быть использован штатный агрегат диагйостируемой системы, измеритель давления 2 ° усилитель-преобразователь 3, аналого-цифровой преобразователь 4, коммутатор 5, блок 6 определения начального уровня сигнала, блок вычитания 7, блок 8 приема и регистрации информации, блок 9 обработки информации, блок сравнения 10, индикатор

11, а также блок управления 12, блок экстремумов 13, дифференцирующий 14 и логический 15 блоки, блок 16 определения заброса, блок 17 определения установившегося значения сигнала, вычислительный блок 18, блок деления 19 и блок 20 эталонных сигналов 20. Способ позволяет выявлять различные неисправности, а также диагностировать различные по структуре и параметрам агрегаты гидросистем с различными переходными процессами, обладает большой точностью за счет использования нескольких оценок переходных процессов, а также использования в качестве нагружателя не специального, а штатного агрегата гидросистемы. 2 с.ï. и 1 з.п, ф-лы, 3 ил.

1700287

10

Изобретение относится к гидромашиностроению и испытательной технике и может быть использовано при диагностике гидросистем и их агрегатов, например гидроприводов, гидромашин, клапанов, распределителей и т.д, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности диагностирования.

На фиг. 1 представлена схема диагностируемой гидросистемы; на фиг, 2 — схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 3 — графики переходных процессов, возникающих при нагружении s разных по структуре и параметрам входящих в ее состав агрегатов гидросистемах, Устройство содержит нагружающий элемент 1, в качестве которого может быть использован штатный агрегат диагностируемой гидросистемы, например гидроклапан, гидрораспределитель или регулируемый дроссель, измеритель 2 давления. Выход измерителя 2 через усилитель-преобразователь 3 подключен к системе преобразования диагностического сигнала, содержащей последовательно включенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, коммутатор 5, блок 6 определения начального уровня сигнала 9, блок

7 вычитания, блок 8 приема и регистрации информации, блок 9 обработки информации, блок 10 сравнения и индикатор 11. При этом второй вход АЦП 4 подключен к первому выходу блока 12 управления. Второй выход блока 12 управления подключен к входу нагружающего элемента 1, третий выход блока 12 управления — к второму входу блока 9 обработки информации, Выход АЦП 4 подключен также к входу блока 13 экстремумов, входу последовательно включенных дифференцирующего 14 и логического 15 блоков, причем последний подключен к второму входу коммутатора 5, Первый выход блока 13 экстремумов соединен с вторым входом блока 8 приема и регистрации информации, Второй выход блока 13 экстремумов соединен с входом блока 16 определения заброса и со вторым входом блока 7 вычитания. Второй выход коммутатора 5 подключен к входу блока определения установившегося значения сигнала 17 и к входу вычислительного блока 18, Выход блока 17 определения установившегося значения сигнала подключен к ьторому входу вычислительного блока 18, к второму входу блока 16 определения заброса и к входу блока 19 деления. Выход блока 16 определения заброса подключен к второму входу блока 19 деления и третьему входу блока 8 приема и регистрации информации. Выход

55 блока 19 деления соединен с четвертым входом блока 8 приема и регистрации информации. Выход Bbl÷ècëèòåльного блока 18 соединен с пятым входом блока 8 приема и регистрации информации. Второй вход блока 10 сравнения соединен с выходом блока

20 эталонных. сигналов.

На фиг. 3 показан пример переходных процессов, возникающих в разных гидросистемах, Большей колебательностью и перерегулированием обладают процессы, возникающие в гидросистемах, в которых требуются малое время раскрытия или перекрытия магистрали, небольшие гидравлические потери на трение (фиг. За). Наоборот, процессы изменения давления при увеличении времени раскрытия или перекрытия магистрали приближаются к монотоным (фиг.

Способ диагностики осуществляется следующим образом.

Производится заданное число нагружений путем перекрытия и последующего открытия напорной магистрали за счет действия нагружающего органа, В качестве диагностического сигнала используется давление в напорной магистрали, изменяющееся в возникающих при этом переходных процессах, которое представляется в виде дискретного ряда N значений давления Рь где i — номер составляющей ряда. Затем исследуют переходный процесс на монотонность путем дифференцирования сигнала с последующим анализом на наличие значений, разных знаков. В зависимости от результата анализа сигнал обрабатывается либо как монотонный, либо как немонотонный процесс.

Для монотонных процессов (фиг, Зб) оп; ределяется время падения т и нарастания т давления соответственно до минимального и максимального значений. Определяются также величины падения Рг и нарастания Р давления.

Для немонотонных процессов (фиг. 3a) определяется время падения тр и нарастания s1 давления до экстремального значения Ð cTp. Определяется величина заброса

ДаВЛЕНИЯ Л Р = (PBKcTp I ycT), ГДЕ I ycT новое установившееся значение давления после переходного процесса, Определяются также перерегулирование а = Л Р!Р, и и оценка I = — g (Р— Ру, ). После прекраNi =1 щения нагружений определяются средние значения указанных параметров переходных процессов за заданное число нагружений, Вывод о техническом состоянии формируется путем сравнения полученных

1700287 значений параметров с допустимыми пределами, Устройство работает следующим образом.

Путем закрытия и последующего открытия нагружающего органа 1, установленного в напорной магистрали диагностируемой гидросистемы, в качестве которого может быть использован штатный агрегат этой гидросистемы, например гидроклапан, гидрораспределитель или регулируемый дроссель, производится заданное число нагружений. Команды на срабатывание нагружающего органа по заданной программе формирует блок 12 управления. Диагностический сигнал, в качестве которого используется давление в напорной магистрали, изменяющееся в возникающих при этом переходных процессах, измеряется датчиком

2 давления, усиливается и преобразуется усилителем-преобразователем 3 и преобразуется в числовой ряд заданной длительности N значений давления Р, где i — номер составляющей ряда, быстродействующим

АЦП 4. Затем диагностический сигнал поступает на входы дифференцирующего блока 14, блока 13 экстремумов и коммутатора

5. В дифференцирующем блоке сигнал дифференцируется и поступает на вход логического блока 15, который формирует команду на коммутатор 5, по которой коммутатор пропускает диагностический сигнал с входа либо на первый, либо на второй выход. Сигнал поступает на первый выход, если он монотонный (сигнал на выходе дифференцирующего блока содержит значения одного знака) и на второй выход, если он немонотонный (в сигнале на выходе дифференцирующего блока есть значения разных знаков).

В случае монотонного процесса (фиг.

Зб) в блоке 13 экстремумов определяются максимальное и минимальное значения давления, которые поступают на второй вход блока 7 вычитания. Диагностический сигнал с первого выхода коммутатора 5 поступает на вход блока 6 определения начального уровня сигнала, с выхода которого значение начального уровня поступает на первый вход блока 7 вычитания. В блоке 7 определяются величины падения Р2 и нарастания Р1 давления, поступающие затем с выхода блока 7 на первый вход блока 8 приема и регистрации информации, В блоке 13 экстремумов определяются также значения времен падения l2 и нарастания х1давления соответственно до минимального и максимального значений и поступают на

55 второй вход блока 8 приема и регистрации информации.

В случае немонотонного процесса (фиг.

За) в блоке экстремумов 13 определяются времена падения т2 и нарастания т1 давления до экстремального значения Р.СТр, поступающие затем с первого выхода блока 15 на второй вход блока 8 приема и регистрации информации. В блоке 15 экстремумов определяются также экстремальные значения Рэкстр, поступающие затем с второго выхода блока 13 на первый вход блока 16 определения заброса. Диагностический сигнал с второго выхода коммутатора 5 поступает на вход блока 18 определения установившегося значения сигнала, в котором определяется Ру,т, и первый вход вычислительного блока 19. С выхода блока 18 сигнал поступает на второй вход вычислительного блока 19, второй вход блока 16 определения заброса и первый вход блока 17 деления, 8 блоке 16 определения заброса определяется величина заброса давления Л Р =

= (P3Kcxp Руст), поступающая затем на второй вход блока 17 деления и третий вход блока 8 приема и регистрации информации.

В блоке 17деления определяется перерегулированиеп= ЛР/Рус, поступающее затем на четвертый вход блока 8 приема и регистрации информации. В вычислительном бло1 ке 19 определяется оценка i = — Z, (Pi— и! h1 — Pycx), поступающая затем на пятый вход блока 8 приема и регистрации информации.

Блок 8 запоминает поступающие на его входы значения диагностических параметров, рассчитанных по результатам каждого из нагружений. После осуществления заданного числа нагружений блок 12 управления формирует команду на включение блока 9 обработки информации, в котором рассчитываются средние за заданное число нагружений значения диагностических параметров. Эти значения в блоке 10 сравнения сравниваются с эталонными значениями параметров из блока 20 эталонных сигналов и в случае выхода хотя бы одного из них за допустимые пределы выдается команда на индикацию неисправности индикатором 11. Способ позволяет выявлять различные неисправности, а также диагностировать различные по структуре и параметрам агрегаты гидросистем, характеризующиеся различными переходными процессами, в том числе гидросистемы с разными источниками напора — насосом, баком наддува и т.д. (фиг. 1), эа счет использования для диагностики конкретной гидросистемы подходящего комплекса

1700287 оценок, Способ обладает также большой точностью, поскольку кроме ведения диагностики по средним значениям оценок за заданное число нагружений, используется несколько оценок, каждая иэ которых может показать наличие той или иной неисправности. Кроме того. возможность использования большого набора оценок переходных процессов позволяет снизить технологические и аппаратурные затраты за счет использования в качестве нагружателя не специального, а штатного агрегата гидросистемы, например гидроклапана, гидрораспределителя или регулируемого дросселя.

Формула изобретения

1. Способ диагностики гидросистем машин, включающий заданное число нагружений путем перекрытия и последующего открытия напорной магистрали, измерение давления в напорной магистрали, изменяющегося в возникающих при этом переходных процессах, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности, для каждого нагружения исследуют переходный процесс на монотонность, для монотонных процессов определяют время падения и нарастания давления соответственно до минимальных и максимальных значений, величину падения и нарастания давления, для немонотонных процессов определяют время падения и нарастания давления до экстремального значения Р>«>р. определяют величину нового установившегося значения давления после переходного процесса Рут, величину заброса давления Л Р =

= (Рэ«тр. — Руст.), перерегулирование o =

= ЛР/Руст. и оценку! = —,),(Р— PycT) после

Ni =1 осуществления заданного числа нагружений, определяют среднее значение указанных параметров переходных процессов, сравнивают их с эталонными значениями и по нахождению в допустимых пределах делают вывод о техническом состоянии гидросистемы.

2. Устройство для диагностики гидросистем машин, содержащее нагружающий элемент, измеритель давления, выход которого через усилитель, преобразователь и коммутатор подключен к системе преобразования диагностического сигнала и блоку приема и регистрации информации, о т л и5

50 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности, система преобразования содержит аналого-цифровой преобразователь, установленный на выходе усилителя-преобразователя и первом входе коммутатора, к которому последовательно подключены блок определения начального уровня сигнала и блок вычитания, подключенный к первому входу блока приема и регистрации информации, на выходе которого последовательно установлены блок обработки информации, блок сравнения и индикатор, при этом второй вход аналогоцифрового преобразователя подключен к первому выходу блока управления, второй выход блока управления подключен к входу нагружающего элемента, третий выход блока управления подключен к второму входу блока обработки информации, выход аналого-цифрового преобразователя подключен также к входу блока экстремумов, входу последовательно включенных дифференцирующего и логического блоков; причем последний подключен к второму входу коммутатора, первый выход блока экстремумов соединен с вторым входом блока приема и регистрации информации, второй выход блока экстремумов соединен с входом блока определения заброса и с вторым входом блока вь(читания, второй выход коммутатора подключен к входу блока определения установившегося значения сигнала и к входу вычислительного блока, выход блока определения установившегося значения сигнала подключен к второму входу вычислительного блока, к второму входу блока определения заброса и к входу блока деления, выход блока определения заброса подключен к второму входу блока деления и третьему входу блока приема и регистрации информации, выходы блока деления и вычислительного блока соединены соответственно с четвертым и пятым входами блока приема и регистрации информации, второй вход блока сравнения соединен с выходом блока эталонных сигналов.

3, Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в качестве нагружающего элемента использован штатный агрегат диагностируемой гидросистемы, например гидроклапан, гидрораспределитель или регулируемый дроссель, 1700287

Составитель В.Розанцев

Редактор С.Патрушева Техред М.Моргентал Корректор М,Демчик

Заказ 4455 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101