УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГИДРОПРИВОДА

Полезная модель относится к области технических средств диагностирования гидроприводов машин и может быть использована для автоматизированного определения технического состояния гидроприводов любого назначения.
Известна система автоматизированного контроля технического состояния гидропривода [Патент на полезную модель RU 90860, опубл. 20.01.2010, бюл. №2], которая содержит гидротестер, включающий датчик давления, датчик расхода жидкости, датчик частоты вращения вала насоса, датчик температуры и нагружающее устройство в виде дроссельной шайбы. Система включает электронный блок управления и обработки данных, с которым соединены выходы датчиков гидротестера, трехходовой крановый распределитель, установленный на выходе насоса, первый и второй выходы которого соединены соответственно с насосом и диагностируемыми системами гидропривода, а третий выход подключен к гидротестеру. В состав системы входит компьютер, который через интерфейс соединен с электронным блоком управления и обработки данных или связан последним посредством радиомоста. Система дополнительно содержит двигатель, который соединен с электронным блоком управления и обработки данных через редуктор с трехходовым крановым распределителем, выполненным с возможностью подключения и фиксации золотника в трех рабочих положениях согласно заданной программе управления от электронного блока. В качестве нагружающего устройства и одновременно датчика расхода жидкости использована дроссельная шайба постоянного сечения, а в качестве датчика частоты вращения вала насоса - пьезодатчик давления с преобразователем импульсов давления в частоту вращения вала.
Недостатком системы по RU 90860 является ограниченное количество регистрируемых параметров. Указанная система позволяет определять гидравлические потери мощности и техническое состояние гидропривода с одним насосным агрегатом, а в гидроприводах, имеющих более одного поточных насосных агрегатов, данная система не приемлема. К тому же наличие только одного датчика давления требует его переустановки в контрольные точки при измерении основных диагностических параметров: давления, перепадов давления, распределения давления, пульсаций давления, что, в свою очередь, увеличивает трудоемкость диагностики.
Ограниченное количество опроса контрольных точек и регистрируемых параметров снижает достоверность информации о техническом состоянии всей машины. Электронный блок управления в системе по RU 90860 не содержит графического дисплея, что не позволяет системе контроля выводить измеряемые значения и их графическое отображение в реальном масштабе времени.
Система по RU 90860 функционирует лишь во взаимодействии с электроуправляемым трехходовым краном и дроссельной шайбой, являющейся одновременно датчиком расхода жидкости, что не обеспечивает ей универсальность относительно гидроприводов, имеющих разную структуру.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство автоматизированного контроля технического состояния гидропривода [Патент на полезную модель RU 192531, опубл. 23.03.2019, бюл. №27], которое содержит корпус с закрепленным снаружи одним или двумя магнитами, предназначенными для закрепления на диагностируемом гидроприводе. Внутри корпуса имеются отсеки, в которых размещены электронный блок управления и обработки данных, источник питания постоянного тока для электронного блока управления и обработки данных в виде аккумулятора с системой контроля заряда и подзарядки, и не менее двух датчиков давления, соединенных с электронным блоком управления и обработки данных. Концы датчиков давления установлены в сквозных отверстиях корпуса и выполнены с резьбой для закрепления микрошлангов, соединяющих указанные датчики с контрольными точками гидропривода. Кроме этого, на корпусе устройства и аналогично на передней панели электронного блока управления и обработки данных смонтировано по четыре клавиши интерфейса ввода данных о давлении, расходе жидкости, частоте вращения вала гидронасоса гидропривода и температуре рабочей жидкости. На панели электронного блока управления и обработки данных выполнены разъемы для подключения внешних датчиков расхода рабочей жидкости, температуры жидкости и частоты вращения вала гидронасоса, а также интерфейсный разъем для подключения модуля передачи диагностических параметров в компьютер.
В качестве интерфейса передачи диагностических параметров в компьютер используется система Wi-Fi или радиомост.
Устройство по прототипу компактно, удобно, энергонезависимо, позволяет диагностировать гидроприводы сложной структуры. Наличие в устройстве несколько датчиков давления позволяет контролировать перепады давления, потери мощности на участках гидропривода.
Однако при наличии в устройстве только единичных датчиков давления возникает погрешность в определении мощности, расхода жидкости путем перепада давления на участке диагностируемой гидросистемы.
Недостатком устройства по прототипу является также то, что крепление устройства осуществляется только с помощью магнитов. Для его монтажа на диагностируемой машине, поверхность которой выполнена из немагнитных материалов (например, пластика) дополнительно требуются специальные приспособления. В результате повышается трудоемкость диагностирования гидроприводов машин и увеличивается время диагностирования гидроприводов машин.
Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, состоит в расширении функциональных возможностей устройства и снижении трудоемкости диагностирования.
Технический результат при использовании устройства заключается в повышении быстродействия, достоверности диагностирования и измерения частоты вращения вала гидронасоса без применения дополнительных (внешних) датчиков частоты вращения.
Решение поставленной задачи и достижение технического результата достигаются следующим образом.
Заявляемое устройство, как и прототип, содержит корпус с закрепленным снаружи магнитным устройством и размещенные в отсеках корпуса электронный блок управления и обработки данных, автономный источник питания для электронного блока управления и обработки данных и датчики давления в количестве, не менее двух. Датчики давления в заявляемом устройстве, как и в прототипе, соединены с электронным блоком управления и обработки данных. Концы указанных датчиков установлены в сквозных отверстиях корпуса и выполнены с резьбой для закрепления микрошлангов, соединяющих указанные датчики с контрольными точками гидропривода Устройство, как и прототип, на панели электронного блока управления содержит четыре клавиши интерфейса ввода данных, разъемы для подключения внешних датчиков расхода и температуры рабочей жидкости, а также интерфейсный разъем для подключения кабеля передачи диагностических параметров в компьютер. Предусмотрен беспроводной интерфейс вывода диагностических параметров на компьютер.
В отличие от прототипа в заявляемом устройстве электронный блок управления и обработки данных снабжен платой анализатора спектра сигналов, а датчики давления дополнительно подключены к указанной плате. Кроме этого, устройство дополнительно содержит дифференциальные датчики давления в количестве, не менее количества гидравлических источников диагностируемого гидропривода. Дифференциальные датчики давления установлены в отсеке корпуса и соединены с электронным блоком управления и обработки данных. Концы дифференциальных датчиков установлены в сквозных отверстиях корпуса и выполнены с резьбой для закрепления микрошлангов, соединяющих указанные датчики с контрольными точками гидропривода. В отличие от прототипа на корпусе устройства дополнительно закреплены механические схваты, например в виде струбцин.
В качестве автономного источника питания для электронного блока управления и обработки данных может быть использован аккумулятор с системой контроля заряда и подзарядки.
В качестве беспроводного интерфейса вывода диагностических параметров на компьютер может быть использована система Wi-Fi или радиомост.
Поскольку в заявляемом устройстве первичные преобразователи давления (датчики давления) дополнительно подключены к плате анализатора спектра сигналов, это позволяет реализовать алгоритм анализа частотных составляющих сигнала для определения частоты вращения гидронасоса. Тем самым обеспечивается возможность измерения частоты вращения вала гидронасоса непосредственно от датчиков давления, поскольку частота следования импульсов на их выходе пропорциональна произведению частоты вращения вала гидронасоса на число поршней, лопастей или зубьев шестерен в роторных гидромашинах.
Сформированный датчиками давления измерительный сигнал передается на электронный блок управления и обработки данных через автономный интерфейс. Непосредственное измерение частоты вращения вала одного или более насосов самим же устройством снижает трудоемкость диагностирования.
Наличие в устройстве дифференциальных датчиков давления повышает точность определения потерь давления на диагноструемых участках гидросистем, что, в свою очередь, обеспечивает достоверное определение значений расхода рабочей жидкости и гидравлической мощности.
Универсальность механизма крепления устройства к поверхности диагностируемой машины позволяет снизить трудоемкость диагностирования.
Совокупность существенных признаков, характеризующих полезную модель, в известных источниках не обнаружена, что подтверждает ее новизну.
Полезная модель промышленно применима. Изготовление устройства не представляет трудности, а при применении устройства достигается указанный выше результат.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства дистанционного автоматизированного контроля технического состояния гидропривода.
На фиг. 2 - вид А фиг. 1.
На фиг. 3 показана лицевая часть панели электронного блока управления и обработки данных устройства.
Заявленное устройство состоит из отдельных элементов, соединенных между собой. Оно содержит корпус 1 с раздельными отсеками. В одном из отсеков установлены дифференциальные 2 и единичные 3 датчики давлений. Концы датчиков 2 и 3 установлены в сквозных отверстиях боковых поверхностей корпуса 1 и выполнены с резьбой для закрепления микрошлангов, соединяющих указанные датчики с контрольными точками гидропривода (фиг. 1). Количество дифференциальных датчиков давления 2 должно быть не менее количества насосных агрегатов в структуре диагностируемого гидропривода. Именно такое количество позволяет точно фиксировать величины потоков рабочей жидкости и мощности в системах гидропривода, а несколько датчиков давления 3 обеспечивают определение перепадов давления и качество передаваемой мощности на участках гидросистем. В конкретном примере, представленном на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 устройство содержит два дифференциальных датчика давления 2 и десять единичных датчиков давления 3. На наружной поверхности корпуса 1 устройства закреплены магниты 4 и механические схваты 5, выполненные в виде струбцин и предназначенные для крепления заявляемого устройства к немагнитным материалам корпусных элементов диагностируемой машины.
В другом отсеке корпуса 1 размещен электронный блок управления и обработки данных 6. На передней панели электронного блока 6 (фиг. 3) расположен графический дисплей 7, клавиша включения питания 8, разъем для внешнего источника питания 9, четыре кнопки управления меню 10 для ввода данных о давлении, расходе жидкости, вращения вала гидронасоса гидропривода и температуре рабочей жидкости. Электронный блок управления и обработки данных 6 включает также интерфейсный разъем 11, разъем для подключения датчика температуры рабочей жидкости 13 и разъем 12 для подключения калибровочного датчика расхода (например, турбинного преобразователя) и плату 14 для анализа спектра сигналов от датчиков давления. С платой 14 связаны датчики давления 3. В одном из отсеков корпуса 1 (фиг. 1) закреплен автономный источник питания 15 - аккумулятор с системой контроля уровня заряда и подзарядки.
Датчики давлений 2, 3 и аккумулятор 15 подключены разъемами к электронному блоку управления и обработки данных 6.
В состав электронного блока управления и обработки данных 6 (фиг. 1) входят процессор, модуль оперативной памяти, часы реального времени, модуль Flash-памяти и анализатор спектра сигналов. Для передачи диагностических параметров в компьютер может быть использована система Wi-Fi или иная радиосвязь.
Автоматизированный контроль технического состояния гидропривода осуществляется следующим образом.
Корпус 1 устройства закрепляют с помощью магнитов 4 или схватов 5 к конструкции диагностируемой машины. Концы дифференциальных датчиков давления 2 и единичных датчиков давления 3 соединяют с контрольными точками диагностируемой машины посредством микрошлангов с быстроразъемными соединениями. Датчики температуры и расхода рабочей жидкости устанавливают непосредственно на диагностируемую машину и соединяют кабелями с разъемами 13, 12 на передней панели электронного блока управления и обработки данных 6. Кабель передачи диагностической информации компьютеру подключается к разъему 11.
В качестве датчика частоты вращения вала насоса используют единичные датчики давления 3 с преобразователем импульсов давления в частоту вращения вала. Через процессор электронного блока управления и обработки данных 6 обеспечивается сбор, анализ и дистанционная передача информации в компьютер. Диагност с помощью меню осуществляет все настройки измерений.
Устройство обеспечивает сбор и анализ следующих данных с диагностируемых машин:
давление, перепад и пульсации давления на участках гидропривода;
расход рабочей жидкости;
температуру рабочей жидкости;
частоту вращения вала гидронасоса.
Полученные значения диагностируемых параметров и их графическое представление отображаются на графическом дисплее 7 передней панели электронного блока управления и обработки данных 6 в реальном масштабе времени. Графики измерений также могут выводиться на дисплей персонального компьютера через систему дистанционной передачи информации в онлайн режиме, позволяя диагносту на безопасном расстоянии отслеживать процессы в гидроприводе в реальном времени.