Устройство для диагностики гидроприводов машин

(51)01 1/00 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ГИДРОПРИВОДОВ МАШИН(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики и наджности машин Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Басинюк Владимир Леонидович Мелешко Михаил Григорьевич Усс Иван Никодимович Шевченко Василий Савельевич Мардосевич Елена Ивановна Басинюк Ярослав Владимирович Борейшо Владимир Евгеньевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики и наджности машин Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для диагностики гидроприводов машин, содержащее три канала выделения измерительной информации, каждый из которых включает последовательно соединенные первичный преобразователь и аналого-цифровой преобразователь, при этом в качестве первичного преобразователя первого канала выделения измерительной информации служит датчик давления, второго - расходомер, а второй канал содержит датчик температуры с нормированным 7241 1 2005.09.30 электрическим выходом, отличающееся тем, что содержит программируемый вычислитель,индикатор, регистрирующее устройство, блок команд, регулируемый дроссель, исполнительный блок, выход которого связан с входом регулируемого дросселя, контроллер, первые выход и вход которого связаны со входом и четвертым выходом программируемого вычислителя соответственно, второй выход контроллера связан со входом исполнительного блока, при этом каждый из каналов выделения измерительной информации содержит регулируемый усилитель,выход которого связан с первым входом аналого-цифрового преобразователя, а первый вход во втором и третьем каналах выделения измерительной информации связан с выходом первичного преобразователя, первый канал выделения измерительной информации содержит два регулируемых полосовых фильтра, программируемый запоминающий блок, дополнительные регулируемый усилитель и аналого-цифровой преобразователь, при этом первый вход каждого из регулируемых полосовых фильтров связан с выходом датчика давления, вторые входы регулируемых полосовых фильтров связаны с первым и вторым выходами программируемого запоминающего блока соответственно, первые входы основного и дополнительного регулируемых усилителей связаны с соответствующими выходами регулируемых полосовых фильтров, вторые входы регулируемых усилителей связаны с соответствующими третьим и четвертым выходами программируемого запоминающего блока, первые входы основного и дополнительного аналого-цифровых преобразователей связаны с соответствующими выходами регулируемых усилителей, вторые входы аналого-цифровых преобразователей связаны с соответствующими пятым и шестым выходами программируемого запоминающего блока, первый и второй выходы программируемого запоминающего блока связаны с соответствующими выходами основного и дополнительного аналого-цифровых преобразователей, третий вход и седьмой выход программируемого запоминающего блока связаны с соответствующими третьим выходом и вторым входом контроллера, второй канал выделения измерительной информации содержит дополнительный аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого связан с выходом датчика температуры, при этом второй вход и выход каждого из аналогоцифровых преобразователей связаны с соответствующими пятым и шестым выходом и с третьим и четвертым входами контроллера, второй вход регулируемого усилителя во втором канале связан с четвертым выходом контроллера, первичный преобразователь третьего канала выделения измерительной информации выполнен в виде датчика подачи насоса, вторые входы регулируемого усилителя и аналого-цифрового преобразователя в третьем канале связаны с седьмым и восьмым выходами контроллера, а выход аналого-цифрового преобразователя связан с пятым входом контроллера, при этом первый, второй и третий выходы программируемого вычислителя связаны соответственно со входами блока команд, индикатора и регистрирующего устройства. Полезная модель относится к области измерительной техники, преимущественно к области диагностики и экспресс-анализа технического состояния гидроприводов машин и оборудования. Известно устройство для диагностики приводных систем а.с. СССР 1679234, МПК 01 7/00, 1991, содержащее последовательно соединенные первичный преобразователь, усилитель,блок распознавания сигналов, блок пороговых элементов и блок индикации. Существенным недостатком этого устройства являются ограниченные возможности оценки технического состояния гидроприводов машин и оборудования приводов путем создания динамически изменяющихся режимов нагружения приводов и комплексного анализа параметров их функционирования. Известно многоканальное устройство для диагностики приводных систем (патент 2125248, МПК 01 17/00, 1997), каждый канал которого содержит первичный преобразователь, предварительный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок распо 2 7241 1 2005.09.30 знавания сигналов, индикатор, программируемый вычислитель, регистрирующее устройство и блок команд. Устройство предназначено для диагностики двигателей внутреннего сгорания и оптимизации их рабочих режимов. Вместе с тем при его использовании для оценки технического состояния гидроприводов оно оказывается недостаточно эффективным из-за ограниченной возможности создания динамически изменяющихся режимов нагружения приводов и комплексного анализа параметров их функционирования. Из известных аналогов наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство для диагностики гидроприводов машин (патент 5747702 , МПК 01 17/00, 1998), содержащее три канала выделения измерительной информации, каждый из которых включает последовательно соединенные первичный преобразователь и аналого-цифровой преобразователь, при этом в качестве первичного преобразователя первого канала выделения измерительной информации служит датчик давления, второго - расходомер, а второй канал содержит датчик температуры с нормированным электрическим выходом. Существенным недостатком данного устройства при его использовании для экспрессанализа технического состояния гидроприводов мобильных машин является его недостаточная эффективность из-за ограниченной возможности создания динамически изменяющегося давления при одновременном многопараметрическом контроле и анализе расхода и параметров давления. Задачей полезной модели является расширение технических возможностей устройства для диагностирования и экспресс-анализа технического состояния гидроприводов. Для решения поставленной задачи устройство для диагностики гидроприводов машин, содержащее три канала выделения измерительной информации, каждый из которых включает последовательно соединенные первичный преобразователь и аналогоцифровой преобразователь, при этом в качестве первичного преобразователя первого канала выделения измерительной информации служит датчик давления, второго - расходомер, а второй канал содержит датчик температуры с нормированным электрическим выходом, согласно техническому решению содержит программируемый вычислитель, индикатор, регистрирующее устройство, блок команд, регулируемый дроссель,исполнительный блок, выход которого связан со входом регулируемого дросселя, контроллер, первые выход и вход которого связаны со входом и четвертым выходом программируемого вычислителя соответственно, второй выход контроллера связан со входом исполнительного блока, при этом каждый из каналов выделения измерительной информации содержит регулируемый усилитель, выход которого связан с первым входом аналого-цифрового преобразователя, а первый вход во втором и третьем каналах выделения измерительной информации связан с выходом первичного преобразователя,первый канал выделения измерительной информации содержит два регулируемых полосовых фильтра, программируемый запоминающий блок, дополнительные регулируемый усилитель и аналого-цифровой преобразователь, при этом первый вход каждого из регулируемых полосовых фильтров связан с выходом датчика давления, вторые входы регулируемых полосовых фильтров связаны с первым и вторым выходами программируемого запоминающего блока соответственно, первые входы основного и дополнительного регулируемых усилителей связаны с соответствующими выходами регулируемых полосовых фильтров, вторые входы регулируемых усилителей связаны с соответствующими третьим и четвертым выходами программируемого запоминающего блока, первые входы основного и дополнительного аналого-цифровых преобразователей связаны с соответствующими выходами регулируемых усилителей, вторые входы аналого-цифровых преобразователей связаны с соответствующими пятым и шестым выходами программируемого запоминающего блока, первый и второй выходы программируемого запоминающего блока связаны с соответствующими выходами основ 3 7241 1 2005.09.30 ного и дополнительного аналого-цифрового преобразователей, третий вход и седьмой выход программируемого запоминающего блока связаны с соответствующими третьим выходом и вторым входом контроллера, второй канал выделения измерительной информации содержит дополнительный аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого связан с выходом датчика температуры, при этом второй вход и выход каждого из аналого-цифровых преобразователей связаны с соответствующими пятым и шестым выходами и третьим и четвертым входами контроллера, второй вход регулируемого усилителя во втором канале связан с четвертым выходом контроллера, первичный преобразователь третьего канала выделения измерительной информации выполнен в виде датчика подачи насоса, вторые входы регулируемого усилителя и аналого-цифрового преобразователя в третьем канале связаны с седьмым и восьмым выходами контроллера, а выход аналого-цифрового преобразователя связан с пятым входом контроллера, при этом первый, второй и третий выходы программируемого вычислителя связаны соответственно со входами блока команд, индикатора и регистрирующего устройства. Расширение технических возможностей устройства для диагностирования и экспрессанализа технического состояния гидроприводов достигается за счет наличия системы управления давлением в диагностируемом гидроприводе (дросселя, управляемого от контроллера исполнительным устройством) и совместной работы трех каналов выделения измерительной информации, позволяющих осуществить контроль давления и его пульсации в гидроприводе, расход и температуру масла и проанализировать полученную диагностическую информацию с использованием программируемого вычислителя. На фиг. 1 показана схема устройства для диагностики приводных систем. На фиг. 2 - функциональная схема программируемого блока памяти. Устройство для диагностики приводных систем (фиг. 1) состоит из трех каналов 1, 2 и 3 выделения измерительной информации, контроллера 4, программируемого вычислителя 5,регистрирующего устройства 6, вход которого связан с первым выходом программируемого вычислителя 5, индикатора 7, вход которого связан со вторым выходом программируемого вычислителя 5, и блока команд 8, вход которого связан с третьим выходом программируемого вычислителя 5. У контроллера 4 первые выход и вход связаны с соответствующими входом и четвертым выходом программируемого вычислителя 5. Устройство снабжено регулируемым дросселем 9, управление которым осуществляется исполнительным блоком 10, выход которого связан со входом регулируемого дросселя 9. При этом команда управления поступает от программируемого вычислителем 5 через контроллер 4, второй выход которого связан со входом исполнительного блока 10. Канал 1 выделения измерительной информации (о параметрах давления) состоит из первичного преобразователя, в качестве которого использован датчик давления 11, двух управляемых полосовых фильтров 12, 13, двух регулируемых усилителей 14, 15, двух аналого-цифровых преобразователей (АЦП) 16, 17 и программируемого запоминающего блока 18 (фиг. 2). В канале 1 выделения измерительной информации первый вход каждого из регулируемых полосовых фильтров 12, 13 связан с выходом датчика давления 11, вторые входы регулируемых полосовых фильтров 12, 13 связаны соответственно с первым и вторым выходами программируемого запоминающего блока 18. Первые входы регулируемых усилителей 14, 15 связаны с соответствующими выходами регулируемых полосовых фильтров 12, 13, вторые входы регулируемых усилителей 14, 15 связаны с соответствующими третьим и четвертым выходами программируемого запоминающего блока 18. Первые входы АЦП 16, 17 связаны с соответствующими выходами регулируемых усилителей 14,15, вторые входы АЦП 16, 17 связаны с соответствующими пятым и шестым выходами программируемого запоминающего блока 18. Первый и второй входы программируемого запоминающего блока 18 связаны с соответствующими 4 7241 1 2005.09.30 выходами АЦП 16, 17. Третий вход и седьмой выход программируемого запоминающего блока 18 связаны с соответствующими третьим выходом и вторым входом контроллера 4. Канал 2 выделения измерительной информации (о расходе) состоит из первичного преобразователя, в качестве которого служит расходомер 19 с электрическим аналоговым выходом, регулируемого усилителя 20, первый вход которого связан с электрическим выходом расходомера 19, и АЦП 21, первый вход которого связан с выходом регулируемого усилителя 20, а также датчика температуры 22 с нормированным электрическим выходом и АЦП 23, первый вход которого связан с выходом датчика температуры 22. Датчик температуры 22 установлен с возможностью контроля температуры масла (не показано) на выходе из расходомера 19. В канале 2 выделения измерительной информации второй вход регулируемого усилителя 20 связан с четвертым выходом контроллера 4. Вторые входы и выходы АЦП 21 и АЦП 23 связаны с соответствующим пятым и шестым выходами и с третьим и четвертым входами контроллера 4. Канал 3 выделения измерительной информации (о подаче насоса) состоит из первичного преобразователя, в качестве которого использован датчик подачи насоса 24, регулируемого усилителя 25 и АЦП 26. В канале 3 выделения измерительной информации первый вход регулируемого усилителя 25 связан с выходом датчика подачи насоса 24. Первый вход АЦП 26 связан с выходом регулируемого усилителя 25. Вторые входы регулируемого усилителя 25 и АЦП 26 связаны с седьмым и восьмым выходами контроллера 4. Выход АЦП 26 связан с пятым входом контроллера. Диагностируемый гидропривод состоит из гидронасоса 27 с электроприводом 28, гидросистемы 29, включающей элементы гидропривода (не показаны), расположенные между гидронасосом 27 и исполнительным органом (не показан), емкости для слива 30 рабочей среды (не показана) и клапана предохранительного 31. Программируемый запоминающий блок 18 (фиг. 2) состоит из семи интерфейсных блоков 32, модуля памяти 33, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы и аналогичные выходы которого связаны с соответствующими первым внутренним выходом и первым внутренним входом каждого из интерфейсных блоков 32, и программируемого блока управления 34, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы и аналогичные выходы которого связаны с соответствующими вторыми внутренними выходами и вторыми внутренними входами каждого из интерфейсных блоков 32. Восьмой вход и восьмой выход программируемого блока управления 34 связан с соответствующими восьмым выходом и восьмым входом модуля памяти 33. Посредством внешних входов и выходов интерфейсных блоков 32 осуществляется обмен диагностической и управляющей информацией между программируемым запоминающим блоком 18 и регулируемыми полосовыми фильтрами 12, 13,регулируемыми усилителями 14, 15, АЦП 16, 17 и контроллером 4. Устройство работает следующим образом. Перед диагностикой гидропривода к его выходу последовательно подсоединяются клапан предохранительный 31, датчик давления 11, регулируемый дроссель 9 и расходомер 19. Вход гидронасоса 27 и выходы расходомера и клапана предохранительного 31 соединяются с емкостью 30. Перед началом диагностирования отверстие регулируемого дросселя 9 полностью открыто и диагностируемая гидросистема включена на слив рабочей среды в емкость 30,клапан предохранительный 31 настроен на заданное максимальное давление в диагностируемой гидросистеме 29. Начало диагностирования гидропривода осуществляется от программируемого вычислителя 5 включением электропривода 28 гидронасоса 27 посредством блока команд 8. 5 7241 1 2005.09.30 После выхода электродвигателя 28 на заданную частоту вращения от программируемого вычислителя 5 через контроллер 4 и исполнительный блок 10 уменьшением проходного сечения регулируемого дросселя 9 в гидросистеме 29 создается динамически изменяющееся по заданному закону давление, параметры которого (средние значения и пульсация давления) фиксируются датчиком давления 11. При этом одновременно информация от датчика давления 11 канала 1 выделения измерительной информации в виде аналогового электрического сигнала поступает на два управляемых полосовых фильтра 12, 13, в которых разделяется на квазистатическую (усредненное давление) и динамическую (пульсация давления) составляющие, каждая из которых индивидуально усиливается посредством двух регулируемых усилителей 14, 15, управляемых программируемым блоком памяти 18, преобразуется АЦП 16, 17 в цифровой вид и фиксируются в модуле памяти 33 программируемого запоминающего блока 18. Из памяти программируемого блока памяти 18 информация об усредненном давлении и его пульсации через контроллер 4 передается в программируемый вычислитель 5, где фиксируется в реальном масштабе времени в виде файла данных с привязкой к временной координате посредством датчика расхода 19 канала 2 выделения измерительной информации фиксируются градиенты расхода рабочей среды, поступающей из диагностируемой гидросистемы 29 при изменении давления. Полученная в виде аналогового электрического сигнала информация усиливается регулируемым усилителем 20, управляемым от контроллера 4, преобразуется АЦП 21, также управляемым контроллером 4, в цифровой вид и через контроллер 4 передается в программируемый вычислитель 5, где фиксируется в реальном масштабе времени в виде файла данных с привязкой к временной координате посредством датчика подачи насоса 24 канала 3 выделения измерительной информации фиксируется подача насоса 27 за требуемые интервалы времени, расчетный объем поступления рабочей среды в гидропривод 29, информация о котором в виде аналогового электрического сигнала усиливается посредством регулируемого усилителя 25, управляемого от контроллера 4, преобразуется АЦП 26, также управляемого контроллером 4, в цифровой вид и через контроллер 4 передается в программируемый вычислитель 5, где фиксируется в реальном масштабе времени в виде файла данных с привязкой к временной координате. В программируемом вычислителе 5 диагностическая информация, полученная с 1 ого, 2-ого и 3-его каналов выделения измерительной информации, комплексно анализируется. При этом определяются и сравниваются с эталонными усредненные значения градиентов изменения давлений, размах, частота и амплитуда их пульсаций при реализации заданных законов изменения средних значений давления, спектры его пульсаций. В сочетании с анализом объема рабочей среды, который поступил в гидросистему 29 от насоса 27, и объема рабочей среды, зафиксированного датчиком расхода 19 на ее выходе, это позволяет оценить техническое состояние гидропривода и выявить элементы, отклонения в функционировании которых приводят к нарушениям в его работе в целом. Полученные результаты фиксируются регистрирующим устройством 6 и представляются на индикаторе 7 в удобном для потребителя виде. Использование устройства позволяет осуществить эффективное диагностирование и экспресс-анализ технического состояния гидроприводов машин и оборудования. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7