一种检测并修复液压阀卡紧故障的方法技术

本发明专利技术涉及一种检测并修复液压阀卡紧故障的方法，包括改造、安装、标定基准、检测和修复步骤。改造步骤是指，将阀体的阀壁改造成特制阀壁；安装步骤，是指将多个超声换能器固定安装于液压阀阀体的外侧面，超声换能器的轴心线和阀体内阀腔的中轴线垂直相交；修复步骤是指，智能控制器的中央处理器模块根据检测步骤发出的卡紧信号，决定四个特制阀壁主壁上的螺线管线圈的通电个数、顺序、电流大小、通电时间和频率，据此使相应的螺线管线圈通电实施卡紧故障排除。采用本技术方案，可方便、准确、实时的预报、检测滑阀阀芯卡紧故障、判断卡紧位置，并可便捷的利用电磁力修复由污染和径向力不平衡造成的卡紧故障，操作简便，使用效果好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种有关液压阀卡紧故障的方法，特别是。
技术介绍
滑阀类阀芯机构是各类液压阀中采用最多的一种结构形式。滑阀一般包括阀芯和阀体，阀体包括阀壁和阀腔。通过改变阀芯在阀体的阀腔里的位置，滑阀可以实现流体流向的改变及通断。滑阀卡紧故障是液压系统中最为常见的故障和失效形式之一，一般可分为液压卡紧和机械卡紧两大类。液压卡紧是因机加工造成阀芯几何性状误差和同轴度误差产生径向不平衡压力引起的；而机械卡紧则由运行现场的颗粒污染物在滑阀间隙逐渐淤积而引起的。卡紧故障有轻度和重度的区分。 滑阀卡紧故障是液压系统中最为常见的故障和失效形式之一。液压系统作为大功率执行机构，一旦出现卡紧故障，轻者系统失效，重者还会危及设备甚至人身安全。因此，首先，及时发现卡紧故障对液压系统的安全运行至关重要；其次，对卡紧故障的预报更能将故障扼杀在萌芽状态，对提高整个系统的可靠性意义重大；第三，如果卡紧故障已发生，判断阀芯卡紧在阀腔内的那个侧面位置对于卡紧故障的排除也很关键。现有滑阀卡紧信息的获取，主要是通过对液压系统压力、流量、位移等量的检测来实现，属于间接检测诊断的方法，无法直接获取阀芯工作状态。特别的，影响压力、流量、位移等参量的因素很多，而卡紧只是其中之一，因此卡紧检测的准确性有待推敲。也有的学者提出利用叠加在阀芯上的颤振信号的变化来检测卡紧卡涩故障，这种方法可以在一定程度上实现卡紧故障的检测和预报，但由于其也是通过电磁场变化间接检测阀芯机械运动状态，存在判断影响因素多，判断阈值难以统一标定等问题。另外，对于卡紧后阀芯卡紧位置的检测，则较少见诸报道。现有技术中，排除故障的方法主要有两种一是在加工和现场运行过程中采取措施，减少发生故障的几率。比如在系统中安装精过滤器、阀芯上合理开设均压槽、严格加工装配质量等；另一种方法就是在线实时故障诊断和故障排除。HERION公司设计制造的一种电磁换向阀，除了它的工作阀芯外，还有一个“击锤”阀芯。正常工作时，“击锤”阀芯不动作，当阀芯因卡紧无法归位时，“击锤”阀芯在弹簧力作用下敲击工作阀芯，使其回位。这一方案的局限性在于，由于是靠上电时压缩机械弹簧来获得敲击能量，“击锤”阀芯只有一次敲击动作，而且是单向的，无法确保故障排除，也无法应用于伺服、比例阀控制系统。有鉴于此，本专利技术人结合从事液压阀领域研究工作多年的经验，对上述
的缺陷进行长期研究，本案由此产生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单、成本低廉的检测并修复液压阀卡紧故障的方法，可方便、准确、实时的预报、检测滑阀阀芯卡紧故障、判断卡紧位置，并可便捷的利用电磁力修复由污染和径向力不平衡造成的卡紧故障，操作简便，使用效果好。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下 ，液压阀包括比例电磁铁、阀芯和带阀腔的阀体。包括改造步骤、安装步骤、标定基准步骤、检测步骤和修复步骤，具体如下 其中改造步骤是指，将阀体的阀壁改造成特制阀壁，特制阀壁包括上下左右四块阀壁主壁、将阀壁主壁分隔并分设于阀壁四个顶角的四条隔磁带和四组带导磁框架并分别套在 四块阀壁主壁上的螺线管线圈，阀芯和阀壁主壁由导磁体合金制成，隔磁带由不导磁体合金制成； 其中安装步骤，是指将多个超声换能器固定安装于液压阀阀体的外侧面，超声换能器的轴心线和阀体内阀腔的中轴线垂直相交；所述超声换能器和阀体外侧面直接涂有声耦合介质；所述多个超声换能器为六个以上的偶数，分成两排、平行于阀体内阀腔中轴线的安装在阀体的相邻两外侧面上，每一侧面上的各超声换能器等间隔排列。其中标定基准步骤，是指通过智能控制器以及受其控制的超声换能器，进行智能控制器的超声检测控制和智能控制器的幅值输出控制的操作，获得多个超声换能器所在监测点正常工况时和卡紧工况时的完整基准信号幅值； 所述智能控制器包括中央处理器模块、电磁力卡紧排除模块、通用比例放大器模块、超声卡紧故障预报检测定位模块、无线通讯模块和稳压电源模块；超声卡紧故障预报检测定位模块包括高速A/D转换模块、回波信号滤波放大模块、超声发射模块和多路切换模块；其中，稳压电源模块和中央处理器模块、电磁力卡紧排除模块、通用比例放大器模块、超声卡紧故障预报检测定位模块、无线通讯模块相连并提供所需电压；中央处理器模块和电磁力卡紧排除模块、超声卡紧故障预报检测定位模块、无线通讯模块、稳压电源模块相连并控制整个电路的工作；无线通讯模块和中央处理器模块相连；通用比例放大器模块和中央处理器模块以及比例电磁铁相连；电磁力卡紧排除模块和中央处理器模块以及四块阀壁主壁上的四个螺线管线圈相连；超声卡紧故障预报检测定位模块和中央处理器模块以及多个超声波换能器相连，具体为中央处理器模块和高速A/D转换模块相连可处理采集的回波信号，中央处理器模块和超声发射模块相连可控制超声脉冲产生，中央处理器模块和多路切换模块相连可用于在多个超声换能器之间切换超声发射、接收对象，超声发射模块和多路切换模块相连，高速A/D转换模块和回波信号滤波放大模块相连，回波信号滤波放大模块和多路切换模块相连，多路切换模块和多个超声换能器相连； 智能控制器分别和超声换能器、比例电磁铁和特制阀壁电连接； 所述智能控制器的超声检测控制，是指中央处理器模块按程序首先控制多路切换模块接通某一超声换能器，然后启动超声发射模块发出电信号加在该超声换能器上，该超声换能器受激产生的超声波脉冲通过声耦合介质进入阀壁并在其中传播，在阀壁和阀芯之间的间隙处，由于间隙内的液压油和阀壁的声阻抗不同，超声波在间隙处产生发射，部分反射能量沿原入射途径返回该超声换能器，该超声换能器又将其转变为电脉冲，该电脉冲信号通过回波信号滤波放大模块后输入到高速A/D转换模块转换为数字量发送到中央处理器模块，中央处理器模块将该采集的反射波电脉冲记录并保存；所述智能控制器的幅值输出控制，是指智能控制器的中央处理器模块按程序，首先将智能控制器的超声检测控制中记录并保存的反射波电脉冲，作为该监测点的信号序列，其次根据液压阀和超声参数，计算阀芯阀壁间间隙的回波位置，最后根据该位置信息提取信号序列中的对应幅值作为该监测点的信号幅值； 其中检测步骤，是指针对液压阀的一般工况，智能控制器的中央处理器模块控制超声卡紧故障预报检测定位模块轮流激励多个超声波换能器定时产生超声波脉冲并检测回波信号(即反射波电脉冲)，超声卡紧故障预报检测定位模块将该回波信号和基准信号幅值进行卡紧故障比较判别控制，最终向中央处理器模块发出故障预报信号或发出故障预报信号和卡紧信号，中央处理器模块驱动无线通讯模块将该故障预报信号发送到中央控制室进行故障预警； 所述卡紧故障比较判别控制，是指将回波信号(即反射波电脉冲)经幅频分析处理后和、正常工况时及卡紧工况时对应的基准信号幅值相比较；当检测到回波信号偏离正常工况时的基准信号幅值范围时，向中央处理器模块发出故障预报信号；当检测到回波信号落在卡紧工况时的基准信号幅值范围，除向中央处理器模块发出故障预报信号外，还通过比较同一平面上三处以上超声换能器的回波信号数值确定该平面法线方向的卡紧位置，检测得到卡紧故障的发生位置，并向中央处理器模块发出卡紧信号。其中修复步骤是指，智能控制器的中央处理器模块根据检测步骤发出的卡紧信号，决定四块阀壁主壁上的螺线管线圈本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测并修复液压阀卡紧故障的方法，液压阀包括比例电磁铁、阀芯和带阀腔的阀体，其特征在于：包括改造步骤、安装步骤、标定基准步骤、检测步骤和修复步骤，具体如下：其中改造步骤是指，将阀体的阀壁改造成特制阀壁，特制阀壁包括上下左右四块阀壁主壁、将阀壁主壁分隔并分设于阀壁四个顶角的四条隔磁带和四组带导磁框架并分别套在四块阀壁主壁上的螺线管线圈，阀芯和阀壁主壁由导磁体合金制成，隔磁带由不导磁体合金制成；其中安装步骤，是指将多个超声换能器固定安装于液压阀阀体的外侧面，超声换能器的轴心线和阀体内阀腔的中轴线垂直相交；所述超声换能器和阀体外侧面直接涂有声耦合介质；所述多个超声换能器为六个以上的偶数，分成两排、平行于阀体内阀腔中轴线的安装在阀体的相邻两外侧面上，每一侧面上的各超声换能器等间隔排列；其中标定基准步骤，是指通过智能控制器以及受其控制的超声换能器，进行智能控制器的超声检测控制和智能控制器的幅值输出控制的操作，获得多个超声换能器所在监测点正常工况时和卡紧工况时的完整基准信号幅值；所述智能控制器包括中央处理器模块、电磁力卡紧排除模块、通用比例放大器模块、超声卡紧故障预报检测定位模块、无线通讯模块和稳压电源模块；超声卡紧故障预报检测定位模块包括高速A/D转换模块、回波信号滤波放大模块、超声发射模块和多路切换模块；其中，稳压电源模块和中央处理器模块、电磁力卡紧排除模块、通用比例放大器模块、超声卡紧故障预报检测定位模块、无线通讯模块相连并提供所需电压；中央处理器模块和电磁力卡紧排除模块、超声卡紧故障预报检测定位模块、无线通讯模块、稳压电源模块相连并控制整个电路的工作；无线通讯模块和中央处理器模块相连；通用比例放大器模块和中央处理器模块以及比例电磁铁相连；电磁力卡紧排除模块和中央处理器模块以及四块阀壁主壁上的四个螺线管线圈相连；超声卡紧故障预报检测定位模块和中央处理器模块以及多个超声波换能器相连，具体为中央处理器模块和高速A/D转换模块相连可处理采集的回波信号，中央处理器模块和超声发射模块相连可控制超声脉冲产生，中央处理器模块和多路切换模块相连可用于在多个超声换能器之间切换超声发射、接收对象，超声发射模块和多路切换模块相连，高速A/D转换模块和回波信号滤波放大模块相连，回波信号滤波放大模块和多路切换模块相连，多路切换模块和多个超声换能器相连；智能控制器分别和超声换能器、比例电磁铁和特制阀壁电连接；所述智能控制器的超声检测控制，是指中央处理器模块按程序首先控制多路切换模块接通某一超声换能器，然后启动超声发射模块发出电信号加在该超声换能器上，该超声换能器受激产生的超声波脉冲通过声耦合介质进入阀壁并在其中传播，在阀壁和阀芯之间的间隙处，由于间隙内的液压油和阀壁的声阻抗不同，超声波在间隙处产生发射，部分反射能量沿原入射途径返回该超声换能器，该超声换能器又将其转变为电脉冲，该电脉冲信号通过回波信号滤波放大模块后输入到高速A/D转换模块转换为数字量发送到中央处理器模块，中央处理器模块将该采集的反射波电脉冲记录并保存；所述智能控制器的幅值输出控制，是指智能控制器的中央处理器模块按程序，首先将智能控制器的超声检测控制中记录并保存的反射波电脉冲，作为该监测点的信号序列，其次根据液压阀和超声参数，计算阀芯阀壁间间隙的回波位置，最后根据该位置信息提取信号序列中的对应幅值作为该监测点的信号幅值；其中检测步骤，是指针对液压阀的一般工况，智能控制器的中央处理器模块控制超声卡紧故障预报检测定位模块轮流激励多个超声波换能器定时产生超声波脉冲并检测回波信号（即反射波电脉冲），超声卡紧故障预报检测定位模块将该回波信号和基准信号幅值进行卡紧故障比较判别控制，最终向中央处理器模块发出故障预报信号或发出故障预报信号和卡紧信号，中央处理器模块驱动无线通讯模块将该故障预报信号发送到中央控制室进行故障预警；所述卡紧故障比较判别控制，是指将回波信号（即反射波电脉冲）经幅频分析处理后和正常工况时及卡紧工况时对应的基准信号幅值相比较；当检测到回波信号偏离正常工况时的基准信号幅值范围时，向中央处理器模块发出故障预报信号；当检测到回波信号落在卡紧工况时的基准信号幅值范围，除向中央处理器模块发出故障预报信号外，还通过比较同一平面上三处以上超声换能器的回波信号数值确定该平面法线方向的卡紧位置，检测得到卡紧故障的发生位置，并向中央处理器模块发出卡紧信号；其中修复步骤是指，智能控制器的中央处理器模块根据检测步骤发出的卡紧信号，决定四块阀壁主壁上的螺线管线圈的通电个数、顺序、电流大小、通电时间和频率，并将该信息送到电磁力卡紧排除模块；电磁力卡紧排除模块据此使相应的螺线管线圈通电实施卡紧故障排除。...

【技术特征摘要】
1.一种检测并修复液压阀卡紧故障的方法，液压阀包括比例电磁铁、阀芯和带阀腔的阀体，其特征在于包括改造步骤、安装步骤、标定基准步骤、检测步骤和修复步骤，具体如下 其中改造步骤是指，将阀体的阀壁改造成特制阀壁，特制阀壁包括上下左右四块阀壁主壁、将阀壁主壁分隔并分设于阀壁四个顶角的四条隔磁带和四组带导磁框架并分别套在四块阀壁主壁上的螺线管线圈，阀芯和阀壁主壁由导磁体合金制成，隔磁带由不导磁体合金制成； 其中安装步骤，是指将多个超声换能器固定安装于液压阀阀体的外侧面，超声换能器的轴心线和阀体内阀腔的中轴线垂直相交；所述超声换能器和阀体外侧面直接涂有声耦合介质；所述多个超声换能器为六个以上的偶数，分成两排、平行于阀体内阀腔中轴线的安装在阀体的相邻两外侧面上，每一侧面上的各超声换能器等间隔排列； 其中标定基准步骤，是指通过智能控制器以及受其控制的超声换能器，进行智能控制器的超声检测控制和智能控制器的幅值输出控制的操作，获得多个超声换能器所在监测点正常工况时和卡紧工况时的完整基准信号幅值； 所述智能控制器包括中央处理器模块、电磁力卡紧排除模块、通用比例放大器模块、超声卡紧故障预报检测定位模块、无线通讯模块和稳压电源模块；超声卡紧故障预报检测定位模块包括高速A/D转换模块、回波信号滤波放大模块、超声发射模块和多路切换模块；其中，稳压电源模块和中央处理器模块、电磁力卡紧排除模块、通用比例放大器模块、超声卡紧故障预报检测定位模块、无线通讯模块相连并提供所需电压；中央处理器模块和电磁力卡紧排除模块、超声卡紧故障预报检测定位模块、无线通讯模块、稳压电源模块相连并控制整个电路的工作；无线通讯模块和中央处理器模块相连；通用比例放大器模块和中央处理器模块以及比例电磁铁相连；电磁力卡紧排除模块和中央处理器模块以及四块阀壁主壁上的四个螺线管线圈相连；超声卡紧故障预报检测定位模块和中央处理器模块以及多个超声波换能器相连，具体为中央处理器模块和高速A/D转换模块相连可处理采集的回波信号，中央处理器模块和超声发射模块相连可控制超声脉冲产生，中央处理器模块和多路切换模块相连可用于在多个超声换能器之间切换超声发射、接收对象，超声发射模块和多路切换模块相连，高速A/D转换模块和回波信号滤波放大模块相连，回波信号滤波放大模块和多路切换模块相连，多路切换模块和多个超声换能器相连； 智能控制器分别和超声换能器、比例电磁铁和特制阀壁电连接； 所述智能控制器的超声检测控制，是指中央处理器模块按程序首先控制多路切换模块接通某一超声换能器，然后启动超声发射模块发出电信号加在该超声换能器上，该超声换能器受激产生的超声波脉冲通过声耦合介质进入阀壁并在其中传播，在阀壁和阀芯之间的间隙处，由于间隙内的液压油和阀壁的声阻抗不同，超声波在间隙处产生发射，部分反射能量沿原入射途径返回该超声换能器，该超声换能器又将其转变为电脉冲，该电脉冲信号通过回波信号滤波放大模块后输入到高速A/D转换模块转换为数字量发送到中央处理器模块，中央处理器模块将该采集的反射波电脉冲记录并保存； 所述智能控制器的幅值输出控制，是指智能控制器的中央处理器模块按程序，首先将智能控制器的超声检测控制中记录并保存的反射波电脉冲，作为该监测点的信号序列，其次根据液压阀和超声参数，计算阀芯阀壁间间隙的回波位置，最后根据该位置信息提取信号序列中的对应幅值作为该监测点的信号幅值； 其中检测步骤，是指针对液压阀的一般工况，智能控制器的中央处理器模块控制超声卡紧故障预报检测定位模块轮流激励多个超声波换能器定时产生超声波脉冲并检测回波信号(即反射波电脉冲)，超声卡紧故障预报检测定位模块将该回波信号和基准信号幅值进行卡紧故障比较判别控制，最终向中央处理器模块发出故障预报信号或发出故障预报信号和卡紧信号，中央处理器模块驱动无线通讯模块将该故障预报信号发送到中央控制室进行故障预警； 所述卡紧故障比较判别控制，是指将回波信号(即反射波电脉冲)经幅频分析处理后和正常工况时及卡紧工况时对应的基准信号幅值相比较；当检测到...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟波，张华芳，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：