液压系统泄漏故障诊断方法

摘要

一种液压系统泄漏故障诊断方法，属于通过检测压力容腔的压力波形诊断其泄漏故障的方法。根据液压流体力学，孔口瞬时流量与压力、等效液导之间存在变形柏努利方程，分别推导出存在外泄漏和内泄漏时，被检测液压元件流出的液压油的瞬时流量公式，再通过积分确定被检测液压元件容腔的累积流量，并利用额定流量等液压系统自身参数，诊断出泄漏故障。该方法无须对原有液压设备进行任何改动，即可对液压系统进行在线检测，检测成本低，精度高，提高了液压系统的工作可靠性。

主权项

1.一种液压系统泄漏故障诊断方法，根据液压流体力学，孔口瞬时流量与压力、等效液导之间存在小孔出油条件下变形的柏努利方程：$Q=G\sqrt{\mathrm{\Delta P}}---\left(1\right)$ 式中：Q为液体流过孔口的瞬时流量，G为孔口的等效液导，ΔP为孔口两端的瞬时压力差，其特征在于诊断步骤如下：1)根据式(1)，推导出液压系统正常工作时，被检测液压元件流出的液压油的瞬时流量公式，$Q_1=G_{T1}\sqrt{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{BO}}}---\left(2\right)$ 并由此得到累积流量公式，$Q_{\mathrm{ALL}}={\int Q}_1\mathrm{dt}=G_{T1}\int \sqrt{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{BO}}}\mathrm{dt}---\left(3\right)$ 式(2)(3)中：GT1为与被检测液压元件排油管相接的控制阀的等效液导；ΔPBO为被检测液压元件排油端压力与回油压力之瞬时压力差；QALL为被检测液压元件在特定时间排出的液压油的累积流量，对于每一给定元件，在正常工作状态下，特定时间内的累积流量就等于该元件的额定流量QACC；2)根据式(1)，推导出存在外泄漏时，被检测液压元件流出的液压油的瞬时流量公式，$Q_1=G_{T1}\sqrt{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{BO}}}+G_{T2}\sqrt{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{BO}}}---\left(4\right)$ 并由此得到累积流量公式，$Q_{\mathrm{ALL}}={\int Q}_1\mathrm{dt}=G_{T1}\int \sqrt{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{BO}}}\mathrm{dt}+G_{T2}\int \sqrt{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{BO}}}\mathrm{dt}---\left(5\right)$ 此时被检测液压元件在特定时间排出的液压油总量就等于该元件的额定流量，即QALL＝QACC，则外泄漏油口的等效液导为，$G_{T2}=Q_{\mathrm{ACC}}/\int \sqrt{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{BO}}}\mathrm{dt}-G_{T1}---\left(6\right)$ 式(4)(5)(6)中：GT2为被检测液压元件外泄漏油口的等效液导；其它参数与式(2)(3)相同；3)根据式(1)，推导出存在内泄漏时，被检测液压元件内泄液压油的瞬时流量公式，$Q_{\mathrm{in}}=G_{T3}\sqrt{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{AB}}}---\left(7\right)$ 并由此得到内泄液压油的累积流量公式，$Q_{\mathrm{inACC}}={\int Q}_{\mathrm{in}}\mathrm{dt}=G_{T3}\sqrt{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{AB}}}\mathrm{dt}---\left(8\right)$ 式(5)(6)中：GT3为被检测液压元件内泄漏油口的等效液导；ΔPAB为被检测液压元件进油端与排油端瞬时压力差；QinACC为被检测液压元件在特定时间因内泄漏排出的液压油的累积流量；此时被检测液压元件在特定时间排出的液压油总量为， QALL＝QACC+QinACC (9)综合公式(3)(8)(9)，得到$G_{T1}\int \sqrt{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{BO}}}\mathrm{dt}=Q_{\mathrm{ACC}}+G_{T3}\int \sqrt{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{AB}}}\mathrm{dt}---\left(10\right)$ 则内泄漏油口的等效液导为，$G_{T3}=\frac{G_{T1}\int \sqrt{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{BO}}}\mathrm{dt}-Q_{\mathrm{ACC}}}{\int \sqrt{{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{AB}}}\mathrm{dt}}---\left(11\right)$ 4)液压系统正常工作时，测量并记录被检测液压元件排油端压力与回油压力波形，利用公式(3)计算出控制阀的等效液导GT1，此时内、外泄漏油口的等效液导GT3、GT2均为零；5)检测时，测量并记录被检测液压元件进油端、排油端和回油压力波形，利用公式(6)、(11)分别计算出外泄漏油口的等效液导GT2 和内泄漏油口的等效液导GT3；当GT2＞0时，说明被检测液压元件已发生外泄漏；当GT3＞0时，说明被检测液压元件已发生内泄漏。