所有的液壓泵都會(huì)在靜流量的基礎(chǔ)上產(chǎn)生周期性的液壓波動(dòng)。這種波動(dòng)是由液壓泵離散泵送液壓油產(chǎn)生的,比如離散的柱塞腔、齒輪的嚙合、油口的開閉和流體的壓縮等。這種流量波動(dòng)會(huì)產(chǎn)生沿著系統(tǒng)傳播的壓力波,造成系統(tǒng)元件的振動(dòng)和噪音。這種周期性的振動(dòng)也會(huì)反映出液壓泵的特性及運(yùn)行狀況,不同的泵的流量波形是不同的,泵在健康狀態(tài)和受損后的流量波形也是不同的。

目前工業(yè)上使用的液壓系統(tǒng)健康狀況監(jiān)測方法可分為九大類:人的經(jīng)驗(yàn)監(jiān)測、振動(dòng)監(jiān)測、超聲波檢測、油液監(jiān)測、熱監(jiān)測、泄漏監(jiān)測、腐蝕監(jiān)測和靜態(tài)數(shù)據(jù)分析。這些方法都無法直接提供泵準(zhǔn)確的健康狀況。新的監(jiān)測方法僅使用一個(gè)在線壓力傳感器和一個(gè)在線光學(xué)傳感計(jì),可以提供泵的實(shí)時(shí)健康狀況,在對(duì)泵的可靠性要求高的領(lǐng)域有可觀的潛在市場價(jià)值。

基于推算泵源流量波的泵狀況監(jiān)測的操作流程。首先使用次振源法對(duì)完好的新泵進(jìn)行測試,得到泵源流量波的波譜;然后再新泵的出油口利用一個(gè)壓力傳感器進(jìn)行壓力波的測量,根據(jù)公式(1),可以得到與新泵相同型號(hào)的所有泵的泵源阻抗。之后在需要被監(jiān)測的正在實(shí)際使用中的泵的出油口的相同位置放置一個(gè)位移傳感器,來記錄被測試泵出油口的壓力波的頻譜。

由于泵的阻抗在使用過程中基本不會(huì)產(chǎn)生變化,再根據(jù)公式(1),利用之前計(jì)算出來的泵的阻抗,計(jì)算出被監(jiān)測的泵的泵源流量波。以上的測量泵源流量波的方法稱為推理流量算法。利用推力流量算法計(jì)算出來的被監(jiān)測的泵的泵源流量波和之前用次振源測量法計(jì)算出的新泵的泵源流量波進(jìn)行減法運(yùn)算,即得到新的波形,可用于泵的健康狀況監(jiān)測的數(shù)據(jù)。

使用推理流量算法監(jiān)測泵健康狀況的實(shí)驗(yàn)選取兩個(gè)液壓泵作為被測試泵,一個(gè)是沒有任何損傷的新泵,一個(gè)由于氣穴現(xiàn)象造成了配流盤的損傷。不同的損傷對(duì)泵源流量波的影響不同,根據(jù)測試測到的泵源流量波的變化,可以推斷出泵的健康狀況。對(duì)于葉片泵配流盤上的氣穴損傷,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)使用一種簡單的算法進(jìn)行判斷,即如果泵源流量波的振幅超過泵靜流量的0.7%,那么可以初步認(rèn)定配流盤已經(jīng)受到氣穴損傷。

這種新的監(jiān)測方法的優(yōu)勢在于首先可以做到在線實(shí)時(shí)監(jiān)測,在工作設(shè)備上只需要安裝一個(gè)壓力傳感器和一個(gè)光學(xué)傳感器,不需要被測系統(tǒng)停機(jī)拆卸等影響設(shè)備效率的操作,保證了設(shè)備的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),可用于停機(jī)會(huì)造成較大損失的系統(tǒng)中泵的狀況監(jiān)測。

再者,對(duì)于泵的可靠性要求極高的應(yīng)用,如飛機(jī)的燃油供應(yīng)系統(tǒng),此監(jiān)控方法可以檢測到泵受到的早期損傷,這些損傷在早期并不會(huì)明顯影響泵的工作效率、性能,但是會(huì)造成系統(tǒng)污染度的增加和損傷的加速擴(kuò)大,而普通的檢測方法無法檢測到這種早期的損傷。