[发明专利]液压设备动能刚度检测系统及图示化监测方法

说明书

技术领域

本发明属于液压设备状态监测与故障诊断领域，涉及一种基于动能刚度分析的液压系统性能图示化识别系统和方法。

背景技术

液压设备以其功率密度大、复杂工况适应性强以及易于操作等优点被广泛应用于工程建设、航空航天、工业生产等诸多领域。随着液压设备向大型、集成、高速、高压方向发展，极端工况下所凸显的各种性能弱化现象已逐渐被国内外学者所关注，尤其是液压设备在低速、高速、高压等状态下所表现的振动、转速波动、效率低下等问题已成为设备状态监测、故障诊断、性能可靠性评价领域的亟待解决的问题。

液压设备作为典型复杂机电系统，其运行过程伴随着多能域中参数的相互耦合、相互转换以及非线性因素的强耦合作用，这决定了液压设备状态监测、性能评估的复杂性以及故障类型的多样性。设备在运行过程中，其运行状态、性能可靠性等诸多信息蕴含于系统的多源信号中，如电机三相电压、电流、压力、流量、转矩、转速、振动信号等，而单一信号不能全局的反映系统整体的性能，且不同信号对故障、性能的敏感程度不一，为了避免传统单一指标评价方法的片面性，需要从多方位、多角度融合多源信息量，以获取系统全面的性能状态指标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液压设备动能刚度检测系统及图示化监测方法，以解决上述技术问题。本发明为液压设备运行状态监测与可靠性评估提供一种图示化检测和分析方法，以动能刚度大小量化系统性能退化程度并作为衡量设备性能的综合评价指标，为液压设备的状态监测、性能可靠性评价以及早期故障预警控制提供图示化、数据化科学指标。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

液压设备动能刚度检测系统，包括数据采集系统和信号调制与信息融合系统；

数据采集系统包括：分别用于采集机电液系统中电机输出转速n_e、电机转矩T_e、液压泵输出流量Q_p、压力P_p、液压马达输出转速n_m、液压马达转矩T_m的电机转速传感器、电机转矩传感器、液压泵压力传感器、液压泵流量传感器、液压马达转速传感器和液压马达转矩传感器；

信号调制与信息融合系统用于对数据采集系统采集的电机输出转速n_e、电机转矩T_e、液压泵输出流量Q_p、压力P_p、液压马达输出转速n_m、液压马达转矩T_m进行求变化率处理、信号调制处理，然后进行电机转速刚度李萨如图绘制、液压泵流量刚度李萨如图绘制和液压马达转速刚度李萨如图绘制，通过绘制的电机转速刚度李萨如图绘制、液压泵流量刚度李萨如图绘制、液压马达转速刚度李萨如图获得电机、液压泵及液压马达的动能刚度角，最后利用获得的电机、液压泵及液压马达的动能刚度角绘制机电液系统的动能刚度圆。

进一步的，求变化率处理包括以下步骤：以机电液系统空载时的状态S₀∈{n_e0、T_e0、Q_p0、P_p0、n_m0、T_m0}值为基准，计算机电液系统当前状态S∈{n_e、T_e、Q_p、P_p、n_m、T_m}相对于空载状态的变化率：dS＝(S-S₀)/S₀；；n_e0、T_e0、Q_p0、P_p0、n_m0和T_m0分别为机电液系统空载时电机输出转速、电机转矩、液压泵输出流量、压力、液压马达输出转速和液压马达转矩。

进一步的，信号调制处理为选用单位幅值的正弦信号对机电液系统的电机输出转速、电机转矩、液压泵输出流量、压力、液压马达输出转速和液压马达转矩的变化率进行调幅处理；得调幅信号为：