专利名称：液压系统的功率监测系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种功率监测系统，特别涉及一种液压系统的功率监测系统及方法。
背景技术：
目前，对液压系统的功率测量一般是通过在液压管路中布置温度传感器和压力传感器，获取管路中的温度变化值和压力值，并根据温度变化值和压力值确定管路中的液压功率。具体为在管路的中心线到管壁之间均布几个温度传感器，测量管路中心线到管壁的温度变化情况，以此计算管路内的速度场变化，并根据速度场变化计算管路内的流量及流量变化，再结合压力传感器测得的管路中的压力，计算管路内的液压功率。该测量方法存在如下缺陷需要布置较多的传感器，并且布置方式复杂。此外，由于该方法需要测量管路中心线到管壁的液压油的温度变化值，这就要求液压管路直径必须大到一定值，否则无法形成明显的温度差，所以该方法对于管径较小的液压管路不适用；并且，该系统的进油管路和回油管路不能连接在同一容器上，否则随着容器内液压油的温度 升高会对温度差的测量有影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种液压系统的功率监测系统及方法，以解决现有功率测量方法中采用温度差进行测量，难于实现及测量精度较差的问题。一个方面，本发明提供了一种液压系统的功率监测系统，包括第一压力获取装置，用于获取该液压系统中液控阀的控制油路入口处的第一压力值；第二压力获取装置，用于获取该液压系统中液控阀的执行油路出口处的第二压力值；控制器，用于接收第一压力值和所述第二压力值，并根据所述第一压力值确定液控阀执行油路的流量，以及根据所述流量和所述第二压力值确定该液压系统的功率。进一步地，控制器包括流量计算单元，并且，该流量计算单元进一步包括第一单元，用于根据第一压力值确定液控阀的阀芯位移；第二单元，用于根据液控阀的阀芯位移确定液控阀的执行油路的流量。进一步地，控制器包括功率确定单元，用于将所述执行油路的流量与所述第二压力值的乘积确定为该液压系统的功率。进一步地，上述功率监测系统还包括显示装置，与控制器电连接，显示装置用于接收并显示第一压力值、第二压力值和液压系统的功率。进一步地，上述功率监测系统中，第一压力获取装置为压力传感器；和/或，第二压力获取装置为压力传感器。与现有测量装置相比，本发明中的液压系统的功率监测系统，在控制油路的入口处和执行油路的出口处分别布置压力获取单元，通过压力获取单元测得的压力值确定液压系统的功率，测量精度较高，使用范围较广。此外，本发明需要的传感器类型单一，易于布置。
另一方面，本发明还提供一种液压系统的功率监测方法，该方法包括如下步骤第一压力获取步骤，获取该液压系统中液控阀的控制油路入口处的第一压力值；第二压力获取步骤，获取该液压系统中液控阀的执行油路出口处的第二压力值；功率计算步骤，根据第一压力值和第二压力值确定该液压系统的功率。进一步地，上述功率监测方法中，功率计算步骤进一步包括流量计算子步骤，根据第一压力值确定液控阀的执行油路的流量；功率计算子步骤，根据执行油路的流量与该执行油路出口处的第二压力值确定该液压系统的功率。进一步地，上述功率监测方法中，流量计算子步骤进一步包括根据第一压力值确定液控阀的阀芯位移；根据液控阀的阀芯位移确定液控阀的执行油路的流量。该液压系统的功率监测方法与上述液压系统的功率监测系统原理相似，所以该方法具有液压系统的功率监测系统的所有效果。
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I为液压系统的功率监测系统实施例中，压力获取装置的安装位置示意图；图2为液压系统的功率监测系统实施例中，液控阀阀芯未移动时的剖视图；图3为液压系统的功率监测系统实施例中，液控阀阀芯移动距离L时的剖视图；图4为液压系统的功率监测系统实施例的结构框图；图5为液压系统的功率监测系统实施例中，控制器的结构框图；图6为液压系统功率监测方法实施例的流程图；图7为液压系统功率监测方法实施例中，功率计算步骤的流程图；图8为液压系统功率监测方法实施例中，流量计算子步骤的流程图；图9为液压系统功率监测方法优选实施例的流程图；图10为控制油路入口压力与阀芯位移之间的关系曲线。附图标记说明I液控阀11执行油路入口管路12控制油路入口管路121第一压力获取装置13执行油路出口管路131第二压力获取装置14控制油路出口管路15控制油路管路16执行油路管路17 阀芯18阀芯座L阀芯的移动距离2控制器
3显示装置
具体实施例方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。一方面，本发明提出一种液压系统的功率监测系统，该监测装置能够对安装有液控阀的液压系统的功率进行在线测量，下面以安装有先导阀的液压系统为例，对该监测系统的优选实施例进行详细说明。参见图I至图5，图I为液压系统的功率监测系统实施例中压力获取装置的安装位置示意图；图2为液压系统的功率监测系统实施例中液控阀阀芯未移动时的剖视图；图3为液压系统的功率监测系统实施例中液控阀阀芯移动距离L时的剖视图；图4为液压系统的功率监测系统实施例的结构框图；图5为液压系统的功率监测系统实施例中，控制器的 结构框图。
参见图I至图3及相关技术可知，先导阀I 一般包括阀芯座18和设于阀芯座18中的阀芯17。阀芯座18内加工有控制油路管路15和执行油路管路16，在阀芯座18的外壁设有控制油路入口管路12、控制油路出口管路14、执行油路入口管路11和执行油路出口管路13。其中，控制油路入口管路12和控制油路出口管路14与阀芯座18内的控制油路管路15相连通，执行油路入口管路11和执行油路出口管路13与阀芯座18内的执行油路管路16相连通。阀芯17安装在执行油路管路16上，在控制油路管路15中液压油的作用下，阀芯17可以沿着阀芯座18相对移动，用以控制执行油路管路16中的液压油的流量。由以上分析及参见图10可知，阀芯17的位移与控制油路入口管路12中液压油的压力成正比。具体为当控制油路压力变大时，阀芯的移动量变大，由于阀芯位移对应执行油路的开口度，相应地，执行油路中的流量变大；当控制油路压力变小时，阀芯的移动量变小，相应地，执行油路中的流量变小。本发明实施例利用该特性，通过测量控制油路入口管路中的压力值确定阀芯的移动量，进而确定执行油路的流量，再结合执行油路出口处的压力值，确定该液压系统的功率。参见图I和图4可知，该液压系统的功率监测系统实施例包括第一压力获取装置121，用于获取该液压系统中先导阀I上的控制油路入口处的第一压力值Pl ;第二压力获取装置131，用于获取该液压系统中先导阀I上的执行油路出口处的第二压力值P2;控制器2，用于接收第一压力值Pl和第二压力值P2，并根据第一压力值确定液控阀执行油路的流量Qv，以及根据流量Qv和第二压力值P2确定该液压系统的功率。其中，第一压力获取装置121安装在控制油路入口管路12的入口处，第二压力获取装置131安装在执行油路出口管路13的出口处。参见图5，控制器2包括流量计算单元，并且，流量计算单元进一步包括第一单元，用于接收第一压力值P1，并根据第一压力值Pi查询已预存在第一单元中的该先导阀的控制油路入口压力与阀芯位移之间的对应关系以得到该第一压力值Pl对应的阀芯位移L ；第二单元，接收阀芯位移L，并根据该阀芯位移L确定该先导阀的执行油路的流量Qv。具体操作时，可以预先在阀芯上安装位移传感器，在执行油路入口处安装压力传感器，通过位移传感器测得阀芯的移动位移，同时通过压力传感器测得各个阀芯位移所对应的执行油路入口处压力值，以获取阀芯位移与执行油路入口处压力之间的对应关系。通过这种预存的对应关系可以确定第一压力获取装置获取的第一压力值对应的阀芯位移量，进而确定其对应的执行油路的流量。本实施例中，控制器2还包括功率确定单元(图中未示出)，用于将执行油路的流量Qv与第二压力值P2的乘积确定为该液压系统的功率。与现有测量装置相比，本实施例中的测量系统的测量精度高，并且，只需要选择压力获取装置，传感器类型单一，易于布置，适用范围广。需要说明的是本实施例中的第一压力获取装置121和第二压力获取装置131可以选择现有的压力传感器，也可以选择其他的压力测量元件，本发明对其具体类型不做限定。本实施例中，控制器2可以选择PLC控制器，也可以选择其他类型的控制器，本发 明对其具体类型不做限定。继续参见图4，可以看出，本实施例还可以进一步包括显示装置3，显示装置3与控制器2电连接，显示装置3用于接收并显示第一压力获取装置121获取的第一压力值P1、第二压力获取装置131获取的第二压力值P2、以及该液压系统的功率，以便于工作人员查询。与现有测量装置相比，本发明实施例用两个压力获取装置即可完成液压系统的功率测量，测量精度较高，并且，传感器类型单一，易于布置。此外，由于该装置不需要测量管路内的温度变化值，所以对于管径较小的液压管路该装置仍然适用，并且，该装置不要求液压系统中的进油管路和回油管路连接在不同容器上，简化了液压系统的结构。另一方面，本发明还提出一种液压系统的功率监测方法，该方法能够对安装有液控阀的液压系统的功率进行在线测量，下面以安装有先导阀的液压系统为例，对该监测方法的优选实施例进行详细说明。参见图6至图10，图7为液压系统功率监测方法实施例的流程图；图7为液压系统功率监测方法实施例中，功率计算步骤的流程图；图8为液压系统的功率监测系统实施例中，流量计算子步骤的流程图；图9为液压系统的功率监测系统优选实施例的流程图；图10为控制油路入口处压力与阀芯位移之间的关系曲线。如图6所示，该监测方法实施例包括第一压力获取步骤，获取该液压系统中先导阀的控制油路入口处的第一压力值Pl ;第二压力获取步骤，获取该液压系统中先导阀的执行油路出口处的第二压力值P2 ;功率计算步骤，根据第一压力值Pl和第二压力值P2确定该液压系统的功率P。该监测方法实施例通过检测两个压力值即可计算出液压系统的功率，方法简单，易于实现。其中，参见图7，功率计算步骤进一步包括流量计算子步骤，根据第一压力值Pl确定先导阀的执行油路的流量Qv ;功率计算子步骤，根据执行油路的流量Qv与该执行油路出口处的第二压力值P2确定该液压系统的功率P。再参见图8，流量计算子步骤又包括第一计算步骤，根据第一压力值Pl确定先导阀的阀芯位移L ;第二计算步骤，根据先导阀的阀芯位移L确定先导阀的执行油路的流量。下面结合图9、图10对液压系统功率监测方法的优选实施例作进一步说明。首先，在控制油路入口管路上安装第一压力获取装置，在执行油路出口管路上安装第二压力获取装置，控制器接收第一压力获取装置和第二压力获取装置测得的压力值，并且，根据第一压力获取装置的压力值Pl查询图8所示的控制油路入口压力与阀芯位移之间的关系曲线，确定该压力值所对应的阀芯位移L，再根据该阀芯位移L确定执行油路的流量Qv。具体为阀芯位移L=nlXPl，其中，nl为先导阀阀芯位移与控制油路压力关系曲线的斜率；执行油路的流量％=112\1^111\112\ 1，其中n2为阀芯位移与执行油路流量关系曲线的斜率。液压系统的功率P=P2XQV。该监测方法实施例原理与监测装置实施例相似，相关之处可以相互参照。
与现有液压系统功率测量方法相比，本发明中的液压系统功率监测方法，通过获取该液压系统中液控阀的控制油路入口处和执行油路出口处的压力值来确定液压系统的功率，方法简单，易于实现。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种液压系统的功率监测系统，其特征在于，包括 第一压力获取装置(121)，用于获取该液压系统中液控阀的控制油路入口处的第一压力值； 第二压力获取装置(131)，用于获取该液压系统中液控阀的执行油路出口处的第二压力值； 控制器(2)，用于接收所述第一压力值和所述第二压力值，并根据所述第一压力值确定该液控阀执行油路的流量，以及根据所述执行油路的流量和所述第二压力值确定该液压系统的功率。
2.根据权利要求I所述的液压系统的功率监测系统，其特征在于，所述控制器(2)包括流量计算单元，并且，该流量计算单元包括 第一单元，用于根据所述第一压力值确定所述液控阀的阀芯位移； 第二单元，用于根据所述阀芯位移确定所述液控阀的执行油路的流量。
3.根据权利要求I所述的液压系统的功率监测系统，其特征在于，所述控制器(2)包括功率确定单元，用于将所述执行油路的流量与所述第二压力值的乘积确定为该液压系统的功率。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的液压系统的功率监测系统，其特征在于，还包括显示装置(3)，与所述控制器(2)电连接，所述显示装置(3)用于接收及显示所述第一压力值、所述第二压力值和所述液压系统的功率。
5.根据权利要求4所述的液压系统的功率监测系统，其特征在于， 所述第一压力获取装置为压力传感器；和/或 所述第二压力获取装置为压力传感器。
6.一种液压系统的功率监测方法，其特征在于，包括如下步骤 第一压力获取步骤，获取该液压系统中液控阀的控制油路入口处的第一压力值； 第二压力获取步骤，获取该液压系统中液控阀的执行油路出口处的第二压力值； 功率计算步骤，根据所述第一压力值和所述第二压力值确定该液压系统的功率。
7.根据权利要求6所述的液压系统的功率监测方法，其特征在于，所述功率计算步骤进一步包括 流量计算子步骤，根据所述第一压力值确定所述液控阀的执行油路的流量； 功率计算子步骤，根据所述执行油路的流量与该执行油路出口处的第二压力值确定该液压系统的功率。
8.根据权利要求7所述的液压系统的功率监测方法，其特征在于，所述流量计算子步骤进一步包括 第一计算步骤，根据所述第一压力值确定所述液控阀的阀芯位移； 第二计算步骤，根据所述液控阀的阀芯位移确定所述液控阀的执行油路的流量。
全文摘要
本发明公开了一种液压系统的功率监测系统及方法。其中，液压系统的功率监测系统包括第一压力获取装置，用于获取该液压系统中液控阀的控制油路入口处的第一压力值；第二压力获取装置，用于获取该液压系统中液控阀的执行油路出口处的第二压力值；控制器，用于接收第一压力获取装置获取的第一压力值和第二压力获取装置获取的第二压力值，并根据所述第一压力值确定液控阀执行油路的流量，以及根据所述流量和所述第二压力值确定该液压系统的功率。本发明在控制油路的入口处和执行油路的出口处分别布置压力获取单元，通过压力获取单元测得的压力值确定液压系统的功率，测量精度较高，使用范围较广。此外，本发明需要的传感器类型单一，易于布置。
文档编号F15B19/00GK102840192SQ201210216060
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者朱湘华, 李庆, 李丰 申请人:三一重工股份有限公司