专利名称：检测液压阀的控制器和装置、检测液压回路故障的装置及故障处理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及液压控制领域，具体地，涉及用于检测液压回路中液压阀的控制器和装置、检测液压回路故障的装置以及液压回路故障处理系统。
背景技术：
由于液压系统具有输出力或力矩大、易于实现无级变速、安全性高等优点，因而广泛应用在各行业的大型机械设备中，例如，用于输送和浇筑混凝土的混凝土泵等。而且，应用于大型机械设备的液压系统通常也较为复杂，以满足各种大型机械设备的功能要求，但这就带来了系统可靠性的问题。由于应用于大型机械设备的液压系统较为复杂，因此该液压系统出现故障的可能性相对高，而一旦出现故障或工作不稳定的情况，则会严重响机械设备的正常作业。针对该问题的存在，为了提高大型机械设备(如混凝土泵)的可靠性，中国专利 CN101178061A提出了一种混凝土泵智能检测和控制系统，从而对该混凝土泵进行实时监控，以确定混凝土泵是否处于正常的工作状态中，从而获得较高的可靠性。该混凝土泵智能检测和控制系统在主油缸活塞杆上安装位移传感器，在液压元件(如主油缸、油泵)等位置安装压力传感器，在油泵出口处安装流量计等，从而实现对混凝土泵工作状态的实时监控， 以在较短时间内判断出混凝土泵是否处于正常的工作状态中，从而减少故障判断和检修时间。然而，这种传统的混凝土泵智能检测和控制系统的缺陷在于虽然利用该系统能够及时得到混凝土泵是否处于正常工作状态的信息，然而一旦发现混凝土泵的工作状态有异常情况，仍然难以精准地判断故障点在哪里。换句话说，中国专利CN101178061A所提出的智能检测和控制系统是从宏观上检测和评价混凝土泵的运行状态，而没有从微观上关注单个液压元件的运行状态，因此即便是这种传统的检测系统检测到混凝土泵的工作状态出现问题，也难以判断出故障的原因所在，即无法准确地判断出具体哪一个液压元件是有问题的。因而，当上述传统的智能检测和控制系统检测到系统工作不正常时，由于不能准确地判断出故障的具体原因所在，因此在排除故障时，一般采用逐个排除法来逐个排除可能的故障点。但是，这种方法严重依赖维护人员的工作经验，如果经验不足，则难以在短时间内找到故障点所在。而且，即便是有经验丰富的维修人员，也没有十足的把握能够在短时间内准确地找到故障点。此外，利用逐个排除法进行作业，费时费力，劳动强度大且效率较低。因此，如何能够准确地确定故障元件成为本领域亟待解决的技术问题。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种能够准确地确定故障元件的技术方案。为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供一种用于检测
4液压回路中液压阀的控制器，该控制器包括处理单元，该处理单元用于将所获得的液压油在所述液压阀的入油口和出油口之间的实际压差值以及液压油在所述液压阀的出油口处的实际流量值与所述液压阀的理论流量压差关系曲线进行比较；和输出单元，该输出单元与所述处理单元电连接，用于根据所述处理单元的比较结果而输出表示所述液压阀是否存在故障的电信号。优选地，所述控制器还包括接收单元，该接收单元用于接收表示液压油在所述液压阀的入油口处的入油口压力值的电信号以及表示液压油在液压阀的出油口处的出油口压力值的电信号，所述接收单元与所述处理单元电连接，以将上述电信号发送给处理单元， 所述处理单元还用于将所述入油口压力值减去所述出油口压力值而获得所述实际压差值。优选地，所述实际流量值根据向所述液压阀的入油口供油的液压泵的流量而计算获得；或者，所述控制器还包括接收单元，该接收单元用于接收表示液压油在所述液压阀的入油口处的入油口压力值的电信号，表示液压油在液压阀的出油口处的出油口压力值的电信号，以及表示液压油在液压阀的出油口处的实际流量值的电信号，所述接收单元与所述处理单元电连接，以将上述电信号发送给处理单元，所述处理单元还用于将所述入油口压力值减去所述出油口压力值而获得所述实际压差值。优选地，所述处理单元用于根据所述实际流量值获得与该实际流量值对应的理论压差值；将与该实际流量值对应的理论压差值和所述实际压差值进行比较。优选地，所述处理单元用于将与所述实际流量值对应的理论压差值的修正范围和所述实际压差值进行比较，如果所述处理单元的比较结果为所述实际压差值落入与所述实际流量值对应的理论压差值的所述修正范围之内，则所述输出单元输出表示所述液压阀正常的电信号；如果所述处理单元的比较结果为所述实际压差值落入所述修正范围之外，则所述输出单元输出表示所述液压阀故障的电信号。优选地，所述液压阀为方向控制阀、流量控制阀或压力控制阀。优选地，所述液压阀包括泄油口，其中，所述处理单元用于在将所述实际压差值和实际流量值与所述液压阀的理论流量压差关系曲线进行比较之前，比较预定泄油口压力和液压油在所述液压阀的泄油口的泄油口压力，在该泄油口压力不高于所述预定泄油口压力的情况下，进行所述实际压差值和实际流量值与所述液压阀的理论流量压差关系曲线的比较。根据本实用新型的又一方面，提供了用于检测液压回路中液压阀的装置，该装置包括压力传感器，该所述压力传感器分别与所述液压阀的入油口和出油口串联连接，用于检测液压油在所述液压阀的入油口处的入油口压力和液压油在液压阀的出油口处的出油口压力；和控制器，该控制器为本实用新型所提供的上述控制器，其中该控制器包括处理单元和输出单元，该处理单元将根据所述传感器检测的所述入油口压力和出油口压力而获得的液压油在所述液压阀的入油口和出油口之间的实际压差值以及液压油在所述液压阀的出油口处的实际流量值与所述液压阀的理论流量压差关系曲线进行比较；所述输出单元用于根据所述处理单元的比较结果而输出表示所述液压阀是否存在故障的电信号。优选地，所述液压阀为多个。根据本实用新型的还一方面，还提供了一种检测液压回路故障的装置，该液压回路包括动力元件、执行元件以及连接该动力元件和执行元件的控制元件，该控制元件具有多个液压阀，所述装置包括本实用新型所提供的上述装置，以检测所述多个液压阀中哪一个液压阀存在故障。根据本实用新型的另一方面，提供了一种液压回路故障处理系统，该系统包括本实用新型所提供的上述检测液压回路故障的装置和与该装置电连接的故障处理单元，该故障处理单元用于在所述检测液压回路故障的装置的检测结果为至少一个液压阀存在故障的情况下，输出与该检测结果对应的故障处理方案。优选地，所述故障处理单元包括存储器，该存储器用于存储针对每个液压阀的故障处理方案；故障处理器，该故障处理器与所述存储器和所述检测液压回路故障的装置电连接，该故障处理器用于在所述检测液压回路故障的装置的检测结果为至少一个液压阀存在故障的情况下，读取并输出所述存储器中所存储的与该检测结果对应的故障处理方案。优选地，所述存储器中所存储的针对每个液压阀的故障处理方案包括故障临时处理方法和故障排除方法，所述故障处理单元还包括与所述故障处理器电连接的人机交互设备，该人机交互设备具有第一选项和第二选项，当所述第一选项被选中时，所述故障处理器从所述存储器中读取并向所述人机交互设备输出所述故障临时处理方法，当所述第二选项被选中时，所述故障处理器从所述存储器中读取并向所述人机交互设备输出所述故障排除方法。优选地，所述故障处理器还与所述液压回路的动力元件电连接，以在所述检测液压回路故障的装置的检测结果为至少一个液压阀存在故障的情况下，向所述动力元件发出停止运行的电信号。本实用新型的发明人发现，液压系统中发生故障的概率相对较高的是控制元件， 即控制液压油流动的各种液压阀。例如当液压阀的阀芯遇到卡阻时，阀芯的动作就很容易出现不准确的缺陷，从而导致该液压阀发生故障，进而导致整个液压系统处于不正常的工作状态之中。此外，在一个液压系统的组成元件的数量上来看，作为控制元件的液压阀的数量也往往是多于动力元件(如油泵)和执行元件(如液压缸或液压马达)的。因此，基于上述理解，本实用新型的发明人提出了针对液压系统中最为容易出现故障的液压阀进行检测的技术方案，从而一旦发现液压系统出现问题，则能够迅速准确地确定具体哪一个液压阀元件存在故障。另外，优选地还能够根据故障情况提供故障处理方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式
部分予以详细说明。
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式
一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中图1是本实用新型所提供的技术方案所采用的方法的流程图；图2是表示对于具有泄油口的液压阀进行检测时所需检测的参数；图3是表示将与实际流量值对应的理论压差值与实际压差值进行比较的示意图； 禾口图4为表示设置有检测点的液压回路的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式
仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。首先，详细解释本实用新型的技术方案所采用的方法或理论基础。在液压回路运行过程中，来自于动力元件的液压泵的液压油通常会流经液压阀而到达预定的执行机构(例如液压缸等)。而液压阀对流经该液压阀的液压油的控制通常是通过移动阀芯来调节液压阀的入油口和出油口之间的通流面积来实现的。例如，当阀芯移动而是入油口和出油口之间的通流面积为零时，该入油口和出油口之间为截止的；通过移动阀芯，还可以调节入油口和出油口之间的通流面积的大小，从而实现对流经入油口和出油口之间液压油的流量的控制；当阀芯移动到最大开度时，入油口和出油口之间的通流面积最大。本领域技术人员公知的是，根据液压流体力学的原理中的小孔流量公式可知，流经小孔的液体的流量Q与液压油在入油口和出油口之间的压差Δρ以及小孔的通流面积A 之间存在直接的对应关系，例如对于薄壁小孔来说，Q与Δρ的开方成正比并与A成正比。 本实用新型的技术方案的理论基础就是液压流体力学的小孔流量公式。换句话说，对于动作正确(即没有故障)的特定的液压阀来说，流经该液压阀的液压油的流量Qaife、液压油的压差Δ 以及液压阀的阀口的通流面积Aaife符合小孔流量压差公式，从而获得该液压阀的理论流量压差关系曲线。而当该液压阀实际应用于液压回路中时，当有液压油流经该液压阀时，流经该液压阀的液压油具有实际流量Qtt^与该实际流量Q3^对应有Δρ^^和通流面积Amp通过比较与Q3^对应的Apaife和Δ间的关系，从而能够获得通流面积Aaife和通流面积A 实际的关系。具体来说，如果Δρ理论符合Δρ实际(例如，Δρ实际等于Δρ理论，或者Δρ斜示落入 Δ Paife的许可偏差范围内)，则说明该液压阀的阀口的通流面积A也符合Aaife，因此可以判断该液压阀的阀芯动作是正常可靠的。反之，如果Apaife不符合Δρ^^，则说明该液压阀的阀口的通流面积不符合Aaife，因此可以判断该液压阀的阀芯动作不是正常可靠的， 即存在故障。因此，通过分析实际流量和实际压差的变化可以评价液压阀的阀芯是否使该液压阀具有正确的通流面积，从而对于液压回路中的每个液压阀来说，能够准确地判断具体哪一个液压阀存在故障，从而尽快确定液压回路中的故障所在。如图1所示，在液压回路的实际运行过程中，液压油通过入油口进入液压阀内并从出油口流出液压阀，液压油在所述液压阀的入油口和出油口之间存在压力差，该压力差为实际压差值Δρμρ另外，还需要获得液压油在所述液压阀的出油口处的实际流量值
_。通过获取9@和Δ ρ @，上述参数Q娜和Δ ρ @为该液压阀的实际工作参数，从而能够反映该液压阀的实际工作状态。同时，将获取的表示该液压阀实际工作状态的该实际压差值Δρ^^和实际流量值Q3^与所述液压阀的理论流量压差关系曲线进行比较，从而确定所述液压阀是否存在故障。具体来说，如图3所示，如上所述，如果Apaife符合Δρ^^，则说明该液压阀是正常可靠的。反之，如果Apaife不符合Δρ^^，则说明该液压阀不是正常可靠的，即存在故障。作为评价液压阀是否工作正常的标准，针对该液压阀，理论流量压差关系曲线为如图3所示的关系曲线，其中，横坐标为流量值，纵坐标为压差值。该理论流量压差关系曲线表示液压油通过出油口的理论流量Qaife与液压油在液压阀的入油口和出油口之间存在的理论压差值Apaife的关系曲线。该理论流量压差关系曲线可以至少通过如下两种方式获得首先，所述液压阀的理论流量压差关系曲线可以为该液压阀的理论特性曲线。对于标准或成系列的液压阀产品来说，一般生产厂家都可以提供该液压阀的特性参数，其中理论流量压差关系曲线可以是液压阀产品样本的特性曲线。当然，对于不同的液压阀产品， 该理论特性曲线也有所不同。不同的液压阀产品因设计阀芯直径、阀口形式等不同，相同型号的阀的压差流量曲线液存在不同。例如，如下为表示上海立新液动换向阀(WEH25型电液阀)的压差流量曲线的样本资料。
权利要求1.检测液压阀的控制器，其特征在于，该控制器包括处理单元，该处理单元用于将所获得的液压油在所述液压阀的入油口和出油口之间的实际压差值以及液压油在所述液压阀的出油口处的实际流量值与所述液压阀的理论流量压差关系曲线进行比较；和输出单元，该输出单元与所述处理单元电连接，用于根据所述处理单元的比较结果而输出表示所述液压阀是否存在故障的电信号。
2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括接收单元，该接收单元用于接收表示液压油在所述液压阀的入油口处的入油口压力值的电信号以及表示液压油在液压阀的出油口处的出油口压力值的电信号，所述处理单元还用于将所述入油口压力值减去所述出油口压力值而获得所述实际压差值。
3.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括接收单元，该接收单元用于接收表示液压油在所述液压阀的入油口处的入油口压力值的电信号，表示液压油在液压阀的出油口处的出油口压力值的电信号，以及表示液压油在液压阀的出油口处的实际流量值的电信号，所述处理单元还用于将所述入油口压力值减去所述出油口压力值而获得所述实际压差值。
4.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述液压阀为方向控制阀、流量控制阀或压力控制阀。
5.检测液压阀的装置，其特征在于，该装置包括压力传感器，该所述压力传感器分别与所述液压阀的入油口和出油口串联连接，用于检测液压油在所述液压阀的入油口处的入油口压力和液压油在液压阀的出油口处的出油口压力；和控制器，该控制器为权利要求1至4中任意一项所述的控制器，该控制器与所述压力传感器电连接，所述控制器的处理单元将根据所述传感器检测的所述入油口压力和出油口压力而获得的液压油在所述液压阀的入油口和出油口之间的实际压差值以及液压油在所述液压阀的出油口处的实际流量值与所述液压阀的理论流量压差关系曲线进行比较；所述控制器的输出单元用于根据所述处理单元的比较结果而输出表示所述液压阀是否存在故障的电信号。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述液压阀为多个。
7.检测液压回路故障的装置，其特征在于，该液压回路包括动力元件、执行元件以及连接该动力元件和执行元件的控制元件，该控制元件具有多个液压阀，所述装置包括权利要求5所述的装置，以检测所述多个液压阀中哪一个液压阀存在故障。
8.故障处理系统，其特征在于，该系统包括权利要求7所述的检测液压回路故障的装置和与该装置电连接的故障处理单元，该故障处理单元用于在所述检测液压回路故障的装置的检测结果为至少一个液压阀存在故障的情况下，输出与该检测结果对应的故障处理方案。
9.根据权利要求8所述的故障处理系统，其特征在于，所述故障处理单元包括存储器，该存储器用于存储针对每个液压阀的故障处理方案；故障处理器，该故障处理器与所述存储器和所述检测液压回路故障的装置电连接，该故障处理器用于在所述检测液压回路故障的装置的检测结果为至少一个液压阀存在故障的情况下，读取并输出所述存储器中所存储的与该检测结果对应的故障处理方案。
10.根据权利要求9所述的故障处理系统，其特征在于，所述故障处理单元还包括与所述故障处理器电连接的人机交互设备，该人机交互设备具有第一选项和第二选项，当所述第一选项被选中时，所述故障处理器从所述存储器中读取并向所述人机交互设备输出所述故障临时处理方法，当所述第二选项被选中时，所述故障处理器从所述存储器中读取并向所述人机交互设备输出所述故障排除方法。
11.根据权利要求8所述的故障处理系统，其特征在于，故障处理器还与所述液压回路的动力元件电连接，以在所述检测液压回路故障的装置的检测结果为至少一个液压阀存在故障的情况下，向所述动力元件发出停止运行的电信号。
专利摘要本实用新型公开了一种液压阀的控制器，该控制器包括处理单元，该处理单元用于将所获得的液压油在所述液压阀的入油口和出油口之间的实际压差值以及液压油在所述液压阀的出油口处的实际流量值与所述液压阀的理论流量压差关系曲线进行比较；和输出单元，该输出单元用于根据所述处理单元的比较结果而输出表示所述液压阀是否存在故障的电信号。本实用新型还公开了一种检测液压阀的装置以及检测液压回路故障的装置以及故障处理系统。利用上述技术方案，如果发现液压系统出现问题，则能够迅速准确地确定具体哪一个元件存在故障，并根据故障情况提供处理方案。
文档编号F15B20/00GK202251248SQ20112031154
公开日2012年5月30日 申请日期2011年8月25日 优先权日2011年8月25日
发明者裴杰 申请人:中联重科股份有限公司