工程机械及其液压阀的故障诊断装置、系统、方法
【专利摘要】本发明公开了一种工程机械及其液压阀的故障诊断装置、系统、方法，其中，所述故障诊断装置包括：接收器，用于接收所述油缸的第一腔体中的压力Pa0；以及控制器，用于：控制所述液压阀动作以向所述第一腔体补油；从开始向所述第一腔体补油计时起，经第一预设时间后，接收所述第一腔体中的压力Pa1；如果Pa1减去Pa0所得到的压力差ΔPa小于第一预设值，则确定所述液压阀发生故障，以便于能够事先对故障进行预判，避免发生安全事故。
【专利说明】
工程机械及其液压阀的故障诊断装置、系统、方法
技术领域
[0001]本发明涉及工程机械，具体地，涉及一种工程机械及其液压阀的故障诊断装置、系统、方法。
【背景技术】
[0002]对于具有由液压系统驱动的运行机构(例如臂架)的工程机械，在控制油液至油缸的流动的液压阀(例如比例阀)出现故障的情况下，如果未能及时发现，则很有可能导致运行机构失速甚至掉了的危险。
[0003]例如采用比例阀来控制油液至油缸的流动的情况中，如果油液中含有杂质，这有可能造成比例阀卡滞失效，进而导致臂架无法按照预定的控制逻辑进行动作，臂架有可能发生失速掉落的危险，进而对人员及设备安全造成重大影响。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种工程机械及其液压阀的故障诊断装置、系统、方法，该故障诊断装置能够及时检测液压阀是否出现故障。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供一种液压阀的故障诊断装置，该液压阀控制油液至油缸的流动以驱动运行机构动作，该故障诊断装置包括:接收器，用于接收所述油缸的第一腔体中的压力Pa(];以及控制器，用于:控制所述液压阀动作以向所述第一腔体补油；从开始向所述第一腔体补油计时起，经第一预设时间后，接收所述第一腔体中的压力Pal;如果Pal减去P a。所得到的压力差Δ P a小于第一预设值，则确定所述液压阀发生故障。
[0006]相应地，本发明还提供一种液压阀的故障诊断系统，该故障诊断系统包括:压力检测装置，用于检测油缸腔体中的压力；以及上述故障诊断装置。
[0007]相应地，本发明还提供一种工程机械，所述工程机械包括上述故障诊断系统。
[0008]相应地，本发明还提供一种液压阀的故障诊断方法，该液压阀控制油液至油缸的流动以驱动运行机构动作，该故障诊断方法包括:接收所述油缸的第一腔体中的压力PaO ;控制所述液压阀动作以向所述第一腔体补油；从开始向所述第一腔体补油计时起，经第一预设时间后，接收所述第一腔体中的压力Pal ;如果Pal减去PaO所得到的压力差APa小于第一预设值，则确定所述液压阀发生故障。
[0009]通过上述技术方案，控制所述液压阀动作以在第一预设时间内向第一腔体补油，如果补油前后第一腔体中的压力差小于第一预设值，则可以确定所述液压阀发生故障，以便于能够事先对故障进行预判，避免发生安全事故。
[0010]本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0011]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0012]图1是本发明提供的液压阀的故障诊断系统的方框图；
[0013]图2是混凝土栗车臂架系统的组成方框图。
[0014]附图标记说明
[0015]10 压力检测装置 20 故障诊断装置
[0016]21 接收器22 控制器
[0017]31 臂架栗32 臂架卸荷阀
[0018]33 比例阀34 平衡阀
[0019]35 臂架油缸
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图对本发明的【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发明，并不用于限制本发明。
[0021]图1是本发明提供的液压阀的故障诊断系统的方框图，其中，该液压阀控制油液至油缸的流动以驱动运行机构动作。如图1所示，本发明提供的故障诊断系统可以包括:压力检测装置10，用于检测油缸腔体中的压力；以及故障诊断装置20。
[0022]其中，故障诊断装置可以包括:接收器21，用于接收所述油缸的第一腔体中的压力Pa(];以及控制器22，用于:控制所述液压阀动作以向所述第一腔体补油；从开始向所述第一腔体补油计时起，经第一预设时间后，接收所述第一腔体中的压力Pal;如果P al减去P a(]所得到的压力差A P/j、于第一预设值，则确定所述液压阀发生故障。如此能够及时发现并处理液压阀的故障，进而能够避免发生安全事故。
[0023]另外，如果Pal减去Pa。所得到的压力差APa大于或等于所述第一预设值，则:所述接收器21还用于接收所述油缸的第二腔体中的压力Pb。，所述控制器22控制所述液压阀动作以向所述第二腔体补油；从开始向所述第二腔体补油计时起，经第二预设时间后，接收所述第二腔体中的压力Pbl;以及如果P bl减去P b(#得到的压力差A P b小于第二预设值，则确定所述液压阀发生故障。其中第一预设值与第二预设值可以相同，也可以不相同，根据实际情况确定。
[0024]在开始对液压阀进行故障诊断时，向所述第一腔体补油之前，接收器21可以接收所述油缸的第一腔体中的压力Pa(]和第二腔体中的压力P M’，控制器22将所述第一腔体中的压力Pa。和所述第二腔体中的压力P b。’与预设压力进行比较，并将其中压力小于所述预设压力的腔体定义为第一腔体。
[0025]在另一种实施方式中，在开始对液压阀进行故障诊断时，向所述第一腔体补油之前，接收器21可以接收所述油缸的第一腔体中的压力Pa。和第二腔体中的压力Pb。’，控制器22比较所述第一腔体中的压力Pa。与所述第二腔体中的压力Pb。’，并将压力小的腔体定义为所述第一腔体及将另一腔体定义为第二腔体。
[0026]其中，所述液压阀可为比例阀或换向阀，所述故障为比例阀的卡滞故障或换向阀的卡滞故障，但是本发明并不限制于此。
[0027]另外，故障诊断装置还可以包括报警装置，控制器22还用于当所述液压阀发生故障时控制所述报警装置报警。
[0028]所述油缸的腔体包括有杆腔和无杆腔，所述第一腔体为有杆腔和无杆腔中的一者，所述第二腔体为有杆腔和无杆腔中的另一者
[0029]本发明还提供一种液压阀的故障诊断系统，该故障诊断系统包括用于检测油缸腔体中的压力的压力检测装置，以及上述的故障诊断装置。
[0030]相应地，本发明还提供一种工程机械，所述工程机械包括上述故障诊断系统。
[0031]以下将参考图2通过【具体实施方式】来详细描述本发明，但是本发明并不限制于此。
[0032]图2所示实施例中，所述工程机械为混凝土栗车，混凝土栗车包括臂架系统以及上述故障诊断系统，图2所示是混凝土栗车臂架系统的组成方框图。如图2所示，混凝土栗车臂架系统可以包括:臂架栗31，用于提供压力油；臂架卸荷阀32，用于控制臂架系统油路是否建压；比例阀33，可以采用换向阀，用于控制臂架运动方向以及臂架运动速度；平衡阀34，起到锁止作用；臂架油缸35，通过臂架油缸的伸缩来控制臂架的展收。当控制臂架运动时，臂架卸荷阀32切换到建压位，高压油通过比例阀33之后，将平衡阀34顶开，高压油进入臂架油缸，以驱动油缸运动。当然，上述的比例阀33也可为换向阀。
[0033]下面以上述比例阀33作为液压阀为例来详细描述本发明，本实施例中，所述故障为比例阀的卡滞故障。
[0034]如果比例阀33未卡滞，在控制臂架动作时，来自臂架栗31的液压油经过比例阀33、平衡阀34之后进入臂架油缸35，使得臂架油缸中的压力产生变化；在停止动臂架时，由于平衡阀34的存在，液压油被锁在臂架油缸35内，臂架油缸35中的压力保持不变。
[0035]如果比例阀33出现卡滞故障，且在控制臂架停止动作时，比例阀33仍旧保持有一个开度，如果此时打开臂架卸荷阀32，则液压油会经过比例阀33，将平衡阀34顶开，进入到臂架油缸35内，而使得臂架油缸压力产生变化。如果比例阀33未出现卡滞故障，且在控制臂架动作时，比例阀33仍旧保持没有开度，即使此时打开臂架卸荷阀32，由于比例阀33闭合，液压油无法通过该比例阀33，因而不会进入油缸35内，此时臂架油缸压力变化将会小于某预定值。
[0036]基于上述分析，在混凝土栗车运行前可以进行自检，以对比例阀33进行故障诊断。具体过程如下文所述。
[0037]首先，通过人为或自动将臂架调整至特定状态(例如某个工作状态)，然后开启以下自检过程。
[0038]接收器21从压力检测装置10接收臂架油缸35的无杆腔中的压力Pa。和有杆腔中的压力Pb。’。控制器22输出例如一个电压信号，以打开臂架卸荷阀32，并且控制器22判断无杆腔中的压力PaD和有杆腔中的压力PbD’是否大于预设压力，例如但不限于30MPa ;如果无杆腔中的压力PaD大于30MPa，则控制比例阀33动作以向有杆腔补油，此时有杆腔为第一腔体；如果有杆腔中的压力PaD大于30MPa，则控制比例阀33动作以向无杆腔补油，此时无杆腔为第一腔体。一般而言，无杆腔和有杆腔中的一者的压力低于预设压力，另一者会高于预设压力。
[0039]然后，从补油开始，在第一预设时间&内，接收器21接收被补油的腔体中的压力，并计算与补油前该腔体的压力的差值A P，如果ΔΡ小于第一预设值APt，则确定比例阀33卡滞；如果△ P大于或等于第一预设值A Pt，则接收器21接收另一个腔体中的压力Pb。并且控制器22控制比例阀33动作以向该另一个腔体补油，即如果之前向有杆腔补油，则此时向无杆腔补油。
[0040]下一步，从向另一个腔体补油开始，在第二预设时间t2ft，接收器21接收被补油的腔体中的压力，并计算与补油前该腔体的压力的差值AP’，如果ΔΡ’小于第二预设值APt’，则确定比例阀33卡滞；如果ΔΡ’大于或等于第二预设值APt’，则确定比例阀33未出现卡滞故障。其中第一预设值APt和第二预设值APt’可以相同，也可以不同。
[0041]例如，在开启自检时，接收器21接收臂架油缸35的无杆腔中的压力Pa。和有杆腔中的压力Pb。’，且有杆腔中的压力Pb。’大于30MPa，控制器22控制比例阀33动作以向无杆腔补油；从向无杆腔补油开始，在经过第一预设时间&时，接收器21接收无杆腔中的压力Pal，并计算Pal与P a。之间的差值A P a，如果Δ P/j、于第一预设值Δ Pt，则确定比例阀33卡滞；如果△匕大于或等于第一预设值APt，则接收器21接收有杆腔中的压力Pb。并且控制器22控制比例阀33动作以向有杆腔补油；然后，从向由杆腔补油开始，在第二预设时间t2内，接收器21接收有杆腔中的压力Pbl，并计算Pbl与P b。之间的差值Δ P b，如果Δ Pb小于第二预设值APt’，则确定比例阀33卡滞；如果八匕大于或等于第二预设值APt’，则确定比例阀33未出现卡滞故障。
[0042]当确定比例阀33出现故障时，控制器22还可以控制报警装置进行报警。
[0043]其中，第一预设时间h可以与第二预设时间t 2相等。
[0044]相应地，本发明还提供一种液压阀的故障诊断方法，该液压阀控制油液至油缸的流动以驱动运行机构动作，该故障诊断方法包括:接收所述油缸的第一腔体中的压力PaD;控制所述液压阀动作以向所述第一腔体补油；从开始向所述第一腔体补油计时起，经第一预设时间后，接收所述第一腔体中的压力Pal;如果P al减去P a(]所得到的压力差A P a小于第一预设值，则确定所述液压阀发生故障。有关该方法的具体细节及益处与上述针对液压阀的故障诊断方法的细节及益处相同，于此不再赘述。
[0045]根据本发明能够在工程机械的臂架展开但还没有开始工作前，进行液压阀的故障诊断，以便能够在臂架工作前判断液压阀是否故障，进而能够及时提醒工作人员进行故障处理(例如清洗比例阀阀块)，避免导致安全事故的发生。而且，本发明采用了不受臂架振动冲击的影响的压力检测装置来检测油缸中的压力，并基于压力变化作判断故障的依据，判断结果快速而准确。
[0046]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0047]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0048]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【主权项】
1.一种液压阀的故障诊断装置，该液压阀控制油液至油缸的流动以驱动运行机构动作，其特征在于，该故障诊断装置包括: 接收器，用于接收所述油缸的第一腔体中的压力以及 控制器，用于: 控制所述液压阀动作以向所述第一腔体补油； 从开始向所述第一腔体补油计时起，经第一预设时间后，接收所述第一腔体中的压力Pal； 如果Pal减去P a。所得到的压力差△ P a小于第一预设值，则确定所述液压阀发生故障。2.根据权利要求1所述的故障诊断装置，其特征在于，如果Pal减去P a。所得到的压力差A Pa大于或等于所述第一预设值，则: 所述接收器还用于接收所述油缸的第二腔体中的压力PbD; 所述控制器还用于: 控制所述液压阀动作以向所述第二腔体补油； 从开始向所述第二腔体补油计时起，经第二预设时间后，接收所述第二腔体中的压力Pbl;以及 如果Pbl减去P b。所得到的压力差△ P b小于第二预设值，则确定所述液压阀发生故障。3.根据权利要求1所述的故障诊断装置，其特征在于，在向所述第一腔体补油之前， 所述接收器还用于接收所述油缸的第二腔体中的压力Pb。’ ； 所述控制器还用于将所述第一腔体中的压力PaD和所述第二腔体中的压力P bD’与预设压力进行比较，并将其中压力小于所述预设压力的腔体定义为第一腔体。4.根据权利要求1所述的故障诊断装置，其特征在于，在向所述第一腔体补油之前， 所述接收器还用于接收所述油缸的第二腔体中的压力PbD’ ； 所述控制器还用于比较所述第一腔体中的压力PaD与所述第二腔体中的压力P bD’，并将压力小的腔体定义为所述第一腔体及将另一腔体定义为第二腔体。5.根据权利要求1所述的故障诊断装置，其特征在于，所述液压阀为比例阀或换向阀，所述故障为所述比例阀的卡滞故障或换向阀的卡滞故障。6.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的故障诊断装置，其特征在于，所述故障诊断装置还包括报警装置，所述控制器还用于当所述液压阀发生故障时控制所述报警装置报警。7.一种液压阀的故障诊断系统，其特征在于，该故障诊断系统包括: 压力检测装置，用于检测油缸腔体中的压力；以及 权利要求1-6中任一项权利要求所述的故障诊断装置。8.—种工程机械，所述工程机械包括臂架系统，所述臂架系统包括臂架、驱动臂架运动的臂架油缸、臂架栗、以及设置于臂架栗与臂架油缸之间的换向阀或比例阀，其特征在于，所述工程机械还包括权利要求7所述的故障诊断系统，所述故障诊断系统用于诊断所述换向阀或比例阀的卡滞故障。9.一种液压阀的故障诊断方法，该液压阀控制油液至油缸的流动以驱动运行机构动作，其特征在于，该故障诊断方法包括: 接收所述油缸的第一腔体中的压力Pa。； 控制所述液压阀动作以向所述第一腔体补油； 从开始向所述第一腔体补油计时起，经第一预设时间后，接收所述第一腔体中的压力Pal； 如果Pal减去P a。所得到的压力差△ P a小于第一预设值，则确定所述液压阀发生故障。10.根据权利要求9所述的故障诊断方法，其特征在于，所述故障诊断方法还包括: 如果Pal减去P a。所得到的压力差△ P 3大于或等于所述第一预设值，则接收所述油缸的第二腔体中的压力Pb。； 控制所述液压阀动作以向所述第二腔体补油； 从开始向所述第二腔体补油计时起，经第二预设时间后，接收所述第二腔体中的压力Pbl;以及 如果Pbl减去P b。所得到的压力差△ P b小于第二预设值，则确定所述液压阀发生故障。11.根据权利要求9所述的故障诊断方法，其特征在于，所述方法还包括:在向所述第一腔体补油之前， 接收所述油缸的第二腔体中的压力Pb。’ ； 将所述第一腔体中的压力PaD和所述第二腔体中的压力Pb。’与预设压力进行比较，并将其中压力小于所述预设压力的腔体定义为第一腔体。12.根据权利要求9所述的故障诊断方法，其特征在于，在向所述第一腔体补油之前， 接收所述油缸的第二腔体中的压力Pb。’ ； 比较所述第一腔体中的压力PaD与所述第二腔体中的压力P bD’，并将压力小的腔体定义为所述第一腔体及将另一腔体定义为第二腔体。13.根据权利要求9-12中任一项权利要求所述的故障诊断方法，其特征在于，所述方法还包括:当所述液压阀发生故障时发出报警信号。
【文档编号】F15B19/00GK105987046SQ201510040615
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年1月27日
【发明人】万梁, 化世阳, 汪瑞良, 罗前星
【申请人】中联重科股份有限公司