所有的液壓泵都會在靜流量的基礎(chǔ)上產(chǎn)生周期性的液壓波動。這種波動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。這種流量波動會產(chǎn)生沿著系統(tǒng)傳播的壓力波,造成系統(tǒng)元件的振動和噪音。這種周期性的振動也會反映出液壓泵的特性及運行狀況,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)驗監(jiān)測、振動監(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)測方法僅使用一個在線壓力傳感器和一個在線光學(xué)傳感計,可以提供泵的實時健康狀況,在對泵的可靠性要求高的領(lǐng)域有可觀的潛在市場價值。

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完好的新泵進行測試,得到泵源流量波的波譜;然后再新泵的出油口利用一個壓力傳感器進行壓力波的測量,根據(jù)公式(1),可以得到與新泵相同型號的所有泵的泵源阻抗。之后在需要被監(jiān)測的正在實際使用中的泵的出油口的相同位置放置一個位移傳感器,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產(chǎn)生變化,再根據(jù)公式(1),利用之前計算出來的泵的阻抗,計算出被監(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算出的新泵的泵源流量波進行減法運算,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)測泵健康狀況的實驗選取兩個液壓泵作為被測試泵,一個是沒有任何損傷的新泵,一個由于氣穴現(xiàn)象造成了配流盤的損傷。不同的損傷對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。對于葉片泵配流盤上的氣穴損傷,根據(jù)經(jīng)驗使用一種簡單的算法進行判斷,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時監(jiān)測,在工作設(shè)備上只需要安裝一個壓力傳感器和一個光學(xué)傳感器,不需要被測系統(tǒng)停機拆卸等影響設(shè)備效率的操作,保證了設(shè)備的連續(xù)運轉(zhuǎn),可用于停機會造成較大損失的系統(tǒng)中泵的狀況監(jiān)測。

再者,對于泵的可靠性要求極高的應(yīng)用,如飛機的燃油供應(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明顯影響泵的工作效率、性能,但是會造成系統(tǒng)污染度的增加和損傷的加速擴大,而普通的檢測方法無法檢測到這種早期的損傷。