DD292052A5

DD292052A5 - DEVICE FOR MONITORING PRINTED EQUIPMENT

Info

Publication number: DD292052A5
Application number: DD33790090A
Authority: DD
Inventors: Bernd Leitholdt; Klaus-Peter Ploetner; Andreas Trabert
Original assignee: Tu Dresden,De; Hochschule Fuer Vehrkehrswesen,De
Priority date: 1990-02-16
Filing date: 1990-02-16
Publication date: 1991-07-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur UEberwachung von druckmittelbetriebenen Anlagen, insbesondere des technischen Zustandes von Hydraulikanlagen. Ziel ist es, in mobilen und stationaeren Hydraulikanlagen den Medienflusz und Mediendruck mit hoher Genauigkeit zu messen und eine Frueherkennung technischer Stoerungen und Ausfaelle zu ermoeglichen und ihre Ursachen festzustellen. Die Aufgabe besteht darin, unabhaengig von unbekannten oder schwankenden Medieneigenschaften, wie Viskositaet oder Dichte oder dem Zustand von Ventilen und Leitungen den Verschleisz- und Funktionszustand ohne Unterbrechung des Arbeitsprozesses zu erkennen. Geloest wird das dadurch, dasz ein oder mehrere Druckstromsensoren (7; 8) staendig oder periodisch in die Anlage zwischen Filter (2) und Druckstromerzeuger (3) sowie zwischen Druckstromerzeuger (3) und Wegeventil (5) eingebaut sind und ein direkter Abgriff durch Sensoren fuer die Druckmitteltemperatur * die Drehzahl des Druckstromerzeugers (10) und die Schalterstellung (11) des Wegeventiles (5) hinsichtlich des zeitlichen Verlaufes sowie von Maximal- und Minimalwerten erfolgt und die Meszsignale einem Rechner (12) zugefuehrt werden. Figur{Meszeinrichtung; Hydraulikanlage; OElbehaelter; Filter; Druckstromerzeuger; Druckbegrenzungsventil; Wegeventil; Sensor; Drehzahl; Temperatur; Schalter; Rechner; messen; steuern; Fehlerquelle; Schutzvorrichtung}The invention relates to a device for monitoring pressure-fluid-operated systems, in particular the technical condition of hydraulic systems. The aim is to measure media flow and media pressure in mobile and stationary hydraulic systems with high accuracy and to enable early detection of technical faults and failures and to determine their causes. The task is to recognize the state of wear and function without interrupting the working process, regardless of unknown or fluctuating media properties, such as viscosity or density or the condition of valves and lines. This is achieved by the fact that one or more pressure flow sensors (7; 8) are permanently or periodically built into the system between filter (2) and pressure generator (3) and between pressure generator (3) and directional control valve (5) and a direct tap by sensors for the pressure medium temperature * the speed of the pressure generator (10) and the switch position (11) of the directional control valve (5) with respect to the time course and of maximum and minimum values and the Meszsignale a computer (12) zugefuehrt. FIG {Meszeinrichtung; Hydraulic system; Oilcontainer; Filter; Pressure power generator; Pressure relief valve; Way valve; Sensor; Number of revolutions; Temperature; Counter; Calculator; measure up; control; Error source; Guard}

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Überwachung von druckmittelbetriebenen Anlagen, insbesondere des technischen Zustandes von Hydraulikanlagen für Landmaschinen,The invention relates to a device for monitoring fluid-pressure-operated systems, in particular the technical condition of hydraulic systems for agricultural machinery,

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Es ist eine Vielzahl technischer Lösungen von Hydraulikprüfgeräten bekannt, mit denen der technische Zustand der Anlagen bestimmt werden kann und Ursachen für Störungen zielgerichtet, basierend auf einer direkten oder indirekten Volumenstrommessung, bei definierten Prüfbedingungen ermittelt werden.There are a variety of technical solutions of hydraulic testing known, with which the technical condition of the equipment can be determined and causes of disturbances targeted, based on a direct or indirect flow measurement, are determined under defined test conditions.

So ist in der DD-PS '225172 ein Hydrotester beschrieben, mit dem die dynamische Prüfung stationär oder mobil eingesetzter Hydraulikanlagen durchführbar ist, um sowohl Einstell- als auch Schädigungswerte zu erfassen, wozu eino Kraft- bzw. Druckmeßvorrichtung für die Gewinnung der Meßsignale verwendet wird. Über die Auswertung des Druck-Zeit-Verlaufes bei stoßartiger Belastung der Hydraulikanlage, die dadurch erreicht wird, daß ein äußerlich unbelasteter Arbeitszylinder gegen seine Endlage ein- oder ausfährt, so daß das Druckbegrenzungsventil des Kreislaufes anspricht, sind verschiedene Aussagen zum komplexen Schädigungszustand dos Anlagenteiles möglich. Dabei wird ein Meßgeber zwischen Wegeventil und Arbeitszylinder angeordnet, da bei dieser Anordnung des Gebers spezielle Aussagen zur Dichtheit des Anlagenteiles zwischen Halteventil des Wegeventiles und Arbeitszylinder gewonnen werden können.For example, DD-PS '225172 describes a hydrotester with which the dynamic testing of stationary or mobile hydraulic systems can be carried out in order to detect both setting and damage values, for which a force or pressure measuring device is used for obtaining the measuring signals , About the evaluation of the pressure-time curve at jerky load of the hydraulic system, which is achieved by an externally unloaded working cylinder against its end position on or extends, so that the pressure relief valve of the circuit responds, various statements about the complex damage state dos part of the system are possible , In this case, a measuring sensor is arranged between the directional control valve and working cylinder, since in this arrangement of the encoder special statements can be obtained for tightness of the system part between the holding valve of the directional control valve and working cylinder.

Der Nachteil dieser Lösung ist eine ungenügende Meßgenauigkeit, insbesondere bei unbekannten oder schwankenden Eigenschaften des Hydrauliköles, wie Viskosität, Luftanteil, Dichte u.a., und der Elastizität der Hydraulikleitungen des Kreislaufes. Weiterhin ist aus der DE-OS 3128135 eine Einrichtung zum Prüfen de* Förderstromes an Antriebspumpen, speziell bei Pressen, bekannt, bei der über eine Messung der Zeit zum Ausfahren eines Zylinders auf den Zustand der Hydraulikpumpe zu schließen ist. Dazu ist ein Grenztaster vorgesehen, der mit einem auf eine vorgegebene Zeit eingestellten Zeitrelais elektrisch verbunden ist und nach Ablauf der Zeit über elektrische fernbetätigte Schaltventile die Antriebspumpe von den mit dem Druck aus dem Gewicht eines beweglichen Teiles der Presse belasteten Rückzugszylindern und -kolben der Presse trennt und der bis dahin erfolgte Rückhub als Maß für den Förderstrom dient.The disadvantage of this solution is an insufficient accuracy of measurement, especially with unknown or fluctuating properties of the hydraulic oil, such as viscosity, air content, density, etc., and the elasticity of the hydraulic lines of the circuit. Furthermore, from DE-OS 3128135 a device for checking de * flow to drive pumps, especially in presses, known in which to conclude by measuring the time to extend a cylinder on the state of the hydraulic pump. For this purpose, a limit switch is provided, which is electrically connected to a time relay set for a predetermined time and after the time elapsed via electrical remote control valves, the drive pump separates from the loaded with the pressure from the weight of a movable part of the press retraction cylinders and pistons of the press and the hitherto made return stroke serves as a measure of the flow rate.

Hier sind die Nachteile zu verzeichnen, daß diese Einrichtung ausschließlich an Pressen mit gewichtsbelasteten Zylindern anwendbar ist, der Zustand von Wege- und Druckventilen unberücksichtigt bleibt, so daß inneres Lecköl in diesen Baugruppen die Aussage wesentlich verfälschen kann und letztendlich der Belastungsdruck der Hydraulikpumpe unberücksichtigt bleibt, der jedoch einen maßgeblichen Einfluß auf die Höhe des inneren Lecköles der Pumpe hat.Here are the disadvantages to be noted that this device is applicable only to presses with weighted cylinders, the condition of directional and pressure valves is disregarded, so that inner leakage oil in these modules can significantly falsify the statement and ultimately the load pressure of the hydraulic pump is disregarded, which, however, has a significant influence on the height of the internal oil leakage of the pump.

Ferner haften allgemein den bekannten und beschriebenen Lösungen die Nachteile an, daß während des Arbeitsprozesses der Anlagen plötzlich auftretende Ausfälle nicht erkannt werden können und der Arbeitsprozeß für die Durchführung von Überprüfungen unterbrochen werden muß.Furthermore, the known and described solutions generally adhere to the disadvantages that sudden failures can not be detected during the work process of the plants and that the work process must be interrupted for carrying out checks.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung hat das Ziel, eine Einrichtung zur Überwachung von druckmittelbetriebenen Anlagen zu schaffen, mit der in unterschiedlichsten mobilden und stationären Hydraulikanlagen und Aggregaten der Medienfluß und Mediendruck mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann und eine Früherkennung technischer Störungen und Ausfälle und ihrer Ursachen möglich ist.The invention aims to provide a device for monitoring fluid-operated systems, with which in various mobile and stationary hydraulic systems and aggregates of media flow and media pressure can be measured with high accuracy and early detection of technical faults and failures and their causes is possible.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Überwachung von druckmittelbetriebenen Anlagen derart zu gestalten, daß der technische Zustund hinsichtlich Verschleiß und Funktion unabhängig von unbekannten oder schwankenden Medieneigenschaften, wie Viskosität, Dichte oder Luftanteil, dem Zustand der Ventile oder Hydraulikleitungen ohne Unterbrechung des Arbeitsprozesses erkannt werden kann.The invention has for its object to design a device for monitoring fluid-operated plants such that the technical condition regarding wear and function regardless of unknown or fluctuating media properties, such as viscosity, density or air content, the state of the valves or hydraulic lines without interrupting the work process can be recognized.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein oder mehrere Drucksensoren ständig oder periodisch in die Anlage zwischen Filter und Druckstromerzeuger sowie zwischen Druckstromerzeuger und Wegeventil eingebaut sind und ein direkterAccording to the invention the object is achieved in that one or more pressure sensors are permanently or periodically installed in the system between the filter and the pressure generator and between the pressure generator and the directional control valve and a direct

Abgriff durch Sensoren für die Druckmitteltemperatur, die Drehzahl des Druckstromerzeugers und die Schalterstellung des Wegeventiles hinsichtlich des zeitlichenVerlaufes sowie von Maximal- und Minimalwerten erfolgt und die Meßsignale einem Rechner zugeführt werden.Tap by sensors for the pressure medium temperature, the speed of the pressure generator and the switch position of the directional valve with respect to the temporal course as well as maximum and minimum values and the measurement signals are fed to a computer.

Dabei gestattet die Anordnung eines Drucksensors zwischen Filter und Druckstromerzeuger eine Prüfung der Dichtheit des Ansaugsystemes und Aussagen über den Zustand des Filters und die Anordnung eines Drucksensors zwischen Druckstromerzouger und Wegeventil die Prüfung der Funktion und des Schädigungszustandes dieser Bauteile sowie der Dichtheit des Anlagenteiles zwischen Druckstromerzeuger und Abtrieb.The arrangement of a pressure sensor between the filter and pressure generator allows a test of the tightness of the intake system and statements about the condition of the filter and the arrangement of a pressure sensor between Druckstromerzouger and directional control valve, the function and the damage condition of these components and the tightness of the system part between the pressure generator and output ,

Während des normalen Arbeitsprozesses der Anlage erfolgt so eine ständige Überwachung der Funktionsfähigkeit der Anlage durch den dauernden Vergleich von gemessenen Druckwerten mit aus den Betriebsbedingungen nach vorgegebenen Zusammenhängen berechenbaren Sollwerten, so daß eine lückenlose Überwachung gewährleiste', ist. Mit Hilfe dieser Einrichtung ist es beim automatischen Betrieb solcher Anlagen möglich, Ausfälle sofort zu erkennen und zur Vermeidung von Folgeschäden geeignete Gegenmaßnahmen einzuleiten. Des weiteren gestattet eine zielgerichtete, rechnergestützte Auswertung der Ergebnisse der ständig durchgeführten Grenzwertvergleiche Aussagen zum komplexen Verschleiß- und Schädigungszustand. Bei erkannten Abweichungen wird mit der gleichen Geberanordnung während technologisch bedingter Stillstandszeiten automatisiert oder von Hand gesteuert ein im Rechner implementierter Prüfalgorithmus abgearbeitet. Damit können fehlerhafte Baugruppen lokalisiert werden bzw. die Aussagen der permanenten Überwachung derart präzisiert werden, daß eine zielgerichtete Fehlersuche mit externen Mitteln, wie z. B. der Volumenstrommessung, möglich wird. Die erfindungsgemSße Lösung ist eine wesentliche Voraussetzung für die Einbindung druckmittelbetriebener Anlagen in Steuer- und Regelkreise sowie den bedienerlosen Betrieb der Finalprodukte.During the normal working process of the system, a continuous monitoring of the functioning of the system is thus carried out by the continuous comparison of measured pressure values with desired values which can be calculated from the operating conditions according to predetermined relationships, so that complete monitoring is ensured. With the help of this device, it is possible in the automatic operation of such systems to detect failures immediately and to initiate appropriate countermeasures to avoid consequential damage. Furthermore, a targeted, computer-aided evaluation of the results of the constantly performed limit value comparisons allows statements on the complex state of wear and damage. If deviations are detected, a test algorithm implemented in the computer is processed with the same encoder arrangement during technologically determined standstill times in an automated or manually controlled manner. This faulty modules can be located or the statements of permanent monitoring are specified so that a targeted troubleshooting with external means such. B. the volume flow measurement is possible. The solution according to the invention is an essential prerequisite for the integration of pressure-medium-operated systems into control and regulating circuits as well as the unmanned operation of the final products.

AusführungsbeltplelAusführungsbeltplel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung ist ein schematisches Schaltbild der Überwachungseinrichtung dargestellt.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing, a schematic diagram of the monitoring device is shown.

Die Hydraulikanlage einer Arbeitsmaschine, beispielsweise einer Landmaschine, besteht aus einem Ölbehälter 1, einem Filter 2, einem Druckstromerzeuger 3, einem Druckbegrenzungsventil 4, einem Wegeventil 5 und einem hydraulischen Verbraucher 6 in Form eines linearen oder rotatorischen AbtriebesThe hydraulic system of a working machine, such as an agricultural machine, consists of an oil reservoir 1, a filter 2, a pressure generator 3, a pressure relief valve 4, a directional control valve 5 and a hydraulic consumer 6 in the form of a linear or rotary output

Zwischen dem Filter 2 und dein DrJ^stromerzeuger 3 sowie zwischen dem Druckstromerzeuger 3 und dem Wegeventil 4 sind ständig installierte, bekannte Drucksensoren 7; 8 angeordnet. Außerdem können weitere Sensoren vorgesehen werden, die einen direkten Abgriff an zusätzlichen Meßstellen vornehmen, wie der Sensor zur Bestimmung der Druckmitteltemperatur 9, der Sensor zur Drehzahlermittlung 10 des Druckstromerzeugers 3 und der Sensor zum Erfassen der Schalterstellung 11 des Wegeventiles 4. Die während des Betriebes der Hydraulikanlage durch den Medienfluß vom Ölbehälter 1 zum Verbraucher 6 oder umgekehrt an den Meßstellen aufgetretenen und erfaßten Werte werden einem auf der Arbeitsmaschine vorhandenen Rechner 12 (Bordcomputer) zugeführt. Hier werden die permanent gemessenen Ergebnisse mit über die zugeordneten Werte von Temperatur und Drehzahl für die durch die Schalterstellung des Wegeventiles 4 charakterisierten verschiedenen Arbeitsstufen der Hydraulikanlage berechenbaren Drucksollwerten verglichen. Aus diesem Vergleich mit bekannten Grenzwerten für die Differenz aus gemessenem Druck und berechnetem Drucksollwert können Aussagen zu Funktion und Schädigungszustand von Filter 2, Druckstromerzeuger 3, Wegeventil 5 einschließlich Druckbegrenzungsventil 4 und Verbraucher 6 sowie zur Dichtheit der gesamten Hydraulikanlage abgeleitet werden. Bei erkannten grenzwertüberschreitenden Abweichungen sind aus dem Druck-Zeit-Verlauf eines gesamten Arbeitszyklus durch Verknüpfung der Aussagen der an sich bekannten Diagnoseverfahren genaue und sichere Angaben zum Schädigungszustand herleitbar, da verschiedene Fehlereinflüsse bzw. unbekannte Größen, wie Viskosität oder Luftanteil, eliminiert werden können.Between the filter 2 and your DrJ ^ power generator 3 and between the pressure flow generator 3 and the directional control valve 4 are permanently installed, known pressure sensors 7; 8 arranged. In addition, other sensors can be provided which make a direct tap on additional measuring points, such as the sensor for determining the pressure medium temperature 9, the sensor for speed detection 10 of the pressure generator 3 and the sensor for detecting the switch position 11 of the directional control valve 4. The during operation of the Hydraulic system by the media flow from the oil reservoir 1 to the consumer 6 or vice versa occurred at the measuring points and detected values are supplied to a computer 12 present on the machine (on-board computer). Here, the permanently measured results are compared with the pressure values to be calculated via the assigned values of temperature and speed for the various work stages of the hydraulic system characterized by the switch position of the directional control valve 4. From this comparison with known limits for the difference between the measured pressure and the calculated pressure setpoint, statements on the function and damage status of filter 2, pressure generator 3, directional control valve 5 including pressure relief valve 4 and consumer 6 and the tightness of the entire hydraulic system can be derived. When cross-border deviations are detected, precise and reliable information on the damage state can be deduced from the pressure-time curve of an entire work cycle by linking the statements of the known diagnostic methods, since different error influences or unknown variables, such as viscosity or air content, can be eliminated.

Claims

Device for monitoring fluid-operated systems, in particular the technical state of stationary or mobile systems with linear or rotary output, characterized in that one or more pressure sensors (7, 8) constantly or periodically in the system between the filter (2) and pressure generator ( 3) and between the pressure generator (3) and directional control valve (4) are installed and a direct tap by sensors for Druck.mitteltemperatur (9), the speed of the pressure generator (3) and the switch position (11) of the directional control valve (4) with respect temporal course as well as maximum and minimum values and the measurement signals are fed to a computer (12).

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