用虚拟仪器对液压系统运行状态进行监测
在液压传动中,对液压系统需要监测的项目有:压力、流量、温度等,其中最重要的参数是压力和流量;系统的输出一般是位移、力和速度,当压力过高、油温过高、液面过低、滤网堵塞等异常状态出现时系统要报警。基于虚拟仪器技术的液压系统状态监测装置就是根据系统实际运行需要监测液压设备运行过程中各物理参量的变化,以确保系统的正常运行;也可用于故障诊断,以发生故障后系统的输出信息与正常运行的状态进行比较,找出故障的原因和发生的部位。
下面以液压系统中油温的监测为例说明基于虚拟仪器技术的液压系统状态监测装置的设计思想和方法。油温的变化将直接影响到油液粘度的大小,从而使泄漏、容积效率受到影响。油温太低,油液粘度太大,系统难以启动;油温过高,粘度下降,引起泄漏,影响系统性能。此状态监测装置能对温度等一系列参量实时监测,保证系统正常运行。
1)油温监测装置的设计要求和组成。通过传感器对油温的变化情况进行实时采集,并对采集的数据进行统计分析,当油温高出警戒线时,给出报警信号。根据实际情况可以实时调整采样时间和报警上下限。该装置的硬件配置有计算机、数据采集卡和温度传感器等;软件开发平台为Lab VIEW for Windows。图1是组成液压系统油温监测装置的方框图。
2)油温监测装置。利用Lab VIEW软件开发平台设计的油温监测装置具有以下功能:
系统控制:确定信号采集,采样时间,调整报警的上下限温度值;
数据分析:对读入的数据进行处理,如求平均值等;
系统监测:可以显示系统内油温的瞬时值和温度随时间的变化曲线,当温度到达极值时,发出报警信号,这时加热器或冷却器开始工作,使系统回到正常工作状态。
该软面板用于设置输入数值和观察输出量,用于模仿真实仪器的前面板。每个程序软面板都对应着一段框图程序,相当于传统程序的原代码。框图程序由节点、端口、图框和连线构成,框图中的部件可以看成是程序的节点,如循环控制、事件控制和算术功能等,部件之间用连线连接,来确定数据流向。通过工具、控制、功能这三类模板,可以十分方便的创建框图程序。
选择不同种类的传感器,进行相应的软面板设计,就能实现液压系统中的压力、流量等其他信号的监测,再把具有不同监测功能的软面板连接起来,就组成了一个液压系统的状态检测系统。
虚拟仪器技术的优势在于,它所实现的测量仪器的功能可以由用户根据需要自行设计软件来定义或扩展,而不是以往只能由厂家事先定义且固定不可变更。利用虚拟仪器技术实现液压系统状态监测,构成简单,功能齐全,用户根据自己的需要,随时修改软面板的设计,周期短,维护调试方便。因为虚拟仪器可与计算机同步发展,与网络及其他周边设备互联,可以相信,虚拟仪器技术在测量、测试、状态监测、故障诊断等方面的应用会越来越广泛。
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