换向阀单元动作特性检测方法及装置

摘要

本发明提供了换向阀单元动作特性检测方法及装置，换向阀单元动作特性检测方法包括以下步骤：（1）对换向阀的驱动线圈发出驱动其动作的驱动信号，并记录驱动信号发出的时间，测量线圈的电流随时间变化的数据；（2）对阀芯的位移和载荷进行测量得出阀芯位移和阀芯载荷分别关于时间变化的数据；（3）根据测得的数据分析得出换向阀的动作特性。通过对阀芯位移、线圈的电流变化及阀芯载荷进行检测得到阀芯的运动特性，通过对测得的运动特性进行分析得出换向阀各部件的故障情况并针对性的对换向阀进行维修，解决了现有技术中换向阀维修效率低的问题。

权利要求

1.换向阀单元动作特性检测方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）对换向阀的驱动线圈发出驱动其动作的驱动信号，并记录驱动信号发出的时间，测量线圈的电流随时间变化的数据；（2）对阀芯的位移和载荷进行测量得出阀芯位移和阀芯载荷分别关于时间变化的数据；（3）根据测得的数据分析得出换向阀的动作特性，步骤（2）中还需要对操作机构的动端位移进行测量得出动端位移关于时间变化的数据。

2.换向阀单元动作特性检测装置，其特征在于：包括用于测量阀芯位移的阀芯位移传感器和检测线圈电流变化的线圈检测单元，还包括用于设置在阀芯与线圈内的动铁之间以通过测量驱动阀芯的驱动力来测量阀芯载荷的压力传感器和用于采集分析线圈检测单元、位移传感器和压力传感器所测得的测量信号的数据采集处理模块，所述换向阀单元动作特性检测装置还包括用于测量操作机构动端位移的动端位移传感器。

3.根据权利要求2所述的换向阀单元动作特性检测装置，其特征在于：所述换向阀单元动作特性检测装置还包括用于与阀体相对固定的支座，支座上滑动装配有用于设置在阀芯与线圈的动铁之间的测量杆，测量杆两端分别为用于与动铁和阀芯顶压配合以使动铁通过测量杆驱动阀芯运动的动铁配合端和阀芯配合端，所述压力传感器设置在测量杆的动铁配合端或阀芯配合端上。

4.根据权利要求3所述的换向阀单元动作特性检测装置，其特征在于：所述阀芯位移传感器为用于设置在阀芯远离测量杆的一端并设置在阀体外侧的激光变位传感器。

5.根据权利要求3所述的换向阀单元动作特性检测装置，其特征在于：所述支座上设有供固定阀体和线圈的连接螺杆穿过的支座固定孔。

6.根据权利要求5所述的换向阀单元动作特性检测装置，其特征在于：所述支座包括支座本体和设置在支座本体沿所述测量杆的延伸方向两侧的支座支撑结构，所述支座支撑结构和支座本体上均设有所述支座固定孔，所述测量杆滑动装配在支座本体上。

7.根据权利要求3所述的换向阀单元动作特性检测装置，其特征在于：所述支座上穿装有保护套，所述保护套中设有与测量杆滑动配合的保护套孔以使测量杆滑动装配在支座上。

8.根据权利要求7所述的换向阀单元动作特性检测装置，其特征在于：所述保护套内孔壁上设有耐磨润滑层。

说明书

换向阀单元动作特性检测方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种换向阀单元动作特性检测方法及装置。

背景技术

[0002] 液压操作机构为GCB常规采用的一种操作机构形式，其具有外形紧凑，储能稳定，动作可靠性高等优点，如图2所示，液压机构总体可分为换向阀16、油泵单元18、操作缸单元19、储压器单元23四部分，通过换向阀16的换向控制使控制油路21分别与高压油路22、低压油路20连通，达到控制液压机构主活塞17进行分、合操作的功能。

[0003] 如图2所示，换向阀单元有阀体、阀芯1及分别位于阀体4两侧的分、合闸线圈（以下简称换向线圈）组成。当GCB需要进行操作时，相应的换向线圈2受电，换向线圈2内的动铁3推动换向阀的阀芯1运动，转换液压机构内油路油压，从而实现液压机构的分、合闸操作，其中换向线圈2和动铁3构成驱动部。

[0004] 换向阀的动作需要换向线圈在克服换向阀阀芯部油压差、阀芯密封部运动阻力的基础上向换向阀阀芯施加一定的驱动力，以确保换向阀阀芯能够可靠到达预定的密封位置，使操作机构动作油压得以顺畅建立。

[0005] 综上所述，在液压机构中，换向阀阀芯的动作特性是保证机构正常、稳定运行的核心因素，在操作机构的研发及日常的运转维护的过程中，能够直接、准确的获得换向阀阀芯的动作特性参数，将会为液压机构的持续性、系列性研发提供可靠的数据支持，对运行中液压机构的工作状态及稳定性进行准确诊断。但现有技术中大多只对阀芯的位移量进行测量，在换向阀出现故障时，仅仅依靠阀芯的位移数据无法准确判断换向阀故障位置，造成换向阀维修效率低的问题。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种换向阀单元动作特性检测方法，以解决现有技术中换向阀维修效率低的问题；另外，本发明的目的还在于提供一种换向阀单元动作特性检测装置。

[0007] 为实现上述目的，本发明的换向阀单元动作特性检测方法的技术方案是：

[0008] 换向阀单元动作特性检测方法包括以下步骤：（1）对换向阀的驱动线圈发出驱动其动作的驱动信号，并记录驱动信号发出的时间，测量线圈的电流随时间变化的数据；（2）对阀芯的位移和载荷进行测量得出阀芯位移和阀芯载荷分别关于时间变化的数据；（3）根据测得的数据分析得出换向阀的动作特性。

[0009] 本发明的有益效果是：通过对阀芯位移、线圈的电流变化及阀芯载荷进行检测得到阀芯的运动特性，通过对测得的运动特性进行分析得出换向阀各部件的故障情况并针对性的对换向阀进行维修，解决了现有技术中换向阀维修效率低的问题。

[0010] 进一步地，为了获得操作机构对阀芯动作的响应情况，步骤（2）中还需要对操作机构的动端位移进行测量得出动端位移关于时间变化的数据，通过检测操作机构动端的位移来判断动端对于换向阀阀芯动作的响应情况，判断操作机构的动端或换向阀与动端之间的管路是否出现故障。

[0011] 本发明的换向阀单元动作特性检测装置的技术方案是：

[0012] 换向阀单元动作特性检测装置包括用于测量阀芯位移的阀芯位移传感器和检测线圈电流变化的线圈检测单元，还包括用于设置在阀芯与线圈内的动铁之间以通过测量驱动阀芯的驱动力来测量阀芯载荷的压力传感器和用于采集分析线圈检测单元、位移传感器和压力传感器所测得的测量信号的数据采集处理模块。

[0013] 本发明的有益效果是：通过对阀芯位移、线圈的电流变化及阀芯载荷进行检测得到阀芯的运动特性，并且通过测量驱动阀芯的驱动力来间接的获得阀芯的运动载荷，通过对测得的运动特性进行分析得出换向阀各部件的故障情况，解决了现有技术中无法完整获得阀芯的运动特性的问题。

[0014] 进一步地，为了获得操作机构对阀芯动作的响应情况，所述换向阀单元动作特性检测装置还包括用于测量操作机构动端位移的动端位移传感器，通过检测操作机构动端的位移来判断动端对于换向阀阀芯动作的响应情况，判断动端或换向阀与动端之间的管路是否出现故障。

[0015] 进一步地，为了避免对阀芯的二次加工，所述换向阀单元动作特性检测装置还包括用于与阀体相对固定的支座，支座上滑动装配有用于设置在阀芯与线圈的动铁之间的测量杆，测量杆两端分别为用于与动铁和阀芯顶压配合以使动铁通过测量杆驱动阀芯运动的动铁配合端和阀芯配合端，所述压力传感器设置在测量杆的动铁配合端或阀芯配合端上，通过将设有压力传感器的测量杆设置在线圈和阀芯之间，避免对阀芯的二次加工。

[0016] 进一步地，为了降低位移测量单元的装配难度，所述阀芯位移传感器为用于设置在阀芯远离测量杆的一端并设置在阀体外侧的激光变位传感器，通过将阀芯位移传感器与阀芯之间的距离变化来间接地测量位移，同时将阀芯位移传感器设置在阀体的外侧，简化阀芯位移传感器的装配难度。

[0017] 进一步地，为了方便支座的固定，所述支座上设有供固定阀体和线圈的连接螺杆穿过的支座固定孔，通过原本设置在阀体上的连接螺杆将支座固定在固定阀体和线圈之间，便于支座的固定。

[0018] 进一步地，为了方便支座的加工，所述支座包括支座本体和设置在支座本体沿所述测量杆的延伸方向两侧的支座支撑结构，所述支座支撑结构和支座本体上均设有所述支座固定孔，所述测量杆滑动装配在支座本体上，通过将支座设置为分体结构，降低支座的加工难度。

[0019] 进一步地，为了提高测量精度，所述支座上穿装有保护套，所述保护套中设有与测量杆滑动配合的保护套孔以使测量杆滑动装配在支座上，通过保护套来对测量杆进行导向，增加测量杆导向段的长度，提高测量精度。

[0020] 进一步地，为了提高测量精度，所述保护套内孔壁上设有耐磨润滑层，避免保护套内孔与测量杆之间的摩擦力影响阀芯载荷的测量精度。

附图说明

[0021] 图1为现有技术中换向阀的结构示意图；

[0022] 图2为现有技术中操作机构工作原理示意图；

[0023] 图3为本发明的换向阀单元动作特性检测装置的具体实施例1的检测原理图；

[0024] 图4为本发明的换向阀单元动作特性检测装置的具体实施例1的测得的换向阀单元动作特性曲线图。

[0025] 图中：1、阀芯；2、换向线圈；3、动铁；4、阀体；5、测量杆；6、保护套；7、支撑套筒；8、支座；9、压力传感器；10、激光变位传感器；11、数据采集处理模块；12、连接螺母；13、连接螺杆；14、断路器主断口；15、光栅位移传感器；16、换向阀；17、主活塞；18、油泵单元；19、操作缸单元、20、低压油路；21、控制油路；22、高压油路；23、储压器单元。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

[0027] 本发明的换向阀单元动作特性检测装置的具体实施例1，如图3所示，本实施例中主要以该换向阀单元动作特性检测装置应用到检测液压操作机构中的换向阀单元的动作特性上，但不限定本发明的换向阀单元动作特性检测装置的应用领域，当然，在其他实施例中，该换向阀单元动作特性检测装置还可以用在其他滑阀类阀门的阀芯的动作特性检测上。

[0028] 换向阀单元动作特性检测装置包括设置在换向阀其中一侧的换向线圈2与换向阀的阀体4之间的支座8，支座8上设有与换向线圈2上的固定孔对应设置的支座固定孔，阀体4与换向线圈2的连接螺杆13穿过支座固定孔及换向线圈2上的固定孔，并与设置在换向线圈2远离阀体4的一侧的连接螺母12螺纹连接，使支座8固定在换向线圈2和阀体4之间。为了实现对阀芯1的运动载荷的测量，换向阀的动铁3与阀芯1之间设置有测量杆5，支座8上设有供测量杆5穿装的支座穿孔，测量杆5沿其滑动方向的两端分别为与动铁3顶压配合的动铁配合端和与阀芯1顶压配合的阀芯配合端，测量杆5的动铁配合端上设置有压力传感器9，当换向阀的换向线圈2通电之后驱动动铁3推动测量杆5运动，测量杆5然后推动阀芯1运动，本发明的换向阀单元动作特性检测装置还包括用于采集测量数据的数据采集处理模块11，通过数据采集处理模块11记录下阀芯1通电的时间及电流随时间的变化情况，并通过压力传感器9测得动铁3对测量杆5的推力随时间的变化情况，以便进行后续分析。

[0029] 本实施例中，为了提高阀芯载荷的测量精度，保证测量杆5的滑动方向的一致性，支座穿孔内还穿装有具有一定长度的保护套6，保护套6上设有在测量杆5滑动时与测量杆5滑动配合的保护套孔，保护套孔的孔壁上喷涂有耐磨、润滑涂层，避免额外的运动阻力影响到阀芯载荷的测量精度。

[0030] 换向阀单元动作特性检测装置还包括用于测量阀芯1位移的激光变位传感器10，在测试阀芯1的位移之前，先将阀体4上无需固定支座8的一侧上的换向线圈2拆除，使阀芯1的头端暴露在阀体4外，并在阀芯1的头端的一侧设置激光变位传感器10，使激光变位传感器10对准阀芯1的头端，在对阀芯1的载荷进行测量的过程中，通过测量阀芯1与激光变位传感器10的距离变化来间接的对阀芯1的位移进行测量，此时，通过数据采集处理模块11来收集阀芯位移随时间的变化数据，以进行后续分析。其中，激光变位传感器10构成用于测量阀芯位移的阀芯位移传感器。当然，在其他实施例中，阀芯位移传感器还可以是光栅尺或电涡流传感器。

[0031] 本实施例中，在测量杆5与阀芯1接触后并且在动铁3的驱动力超过阀芯1在阀体4内滑动阻力时，阀芯1开始滑动，在阀芯1相对阀体4静止和产生位移临界状态时，动铁3对测量杆5的驱动力即压力传感器9所测得的驱动力即为阀芯1在阀体4内的滑动载荷。当然，在其他实施例中，也可以根据阀芯1的加速度来判断阀芯1的滑动载荷。

[0032] 在阀芯1动作完成，换向阀相应的改变油路之后，断路器主断口14相应动作，为了测量断路器主断口14的动作特性来判断操作机构主断口是否故障或换向阀与操作机构主断口之间油路是否堵塞，因此，本实施例中，断路器的液压操作机构的主传动杆处还设有光栅位移传感器15以对主传动杆的位移参数进行测量，同时，数据采集处理模块11对光栅位移传感器15所测得的主传动杆位移随时间的变化数据，以进行后续分析，其中，断路器的液压操作机构的主传动杆构成操作机构的动端。当然，在其他实施例中，光栅位移传感器15可以设置在液压操作机构动端的任意位置。

[0033] 通过数据采集处理模块11对所测得的数据进行汇总，数据采集单元11所汇总的换向阀单元动作特性曲线如图4所示，图中曲线A为液压操作机构的主传动杆位移曲线，曲线B为换向阀的阀芯位移曲线，曲线C为换向阀的阀芯动作载荷曲线，曲线D为换向线圈通电时间曲线；通过与基准曲线图及参数的比对即可清晰了解液压操作机构的动作特性工况，具体的，将检测得到的换向阀动作特性曲线与正常运行时的标准动作特性曲线及设计参数进行比对，查找换向阀单元的疑似故障点，例如换向线圈2通流的瞬时与阀芯1开始动作的瞬时之间的时间间隔过长，则判断有可能是换向阀的阀芯1在动作开始时所承受的动作阻力超出了设计值，或者换向线圈2本身由于种种原因导致未能顺利地向换向阀的阀芯1输出推动力，如果出现上述情况则需要结合压力传感器9的输出值来判断故障点，如果输出值正常则初步认为换向线圈2发生故障，如果输出值过大则初步认为使换向阀的阀芯1位置处发生故障，按照上述步骤即可初步判断出换向阀的故障点，然后有针对性的对故障点的进行拆解、点检和维修。

[0034] 采用本发明的换向阀单元动作特性测量装置进行换向阀单元动作特性测量方法如下：在进行测量之前先将换向阀的阀体4两侧的换向线圈2拆除，然后将支座8和支撑套筒7安装在换向阀的阀体4的其中一侧，并将换向线圈2安装在换向阀的阀体4固定有支座8的一侧，使阀芯1的头端暴露在换向阀的阀体4之外，使阀芯1的头端正对激光变位传感器10，完成测量之前的准备工作。

[0035] 接着通过数据采集处理模块11向换向线圈2发出动作指令信号，并通过数据采集处理模块11在发出动作指令信号的瞬时开始数据采集，换向线圈2通电推动动铁3，进而推动阀芯1运动，通过压力传感器9和激光变位传感器10测得载荷数据和阀芯位移数据发送到数据采集处理模块11，并且数据采集处理模块11采集换向线圈2的电流变化情况，在阀芯1动作完成，换向阀相应的改变油路之后，断路器主断口14相应动作，并通过光栅位移传感器15将测得主传动杆的动端位移数据发送到数据采集处理模块11，得出换向阀的运动特性曲线图。

[0036] 上述采用本发明的换向阀单元动作特性测量装置进行的换向阀单元动作特性测量方法即为本发明的换向阀单元动作特性检测方法的具体实施例。

[0037] 本发明的换向阀单元动作特性测量装置的具体实施例2，与本发明的换向阀单元动作特性测量装置的具体实施例1的区别仅在于：阀芯位移测量单元也可以为设置在阀体内间隔套装在阀芯上电涡流位移传感器。

[0038] 本发明的换向阀单元动作特性测量装置的具体实施例3，与本发明的换向阀单元动作特性测量装置的具体实施例1的区别仅在于：压力传感器贴装在阀芯朝向动铁设置的端面上。