專利名稱：舞臺驅動應用的液壓系統自動診斷系統的制作方法
技術領域：
本發明專利涉及一種舞臺驅動應用的液壓系統的檢測、診斷裝置，能自動檢測液壓系統內各回路的壓力、流量參數并迅速判斷故障所在位置和類型，并給出相應的維修指 導。
背景技術：
隨著人民群眾生活水平的不斷提高，人們對舞臺演出的藝術效果也有了更高的追 求，這種背景下，為了豐富舞臺演出效果，能夠提供舞臺升降、旋轉效果的液壓系統得到越 來越廣泛的應用。相對于絲杠螺母副、鋼絲繩、齒輪齒條等純驅動形式，液壓系統的優點是 對基坑深度要求低，運行平穩，無需減速機構即可提供大升力，但于此同時也存在一定的不 足一一發生故障時診斷困難，耗時費力。液壓系統出現故障時首先要進行必要的測量，最 關鍵的參數是壓力和流量，測量時需要用到壓力表、流量計。首先測量相關回路輸入端的壓 力、流量參數，再根據系統邏輯結構和流體力學知識計算得出各段分支路中應有的理論壓 力和流量。然后結合故障現象，根據經驗判斷出若干個潛在的故障模式，再針對每個潛在故 障模式進一步的測量。此時為了得到更多的數據來支持經驗判斷，往往要對相關回路的多 個點進行測量，這就需要多次安裝壓力表或流量計，而壓力表和流量計都是介入式測量，安 裝費時費力，有時甚至需要多次開放系統、排干液壓油、排查、再加注液壓油、試運等。綜上所述，傳統的診斷方法需要有經驗的維修人員多次測量、甚至多次開放系統 才能診斷出具體的故障類型和位置。這個過程中人力、物力消耗大，更主要的是維修時間存 在著極大的不確定性。而隨著舞臺藝術表演的日益發展、競爭日趨激烈，這種不確定性無疑 將阻礙舞臺液壓系統的推廣和發展。
發明內容
為了克服液壓系統故障不易排查的問題，本發明專利構建一個傳感器_單片機測 試系統，在不開放液壓系統的情況下，通過預裝在各回路的傳感器實時讀取各回路內部的 壓力、流量數據，再應用單片機技術處理得到的數據，自動判斷出故障類型以及故障位置， 第一時間為維修人員提供指導，從而減少維修的時間，為舞臺演出提供更可靠的保障。本發明專利解決該問題采用的技術方案是在液壓系統回路內部預裝液體壓力、 流量傳感器(或使用內置壓力或/和流量傳感器的液壓元器件數量為1件/2件)，通過接 線將傳感器偵測到的數值實時傳遞給外部的單片機，并同時將數據存儲在Flash存儲器中 供調用。單片機內部診斷程序是根據液壓系統的物理結構編制的，不同的液壓系統對應不 同的診斷程序，整個程序能完整的模擬液體壓力、方向、流量在液壓系統內的變化方程。當 給定一組輸入數據時(如液壓泵輸出壓力、電磁閥位置、節流閥的開度)單片機就能夠計算 出各個回路理論的壓力值和流量值(如執行端液壓缸進口壓力、流量)，再將理論值和傳感 器傳回的實時監測值比對，發現偏差超出設計范圍時視作異常，并將差值通過LED屏(或液 晶顯示器)顯示出來。維修人員看到差值后可檢索預先編制的錯誤代碼手冊，很快得到相應的潛在故障模式、檢查方法以及針對性的維修指導，從而大大簡化了診斷、維修過程。本發明專利的有益效果是利用傳感器、單片機技術實現了液壓系統無損故障診斷、報警，通過顯示屏第一時間給出維修指導，提高了診斷速度和維修針對性，縮短了故障 解決時間，為舞臺表演提供有力保障。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是液壓原理圖以及監測點位置描述。圖1中1.雙聯油泵2.泄壓閥A 3.換向閥A 4.換向閥B 5.換向閥C 6.換 向閥D 7.換向閥E8.調速閥A 9.調速閥B 10.調速閥C 11.調速閥D 12.單向閥 A 13.單向閥B 14.單向閥C 15.單向閥D 16.單向閥E 17.單向閥F 18.單向閥 G 19.單向閥H 20.泄壓閥B 21.大流量泵 22.單向閥I 23.單向閥J 24.換向閥 F 25.換向閥G 26.泄壓閥C 27.換向閥H 28.泄壓閥D 29.過濾網 30.液壓缸A 31.液壓缸B 32.液壓缸C 33.液壓缸D。
具體實施例方式舞臺升降時舞臺上升時，電磁鐵YA6得電，升降回路升壓，大流量泵21輸出的液 壓油分別通過換向閥4 7再經四個單向閥12 15進入四個液壓缸無桿腔，產生推力，克 服舞臺重量和導軌副摩擦推動舞臺上升。因液壓缸尺寸較大，舞臺上升速度較慢，為減少液 壓元件的數量，保障系統的可靠性，不設置調速元件而采取由油泵和液壓缸尺寸予以直接 保證的設計方案；當舞臺停止上升或到達最大行程時，電磁鐵YA6失電，換向閥25處于左 位，主回路卸壓。由于單向閥12 15鎖死，舞臺停止在鎖死位置；舞臺下降時，電磁鐵YA5、 YA6得電，系統控制回路升壓，高壓油進入單向閥12 15的先導控制閥，將液控單向閥打 開，同時YA1-YA4得電，換向閥4-7接油箱，舞臺依靠自重下降。下降速度可由調速閥8 11調定。舞臺旋轉時考慮到施工現場場地有限，為節約空間，提高效率，舞臺液壓系統普 遍采用了雙聯式油泵。大流量泵用于驅動舞臺升降，小流量泵用于驅動液壓馬達帶動舞臺 旋轉。兩種運動可以獨立控制，互不干涉。油泵啟動時，通過換向閥27卸壓；需要控制舞臺 正向旋轉時，電磁鐵YA9、YA7得電，換向閥24處于左位。高壓油經閥24進入液壓馬達驅 動其回轉，通過馬達輸出軸齒輪與齒圈傳遞舞臺以驅動力矩。若YA9、YA7得電，則馬達驅 動舞臺反轉。單向閥22、23和泄壓閥26組成液壓馬達過載保護回路。平衡控制為使四 個液壓缸產生相同的推力，系統中采用四個單向閥16 19將四條支路隔離開，然后用一個 泄壓閥20進行壓力控制，保證各支路設定壓力相同。由于系統龐大，僅選取液壓缸30所在 的回路來說明。在該回路內的12個點預裝壓力傳感器和流量傳感器，并分別編號為PSa， Psb. . . PSl,FSa,FSb FSl，并將此24個傳感器接通到單片機相應的管腳，讀取測量值。當 電磁鐵YA6得電，系統開始驅動舞臺上升時，PSa的壓力值即為液壓泵輸出值，FSa為液壓泵 輸出流量。下面模擬上升過程中傳感器讀數異常來說明潛在故障模式的分析過程若測得PSb值遠小于PSa，且其他監測點壓力值鈞接近PSb，則可判定換向閥24存在故障，首先建議檢查電磁鐵YA6的接線，如接線無異常，建議整體更換換向閥24 ；若 PSd f的值相等，PSg 1的值相等，且PSd遠小于PSg，則可判定換向閥4存在故障，未能 完全換向，建議首先檢查換向閥4的電磁鐵接線或更換換向閥；若d、e、f檢測點的流量值 FSd f明顯小于FSg 1，且液壓缸30升起速度慢，則可判定監測點c和監測點f之間的 回路存在堵塞，可首先建議檢查液壓油箱過濾網，如有污物及時更換濾網，之后排查容易發 生此類故障的單向閥12，嘗試往復升降，如仍不能排除，建議打開系統檢查、更換單向閥。若 各監測點壓力值正常(都等于PSa)，但流量FSf明顯小于FSe，液壓缸30抬升速度較其他 液壓缸慢，則可判定單向閥12發生滲漏，建議檢查單向閥接口是否有液壓油滲出，如有請及時封堵。若FSa，FSb流量較大，FSc 12流量鈞為負，且壓力PSa 1鈞迅速下降，則可 判定為系統過載，過載保護泄壓閥29已經自動開啟。建議檢查舞臺負載是否超重或偏壓。 以此類推，通過單片機比對，將比對結果生成錯誤代碼，再由LED界面將錯誤代碼顯示給操 作者。可以通過錯誤代碼手冊將各種異常情況歸類，方便檢索，提供相應的快速診斷檢修指 導，維修人員將在錯誤代碼手冊中查找到相應的解釋和處理意見，實現舞臺液壓系統的故 障快速診斷維修。
權利要求
一種舞臺應用的液壓驅動系統故障自動診斷系統，其特征是采用傳感器技術測量液壓系統內部壓力或流量值，通過接線實時傳遞給單片機，對比理論值后由LED顯示差值。
2.根據權利要求1所述的一種舞臺應用的液壓驅動系統故障診斷系統，其特征是用 傳感器技術測量液壓系統內部壓力或流量值，是指在液壓回路內預置壓力傳感器或流量傳 感器。
3.根據權利要求1或2所述的一種舞臺應用的液壓驅動系統故障診斷系統，其特征是 液壓元器件內置壓力傳感器或/和流量傳感器。
4.根據權利要求1或3所述的一種舞臺應用的液壓驅動系統故障診斷系統，其特征是 液壓元器件內置壓力或/和流量傳感器的數量為1個/2個。
5.根據權利要求1所述的一種舞臺應用的液壓驅動系統故障自動診斷系統，其特征 是壓力或流量傳感器將測得的值轉化為模擬電壓值返回給單片機。
6.根據權利要求1所述的一種舞臺應用的液壓驅動系統故障自動診斷系統，其特征 是單片機讀取Flash存儲器中的理論值用于同實測值比較。
全文摘要
舞臺驅動應用的液壓系統自動診斷系統，一種能夠自動診斷舞臺液壓驅動系統故障的傳感器-單片機系統。他采用壓力、流量傳感器采集液壓系統內各回路、支路的物理參數，參數交由單片機處理后得出故障代碼，通過人機交互界面指示維修者故障類型和位置并給出維修建議。
文檔編號F15B19/00GK101865181SQ20101021128
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月29日 優先權日2010年6月29日
發明者杜懷昌, 王楠, 王鴻濤, 董躍 申請人:中國傳媒大學