[发明专利]一种分布式控制体体积温升模型的航空液压泵故障诊断方法

摘要

本发明公开了一种分布式控制体体积温升模型的航空液压泵故障诊断方法，该方法选取航空液压泵的柱塞泵吸油口，排油口，回油口和壳体温度作为故障诊断的特征量，采集以上特征量形成液压泵故障诊断的数据序列；考察其温度变化，实现液压泵的故障诊断。

主权项

一种分布式控制体体积温升模型的航空液压泵故障诊断方法，包括以下几个步骤：步骤一、测量液压油的属性，包括测量液压油的比热容、密度和体膨胀系数；步骤二、确定柱塞泵的基本参数和实际尺寸，包括测量柱塞泵的缸体柱塞孔直径、柱塞直径、斜盘和滑靴的摩擦系数；步骤三、分别获得液压泵的进油口温度Ti、排油口温度To、回油口温度信息Td和壳体的温度信息Tw；在回油口中设置流量计，测量泵的回油流量Qod，在排油口测量柱塞泵的压强Po；步骤四、将步骤一至步骤三中测量出的柱塞泵参数，代入柱塞泵的温度模型，计算出柱塞泵的进油口，排油口、回油口和壳体理论温度，并且对柱塞泵的温度模型中的参数进行修正；其中，温度模型具体为：(1)吸油控制体积热方程dTidt=1cPmi[ρQiocp(To-Ti)+ρDωcp(Tin-Ti)+kAi(Tc-Ti)+ρQdicp(Td-Ti)+Σi=1ZiPifAμSif+TiαPVidPidt]---(1)]]>式(1)中，Ti代表进油口温度，cP代表液压油的比热容，mi代表吸油控制体积的质量，ρ代表液压油的密度，Qio代表排油控制体积流入吸油控制体积的流体，To代表排油口的温度，D代表柱塞泵的排量，ω代表柱塞泵的角转速，Tin代表进入吸油控制体积的油的温度，k代表流体和固体对流换热系数，Ai代表吸油控制体积和缸体的接触面积，Tc代表缸体控制体积的温度，Td代表回油控制体积的温度，Qdi代表排油控制体积流入回油控制体积的流体体积，αP代表流体的膨胀系数，Vi代表吸油控制体积，Pi代表吸油控制体积的压强，Zi代表在输入控制体积的柱塞数，A代表柱塞对缸体的接触面积，μ代表柱塞和缸体的摩擦系数，Sif代表柱塞与缸体的相对滑动的距离；(2)排油控制体积方程dTodt=1cPmo[ρωD(cP(To-Ti)+(1-αP(To+Ti)2)v(Po-Pi))+Σi=1Z0PifAμSif+kAo(Tc-To)+ToαoVodPodt]---(2)]]>在式(2)中，mo代表排油控制体积的质量，v代表体积比，Po代表排油口测量柱塞泵的压强，Ao代表排油控制体积和缸体的接触面积，Vo代表排油控制体积，Zo代表在输出控制体积的柱塞数；(3)缸体控制体积方程dTcdt=1ccmc[kAi(Ti-Tc)+kAo(To-Tc)+kAd(Td-Tc)+Σi=1NPifAμSif+Wcloss]---(3)]]>式(3)中，mc代表缸体控制体积的质量，Ad代表回油控制体积和缸体的接触面积，N代表柱塞缸的柱塞数，Wcloss代表在缸体内因为小孔节流生成的热，cc代表缸体控制体积的比热容；(4)回油控制体积方程dTddt=1cPmd[ρQd(cp(To-Td)+(1-αp(Td+To)2)v(Po-Pd))+kAdw(Tw-Td)+kAd(Tc-Td)+Σi=1NPifAμSif+Wdloss+TdαPVddPddt]---(4)]]>式中，md代表回油控制体积的质量，Ad代表回油控制体积和缸体的接触面积，Adw代表回油控制体积和壳体的接触面积，Vd代表回油控制体积，Qd代表回油流体体积，Pd代表排油控制体积的压强，Wdloss代表在回油控制体积内因为小孔节流损失生成的热；(5)壳体控制体积方程：dTwdt=1ccmw[kAdw(Td-Tw)+kfAw(Ts-Tw)]---(5)]]>式(5)中，mw代表壳体控制体积的质量，kf代表空气和固体对流换热系数，Aw代表柱塞泵壳体与空气的接触面积；Ts代表空气的温度；步骤五、利用压力和回油流量参数，结合步骤四修正过后的柱塞泵温度模型，计算出理论温度，将实际的测量的温度与理论计算值比较，从而确定柱塞泵的故障点和故障模式；将各控制体积实测温度数据进油口温度Ti，出油口温度To，回油口温度Td和壳体温度Tw与理论计算的进油口温度T′i，出油口温度T′o，回油口温度T′d和壳体温度T′w进行比较，得到温差ΔTi,ΔTo,ΔTd,ΔTw，如果其中有任何一部分的温差超出阈值ΔT，则进入故障诊断模式，对柱塞泵进行故障诊断；如果吸油口温差ΔTi和排油口温差ΔTo同时超过阈值ΔT，而回油流量Qod没有变化，判断为缸体配流盘磨损；吸油口温差ΔTi、排油口温差ΔTo、回油口温差ΔTd和回油流量Qod同时增大，判断为缸体柱塞磨损；回油口温差ΔTd增大，而回油流量Qod没有变化，判断为滑靴斜盘磨损。