基于流体噪声和机械噪声特征的高速开关阀故障识别方法技术

本发明专利技术提出一种基于流体噪声和机械噪声特征的高速开关阀故障识别方法，可实现高速开关阀在液压系统中工作时故障的识别，首先使用PWM波驱动高速开关阀，通过放置于高速开关阀侧面的声压传感器测量高速开关阀的时域声压信号，该时域声压信号包含了机械噪声和流体噪声的特征。通过比较理论的时域声压信号和待测高速开关阀的时域声压信号的最大值点、极大值点出现的时刻以及最大值点、极大值点的大小来判断高速开关阀内部是否发生故障；本发明专利技术可根据高速开关阀在液压系统中工作时内部部件运动产生的机械噪声和流体噪声的时域声压特征来进行故障识别，并可分析故障的原因，提高故障识别效率。障识别效率。障识别效率。

【技术实现步骤摘要】
基于流体噪声和机械噪声特征的高速开关阀故障识别方法


[0001]本专利技术涉及高速开关阀故障识别
，尤其是基于流体噪声和机械噪声特征的高速开关阀故障识别方法。

技术介绍

[0002]高速开关阀因其体积小、成本低、控制灵活等特点，在很多领域都有广泛运用。高速开关阀在无故障工作时只有全开和全关两种状态，通过高频PWM信号驱动，高速开关阀的阀芯快速启闭，以此来实现对流量的控制。高速开关阀在实际使用中通常与阀块相连，布置于液压系统中。在液压系统中，由于油液的存在，导致阀芯的运动状态会发生变化，出现卡死或卡滞现象，使高速开关阀无法正常启闭或无法跟上驱动型号的频率。现有的技术还未实现高速开关阀在液压系统中的故障诊断，因为在高速开关阀体积小，阀芯被油液包围，难以通过直接安装位移传感器等方法对高速开关阀的阀芯位移进行的测量，从而来判断是否出现故障。
[0003]高速开关阀阀芯快速启闭的过程中不可避免会产生机械噪声和流体噪声，机械噪声主要来源于高速开关阀内部可动部件和固定部件之间的机械碰撞，流体噪声主要来源于阀芯运动造成的阀腔容积变化带来的流体压力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于流体噪声和机械噪声特征的高速开关阀故障识别方法，其特征在于：所述方法包括流体噪声和机械噪声的时域声压信号采集，还包括故障类型判断，所述方法先根据高速开关阀机械噪声和流体噪声形成的原因，结合高速开关阀的结构特点，分析高速开关阀机械噪声和流体噪声的特性，再基于分析的机械噪声和流体噪声的特性，总结高速开关阀时域声压信号的特点；然后执行以下步骤；步骤S100：将用于测量流体噪声和机械噪声的时域信号的声压传感器放置于高速开关阀的一侧；步骤S200：对所述高速开关阀进行PWM波驱动，使高速开关阀工作；步骤S300：所述声压传感器采集到高速开关阀的时域声压信号，所述时域声压信号包含高速开关阀的流体噪声和机械噪声信息；步骤S400：对所述时域声压信号进行分析、提取，得到该时域声压信号的频率，以及所述时域信号在一个周期内的最大值和极大值，并标记所述最大值和极大值出现的时刻；步骤S500：将所述时域声压信号频率和PWM波的频率进行对比，将时域声压信号最大值、极大值出现的时刻进行评估，进而判断高速开关阀是否发生故障。2.根据权利要求1所述的基于流体噪声和机械噪声特征的高速开关阀故障识别方法，其特征在于：所述声压传感器放置于高速开关阀的侧边，并且声压传感器轴线方向与高速开关阀轴线方向垂直，所述声压传感器记录高速开关阀的可动部件和固定部件发生碰撞产生的机械噪声，同时记录由于阀腔内部流体压力冲击造成的流体噪声。3.根据权利要求1所述的基于流体噪声和机械噪声特征的高速开关阀故障识别方法，其特征在于：所述故障类型判断的依据，包含所述声压传感器采集到高速开关阀的时域声压信号与理论时域声压信号的对比。4.根据权利要求3所述的基于流体噪声和机械噪声特征的高速开关阀故障识别方法，其特征在于：所述机械噪声的生成原因为：高速开关阀在工作时，内部可动部件和固定部件之间发生碰撞，由此产生机械噪声；包括：在阀口关闭瞬间，高速开关阀内部可动部件和固定部件立刻发生机械碰撞，产生机械噪声一；当阀口处于最大开度时，高速开关阀内部可动部件和固定部件发生碰撞，产生机械噪声二；所述流体噪声产生的原因为：高速开关阀阀口在启闭的瞬间引发流体压力冲击，由此产生流体噪声；包括：高速开关阀传输具有惯性、粘性、可压缩性的流体，在阀口关闭的瞬间，流体压力冲击并未达到最大，当流体压力冲击达到最大时，产生流体噪声一；在高速开关阀阀口关闭时，流体噪声一发生的时刻滞后于机械噪声一；在阀口打开瞬间，高压流体即刻流过狭小的阀口，造成流体压力冲击，产生流体噪声二；所述高速开关阀的阀口从打开瞬间到阀口处于最大开度需要一定的时长，其阀口打开时，机械噪声二发生的时刻滞后于流体噪声二；根据机械噪声和流体噪声发生的时刻不同，同时机械噪声和流体噪声对声压级的贡献不同，使高速开关阀的声压级曲线上出现一个最大值点，三个极大值点，最大值点对应的是阀口关闭瞬间产生的机械噪声一，极大值点一对应的是阀口关闭时的流体噪声一，极大值点二对应的是阀口打开瞬间的流体噪声二，极大值点三对应的是阀口完全打开时的机械噪声二；高速开关阀中，影响所述理论时域声压信号的因素包括机械噪声特性和流体噪声特
性；所述理论时域声压信号包含机械噪声和流体噪声出现的时刻，机械噪声和流体噪声对总噪声的贡献度；所述机械噪声和流体噪声对总噪声的贡献度存在差异，并使理论时域声压信号出现最大值和极大值；所述机械噪声和流体噪声出现的时刻存在差异，并使理论时域声压信号出现最大值和极大值的时刻不同。5.根据权利要求4所述的基于流体噪声和机械噪声特征的高速开关阀故障识别方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄惠，陈绍荣，刘文利，陈晖，杜恒，李雨铮，张志忠，章小龙，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：