để thử nghiệm ủỏnh giỏ tỡnh trạng kỹ thuật của HTTL núi chung và của từng cụm mỏy núi riờng cú thể tiến hành theo phương thức thử nghiệm trờn mỏy chết hoặc theo phương thức thử nghiệm trờn mỏy sống.
Phương thức thứ nhất thường ủược ỏp dụng trong trường hợp mỏy ngừng hoạt ủộng do sự cố, tỡnh trạng kỹ thuật của mỏy kộm phải ủưa vào sửa chữa lớn, ủại tu. Khi ủú cỏc cụm mỏy ủược thỏo rời khỏi hệ thống rồi ủưa lờn cỏc bệ thử chuyờn dựng. Ưu ủiểm lớn nhất của phương phỏp này là ủỏnh giỏ chớnh xỏc tỡnh trạng kỹ thuật của từng chi tiết hoặc cụm mỏy. Nhược ủiểm chớnh là thời gian dừng mỏy lõu, chi phớ thỏo lắp và thử nghiệm lớn, khi lắp rỏp trở lại
thường bị sai lệch vị trớ ăn khớp hoặc tiếp xỳc cũ của cỏc bộ ủụi làm việc dẫn ủến giảm khả năng làm việc và tuổi thọ của chi tiết. Cú rất nhiều loại bệ thử chuyờn dựng cho HTTL núi chung và cho cỏc cụm mỏy núi riờng tuy nhiờn do luận văn này khụng chọn hướng thử nghiệm này nờn khụng trỡnh bày ở ủõy.
Phương phỏp thử nghiệm trờn mỏy sống hay cũn gọi là phương phỏp chẩn ủoỏn khụng thỏo mỏy tuy khụng hoàn toàn chớnh xỏc nhưng cú rất nhiều ưu ủiểm nờn ngày càng ủược sử dụng rộng rói. Phương phỏp này ủũi hỏi người làm cụng tỏc thử nghiệm phải cú kiến thức và kinh nghiệm sõu sắc về HTTL, ngoài ra cũn cần ủến cỏc thiết bị ủo, xử lý, phõn tớch hiện ủại thỡ cụng tỏc thử nghiệm mới ủạt kết quả cao. Phương phỏp này dựng cỏc thiết bị chẩn ủoỏn chuyờn dựng hoặc cỏc ủầu ủo lẻ ủể xỏc ủịnh cỏc thụng số cơ bản như ỏp suất, lưu lượng làm việc, lưu lượng dầu rũ rỉ, nhiệt ủộ chất lỏng cụng tỏc, phõn tớch cỏc hạt kim loại sinh ra do mài mũn bị lẫn vào trong dầu ... Từ ủú xỏc ủịnh tỡnh trạng kỹ thuật của hệ thống hoặc của từng cụm mỏy cụ thể.
Ngoài hai phương phỏp trờn ủụi khi cỏc nhà kỹ thuật giầu kinh nghiệm vẫn dựng phương phỏp thử tải riờng từng bộ phận rồi quan sỏt tỡnh trạng làm việc của chỳng hoặc dựng phương phỏp loại trừ nguyờn nhõn.
Cựng với sự tiến bộ về kỹ thuật ủo lường ( kể cả phần cứng và phần mềm) với sự trợ giỳp cực kỳ hiệu quả của mỏy tớnh ủiện tử, phương phỏp chẩn ủoỏn khụng thỏo mỏy ủang là một xu thế ủược khuyến khớch trong chuẩn ủoỏn kỹ thuật hiện ủại do hàng loạt những ưu ủiểm của nú. Luận văn này ủó lựa chọn phương phỏp thử nghiệm chẩn ủoỏn trờn mỏy ủang hoạt ủộng bỡnh thường nhằm ủưa ra những kết quả minh chứng cho sự chớnh xỏc của phương phỏp chẩn ủoỏn bằng mụ hỡnh húa mụ phỏng.
4.6 Lựa chọn cỏc cảm biếm và cỏc thiết bịủo
để kiểm tra HTTL và cỏc phần tử của nú hiện nay trờn thế giới ủó cú những thiết bị chuyờn dựng loại xỏch tay khỏ hiện ủại và tiện lợi. Cỏc thiết bị
này cho phộp ủấu nối nhanh vào những nỳt kiểm tra cú sẵn trờn từng cụm và xỏc ủịnh ủồng thời cỏc thụng số chớnh là ỏp suất, lưu lượng và nhiệt ủộ làm việc... Sau ủú sử dụng phần mềm chẩn ủoỏn với thư viện phong phỳ bao gồm nhiều model mỏy thụng dụng sẽ giỳp kỹ thuật viờn nhanh chúng ủưa ra kết luận về tỡnh trạng kỹ thuật của từng phần tử hoặc toàn bộ HTTL. Hỡnh 4.3 minh họa thiết bị chẩn ủoỏn HTTL cầm tay như thế của hóng FLO Ờ TECH (Mỹ).
Hỡnh 4.3. Thiết bị kiểm tra HTTL của hóng FLO Ờ TECH Model PFM6
Tuy nhiờn giỏ của những thiết bị ủồng bộ loại này là rất cao, khụng thể cơ sở nào cũng cú thể mua ủược. Vỡ vậy phương ỏn sử dụng cỏc cảm biến ( ủầu ủo ) riờng rẽ sẽ phự hợp hơn với cỏc ủơn vị mỏy thi cụng. Trong quỏ trỡnh nghiờn cứu thực nghiệm thực hiện nhiệm vụ của luận văn một hệ thống ủo lường ủó ủược xõy dựng bao gồm cỏc cảm biến, cỏc bộ khuyếch ủại tớn hiệu, cỏc bộ gom, bộ chuyển ủổi A/D, mỏy vi tớnh và phần mềm chuyờn dụng. Hệ thống ủo lường này mang yếu tố sỏng tạo, cú tớnh kinh tế nhưng quan trọng hơn là vẫn ủảm bảo ủộ chớnh xỏc và ủỏp ứng ủược yờu cầu nghiờn cứu theo mục ủớch chẩn ủoỏn. Dưới ủõy là một số cỏc cảm biến thụng dụng hay ủược sử dụng.
4.6.1. Cảm biến ủo lưu lượng FM Ờ 100
Thiết bị ủo lưu lượng ủược sử dụng là loại sensor lưu tốc làm việc theo nguyờn lý biến vận tốc dũng chảy thành xung tần số.
Hỡnh 4.4. Sensor ủo lưu lượng FM Ờ 100 (CHLB đức)
Cấu tạo bờn trong của sensor gồm cú cỏch quạt kiểu tuabin, quay trờn hai giỏ ủỡ cú trục thẳng ủứng. Trục cỏnh quạt ủược làm bằng vật liệu khụng dẫn từ trờn ủú gắn ủĩa răng thộp non là vật liệu từ mềm. Bờn cạnh ủĩa răng cú bố trớ một cuộn dõy cảm ứng cú lừi bằng nam chõm vĩnh cửu. Khi dầu chảy qua làm cỏch quạt quay từ thụng của nam chõm tăng lờn khi ủỉnh răng quột qua nú. Từ thụng múc vũng trong cuộn dõy cảm ứng khi ủú thay ủổi làm xuất hiện một sức ủiện ủộng cảm ứng. Xung ủiện ỏp ủú ủược mạch ủiện tử nắn thành xung vuụng và ủược ủưa tới bộ gom tớn hiệu nhờ dõy dẫn. đo tần số f sẽ xỏc ủịnh ủược tốc ủộ quay của cỏnh quạt tuabin. Từ ủú xỏc ủịnh ủược lưu lượng dầu chảy qua sensor.
Giới hạn ủo: 0 ữ 100 l/ph;
Sai số danh nghĩa của thiết bị từ: 1 ữ 0,3%. điện ỏp nuụi: 12 ữ 24VDC;
4.6.2. Cảm biến ủo ỏp suất
đầu ủo ỏp suất ủó sử dụng là sản phẩm của hóng FESTO. đõy là loại ủầu ủo rất bền chắc ( compact ), với phần tử cảm biến ỏp ủiện là cỏc lớp màng tinh thể thạch anh SiO2. Cảm biến ỏp ủiện piezo làm từ tinh thể thạch anh cú ủộ bền chống nộn rất cao (tới 400 MN/cm2) và cho ủặc tớnh tuyến tớnh khụng bị trễ và làm việc ổn ủịnh trong dải nhiệt ủộ từ -80 ữ 150oC, dải tần số ủỏp ứng tớn hiệu ủo từ 10-5 ữ 105 Hz. Trong ủầu ủo này ủó gắn sẵn mạch khuyếch ủại thuật toỏn rồi nờn khụng cần phải sử dụng thờm bộ khuyếch ủại ủiện tớch nữa.
Hỡnh 4.5. Sensor ủo ỏp suất FESTO
Cỏc thụng số kỹ thuật chớnh của ủầu ủo ỏp suất Dải ủo: 0 ữ 1000 bar;
điện ỏp output: 0 ữ 10 VDC; điện ỏp input: 13 ữ 30 VDC; Nhiệt ủộ làm việc: - 65 ữ 125oC; độ chớnh xỏc: 0,5%
4.6.3. Cảm biến ủo nhiệt ủộ
Hỡnh thể hiện hai loại cảm biến ủo nhiệt ủộ , bờn trỏi là sensor của hóng GTMU cũn bờn phải là sensor nhiệt ủộ của hóng FESTO (CHLB đỨC ).
Hỡnh 4.6. Cỏc cảm biến ủo nhiệt ủộ dầu thủy lực
Cả hai loại sensor này ủều thuộc loại nhiệt kế nhiệt ủiện trở với phần tử cảm biến ủược chế tạo bằng dõy Platin (Pt) quấn trờn một lừi cỏch ủiện ủặt trong vỏ bằng kim loại cú ủầu nối ra ngoài. điện trở cảm biến ủược gài vào cầu ủo loại khụng cõn bằng ủể cú thể loại trừ sai số do dao ủộng của ủiện ỏp nguồn nuụi. Trong cỏc ủầu ủo này ủều cú mạch khuyếch ủại nờn tớn hiệu ra cú thể ủi thẳng vào bộ gom dữ liệu. Sensor ở hỡnh bờn trỏi cú ủầu cảm biến dài nờn ủược dựng ủể ủo nhiệt ủộ dầu trong thựng, ngay gần ống hỳt của bơm. Sensor ở hỡnh bờn phải lắp vào ống chữ T ủặt trờn nhỏnh làm việc sau bơm. Dải ủo: 0 ữ 200OC;
độ chớnh xỏc 0,5%; ...
4.7. Bộ phận khuyếch ủại và chuyển ủổi A/D
Bộ phận khuếch ủại và cạc A/D cần cú ủộ phõn giải và tần số lấy mẫu tương thớch với cỏc cảm biến ủể tiếp nhận và cung cấp cỏc tớn hiệu Digital cho
mỏy tớnh ủể xử lý tiếp theo thời gian thực. Cỏc loại card A/D thớch hợp cho hệ thống chẩn ủoỏn xuất hiện nhiều trờn thị trường với giỏ cả chấp nhận ủược.
4.8. Bộ phận tạo lập triệu chứng hư hỏng
Cỏc tớn hiệu ủo chẩn ủoỏn là cỏc tớn hiệu ỏp suất, tớn hiệu lưu lượng và tớn hiệu tốc ủộ quay ủược ủưa vào xử lý trong một mụ hỡnh xử lý tớn hiệu bằng cụng cụ DASYLAB kết hợp với MATLAB. Mụ hỡnh tham chiếu ủó ủược xõy dựng và lưu giữ trong mỏy tớnh, cú chứa ủặc tớnh lọt dầu tại cỏc chế ủộ làm việc xỏc ủịnh của cỏc nhúm cấu trỳc mới. Mụ hỡnh tham chiếu cú thể xõy dựng theo phương phỏp mụ hỡnh húa và mụ phỏng hoặc xõy dựng bằng thực nghiệm. Cỏc thụng số chẩn ủoỏn sau xử lý ủược biểu diễn ở dạng thớch hợp ủể so sỏnh với cỏc thụng số tham chiếu ủể xõy dựng dấu hiệu hư hỏng và triệu chứng chẩn ủoỏn.
4.9. Bộ phận chẩn ủoỏn trạng thỏi kỹ thuật
Bộ phận chẩn ủoỏn cú nhiệm vụ ủỏnh giỏ trạng thỏi hư hỏng và dự bỏo tuổi thọ cũn lại của cỏc nhúm cấu trỳc thủy lực. Trong bộ phận chẩn ủoỏn ủó cài ủặt sẵn một thư viện cỏc cơ sở kiến thức chẩn ủoỏn là cỏc quy luật thay ủổi trạng thỏi theo thời gian sử dụng của cỏc nhúm cấu trỳc chớnh như bơm, ủộng cơ và xylanh thủy lực. Cơ sở kiến thức chẩn ủoỏn ủược xõy dựng bằng thực nghiệm và tập hợp cỏc kinh nghiệm chuyờn gia cho mỗi hệ thống thủy lực cần chẩn ủoỏn. Việc chẩn ủoỏn trạng thỏi hư hỏng ủược thực hiện theo phương phỏp so sỏnh trạng thỏi S của cỏc nhúm cấu trỳc chẩn ủoỏn với ủặc tớnh thay ủổi trạng thỏi theo thời gian sử dụng : S = f ( t) , từ ủú xỏc ủịnh tuổi thọ cũn lại hoặc giới hạn hoạt ủộng tương ứng của hệ thống.
đầu ra của mụ hỡnh chẩn ủoỏn là trạng thỏi kỹ thuật và tuổi thọ cũn lại của nhúm cấu trỳc thủy lực cần chẩn ủoỏn.
4.10. Mỏy tớnh
Cần trang bị một mỏy tớnh xỏch tay cú cấu hỡnh ủủ mạnh ủể cài ủặt cỏc phần mềm kỹ thuật như: DASYLAB, MATLAB, LABVIEW. Ngoài ra cú thể kốm thờm cỏc thiết bị nguồn thớch hợp ủể cung cấp ủiện cho mỏy tớnh và vận hành toàn bộ hệ thống chẩn ủoỏn.
Hỡnh 4.7 Mỏy tớnh và thiết bịủo
4.11 Bố trớ cảm biến và hệ thống gom dữ liệu
đối tượng thớ nghiệm là ủộng cơ diesel mỏy xỳc và xylanh thủy lực cần gầu. Căn cứ vào nội dung và yờu cầu nghiờn cứu nờn ủó bố trớ cỏc cảm biến như hỡnh vẽ:
Sơ ủồ hệ thống gom và xử lý tớn hiệu ủược trỡnh bày trờn hỡnh....
Hỡnh 4.9. Sơủồ hệ thống gom và sử lý tớn hiệu ủo
4.12. Xõy dựng chương trỡnh thu thập và xử lý tớn hiệu
Phần mềm DasyLab 7.0 là một phần mềm chuyờn dựng thu thập và xử lý số liệu thớ ngiệm, trong ủú cú thư viện cỏc module ủựng sẵn với nhiều chức năng khỏc nhau cho phộp khai bỏo ủặc tớnh của module phần tử ủể thực hiện việc lọc nhiễu, tớnh toỏn, hiển thị và ghi kết quả ủo cũng như kết quả xử lý. Cỏc module ủược nối ghộp với nhau tạo thành một Worksheet làm việc như trờn hinh 4.10. đõy là phần mềm mở cho phộp lập trỡnh theo yờu cầu riờng.
Hỡnh 4.10. Chương trỡnh ứng dụng DasyLab 7.0 ủểủọc số liệu ủo Nguồn VDC Cảm biến n Cảm biến p Chuyển ủổi A/D Bộ gom tớn hiệu Mỏy tớnh với phần mềm DASYLAB
4.13. Kết quả thớ nghiệm quỏ trỡnh chuyển tiếp ở xylanh cần gầu
Cỏc thớ nghiệm ủược thực hiện trờn xylanh cần gầu của mỏy xỳc CLG 908C ở trạng thỏi mới. Tải trọng ngoài cho xylanh ủược thực hiện bằng cỏch chất tải vào gầu xỳc. Quỏ trỡnh chuyển tiếp ủược thực hiện bằng cỏch chuyển mạch tức thời van phõn phối cú nghĩa là tăng ủột ngột lưu lượng cung cấp ủến xylanh. Diễn biến ỏp suất tại ủường ống ủến xylanh ủược biểu diễn theo thời gian với một số kết quả dưới ủõy, hỡnh 4.11
Hỡnh 4.11. Kết quảủo thực nghiệm tốc ủộ quay của ủộng cơ diezen
và ỏp suất của xi lanh thủy lực cần gầu bằng thiết bịủo và xử lý số liệu
bằng phần mềm Dasylab
Diễn biến ỏp suất của cỏc phần tử cấu trỳc khỏc trong hệ thống thủy lực cũng ủược xỏc ủịnh tương tự theo mục 3.3.3 kết quả thớ nghiệm cho cỏc trạng thỏi mới của cỏc phần tử cấu trỳc thủy lực ủược lưu giữ trong mụ hỡnh tham chiếu của hệ thống chẩn ủoỏn dó ngoại cho hệ thống thủy lực mỏy xõy dựng. đối với cỏc ủối tượng chẩn ủoỏn sau ủú ủược so sỏnh với mẫu chuẩn và ủỏnh giỏ trạng thỏi kỹ thuật tức thời
So sỏnh kết quả biểu ủồ ỏp suất của xi lanh thủy lực giữa hai phần mền mụ phỏng Matlab Simulink và thiết bị ủo thực nghiệm và sử lý bằng phần mềm Dasylab khi ủo xi lanh cũn mới ta coi khe hở bằng 0.00001(mm)
Hỡnh 4.12 Biểu ủồ thu ủược bằng thiết bịủo thực nghiệm xi lanh nõng
cần mỏy xỳc 1 gầu CLG 908C
Hỡnh 4.13 Biểu ủồ ỏp suất xi lanh nõng cần của mỏy xỳc 1 gầu thu ủược khi sử
Nhận xột:
- Qua so sỏnh biểu ủồ ỏp suất thu ủược khi sử dụng phần mềm Matlab Simulink ủể mụ phỏng và chẩn ủoỏn mức ủộ lọt dũng của xi lanh và biểu ủồ ỏp suất thu ủược khi ủo bằng thực nghiệm bằng cỏc thiết bị ủo và sử lý tớn hiệu qua phần mềm Dasylab ta thấy hai biểu ủồ cú giỏ trị tương ủối giống nhau. Như vậy phương phỏp chẩn ủoỏn cỏc phần tử thủy lực bằng mụ hỡnh húa mụ phỏng của phần mềm Matlab Simulink cú khả năng ủỏp ứng ủược yờu cầu cần nghiờn cứu.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
- Luận văn ủó nghiờn cứu rỳt ra những nhận xột tổng quan về tỡnh hỡnh phỏt triển và sử dụng cỏc mỏy xõy dựng truyền ủộng thủy lực tại Việt Nam. Qua ủú cũng nờu rừ ủược hiệu quả khai thỏc và sử dụng cỏc mỏy xõy dựng dựng truyền ủộng thủy lực ở nước ta cũn rất nhiều hạn chế do ảnh hưởng của trỡnh ủộ quản lý ủiều kiện khai thỏc thực tế.
- Luận văn cũng chỉ ra những ủiểm yếu kộm và hạn chế của dịch vụ bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống thủy lực trờn cỏc mỏy xõy dựng tự hành ở Việt Nam. Từ ủú thấy ủược mức ủộ cần thiết và tầm quan trọng của việc nghiờn cứu chẩn ủoỏn hệ thống thủy lực trờn cỏc mỏy thủy lực núi chung và cỏc mỏy xõy dựng tự hành núi riờng.
Phương phỏp phõn tớch quỏ trỡnh chuyển tiếp ủể chẩn ủoỏn cỏc phần tử thủy lực rất phự hợp với ủiều kiện dó ngoại. Với hệ thống thiết bị gọn nhẹ, sơ ủồ thớ nghiệm ủơn giản cú thể xỏc ủịnh nhanh ủược trạng thỏi kỹ thuật của cỏc cụm chi tiết chớnh trong hệ thống thủy lực của mỏy xõy dựng tự hành.
đó xõy dựng ủược cỏc mụ hỡnh chẩn ủoỏn bơm, xi lanh và ủộng cơ thủy lực bằng phương phỏp mụ phỏng. Mụ hỡnh chẩn ủoỏn là quan hệ giữa cỏc thụng số chẩn ủoỏn như là ỏp suất, vận tốc, lưu lượng với mức ủộ lọt dũng của cỏc bộ phận cần chẩn ủoỏn
Khi thực hiện cụng tỏc chẩn ủoỏn chỉ cần xỏc ủịnh cỏc thụng số trong quỏ trỡnh chuyển tiếp của ủối tượng chẩn ủoỏn và so sỏnh với mụ hỡnh chẩn ủoỏn ủó xõy dựng là cú thể xỏc ủịnh ủược trạng thỏi của ủối tượng cần chẩn ủoỏn.
đó xõy dựng hệ thống ủo và thớ nghiệm xỏc ủịnh cỏc thụng số trong quỏ trỡnh chuyển tiếp của xi lanh nõng cần mỏy xỳc CLG 908C ủể kiểm tra kết quả tớnh toỏn mụ phỏng.
2. Kiến nghị
- Phương phỏp nghiờn cứu chẩn ủoỏn một số phần tử kết cấu của hệ thống thủy lực trờn cỏc mỏy xõy dựng tự hành bằng mụ hỡnh húa mụ phỏng trong luận văn cú mức ủộ khả thi cao nờn kiến nghị ủược ỏp dụng vào thực tế trong chẩn ủoỏn nhanh hệ thống thủy lực.