3.4.4.3 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 3.14
Hỡnh 3.17: Sơủồ hệ thống gom và xử lý tớn hiệu
3.4.5. 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 3.21. đõy là phần mềm mở cho phộp lập trỡnh theo yờu cầu riờng.
Nguồn VDC Cảm biến n Cảm biến p Chuyển ủổi A/D Bộ gom tớn hiệu Mỏy tớnh với phần mềm DASYLAB
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦ 85
Hỡnh 3.18: Chương trỡnh thớ nghiệm ủược module húa với DasyLab 7.0
3.4.6 Kết quả thớ nghiệm ủộng cơ diesel
động cơ ủược chuẩn bịở trạng thỏi kỹ thuật tốt. Cụ thể, hệ thống cung cấp hỗn hợp ủốt ủược kiểm tra ủiều chỉnh ủểủộng cơ làm việc ở chếủộ tụi ưu. Việc ủo cỏc tớn hiệu tần số quay ne, ủộ khúi D, tiờu thụ nhiờn liệu GT và nhiệt ủộ khớ xả Tk ủược thực hiện trong quỏ trỡnh tăng tốc tự do một cỏch ủột ngột từ giỏ trị gần với tần số quay khụng cực tiểu ( khoảng 700 Ờ 800 v/ph ) ủến giỏ trị gần với tốc ủộ quay khụng cực ủại ( khoảng 2350 v/ph). Với khoảng tăng như vậy ủảm bảo chắc chắn ủộng cơ sẽ làm việc trờn ủường ủặc tớnh ngoài.
Cơ sở xõy dựng ủặc tớnh mụ men quay Me = f (n) của ủộng cơ diesel Phương phỏp gia tốc là một phương phỏp ủộng lực học dựa trờn sự phõn tớch quỏ trỡnh chuyển tiếp xảy ra trong ủộng cơ khi tăng tốc tự do ( khụng cú tải trọng ngoài ). Khi kớch thớch tức thời làm tăng lượng cung cấp nhiờn liệu diesel qua tay thước nhiờn liệu, trục khuỷu của ủộng cơ sẽ thay ủổi trạng thỏi chuyển ủộng từ trạng thỏi khụng tải với ne nhỏ ủến chế ủộ khụng tải với ne cực ủại. Phương trỡnh chuyển ủộng của ủộng cơ cú dạng:
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦ 86
= ip ( Mi ỜMm) (3.15)
Trong ủú: gia tốc của trục khuỷu
Ip- Số xylanh làm việc
Mi - Mụ men chỉ thị của một xylanh
Mm - Mụ men hao tổn cơ học của một xylanh
J - Mụ men quỏn tớnh của tất cả cỏc phần chuyển ủộng của ủộng cơ qui ủổi ủến trục khuỷu
Trong quỏ trỡnh tăng tốc tự do, phương trỡnh chuyển ủộng của ủộng cơ thỏa món cụng thức: J. = ( Me Ờ Mc) (3.16)
Với Mc = 0 thỡ Me = J.
Mụ men quỏn tớnh của ủộng cơ cú thể tra cứu trong tài liệu của nhà chế tạo hoặc xỏc ủịnh bằng cỏc phương phỏp khỏc nhau.
Gia tốc gúc của ủộng cơ trong quỏ trỡnh chuyển tiếp = ủược xỏc ủịnh bằng cỏch ủạo hàm ủường cong ne = f (t)m theo cụng thức:
(3.17)
Kết quả xử lý sơ bộủể xỏc ủịnh cỏc quỏ trỡnh, ne = f (t) ủược trỡnh bày trờn hỡnh 3.19
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦ 87
Trờn cơ sở quỏ trỡnh tớn hiệu ủo ne = f (t) xỏc ủịnh khi tăng tốc tự do ủộng cơ B3.3T cú thể tiếp tục xử lý trong phần mềm DASYLAB ủể cú ủược cỏc ủường ủặc tớnh Me = f (n). Quỏ trỡnh chuyển ủổi cỏc ủồ thỡ Y Ờ t thành ủồ thị hai trục Y Ờ X cũng ủược xử lý hoàn toàn trong DASYLAB. Worksheet tổng hợp xử lý và ủồng bộ tớn hiệu ủể xõy dựng cỏc ủường ủặc tớnh Me, ủược thể hiện trờn hỡnh 3.20
Hỡnh 3.20 Worksheet tổng hợp ủể xõy dựng ủặc tớnh mụ men của ủộng cơ
đặc tớnh mụ men Me = f ( ne) trờn hỡnh 3.21 tương ủối gần với ủặc tớnh tốc ủộ ngoài của ủộng cơ B3.3T. 10000 1500 2000 2500 50 100 150 200 250 300 n (v/ph) M ( N m ) Hỡnh 3.21: đặc tớnh mụ men của ủộng cơ B3.3T xõy dựng bằng phương phỏp gia tốc
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦ 88
Theo cỏc cụng trỡnh nghiờn cứu ủó biết, mụ men hữu ớch Me và ủộ khúi D là hai thụng số hàm chứa rất nhiều thụng tin về trạng thỏi kỹ thuật của ủộng cơ diesel. Chế ủộ làm việc của ủộng cơ diesel trờn ủường ủặc tớnh ngoài rất nhạy cảm với cỏc trạng thỏi hư hỏng tiềm tàng trong ủộng cơ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong ủiều kiện khụng cú ủặc tớnh chuẩn thỡ kết quả này cú thể coi là ủặc tớnh mẫu cho quỏ trỡnh chẩn ủoỏn cỏc ủộng cơ cựng loại.
3.4.7 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 tại một số kết quả dưới ủõy, như hỡnh 3.22.
Hỡnh 3.22: Kết quảủo thử nghiệm tốc ủộ quay của ủộng cơ diesel và ỏp suất của xy lanh thuỷ lực cần gầu bằng thiết bịủo và phần mềm dasylab
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦ 89
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.
3.5 Xõy dựng qui trỡnh chẩn ủoỏn dó ngoại 3.5.1 Qui trỡnh chẩn ủoỏn ủộng cơ diesel 3.5.1 Qui trỡnh chẩn ủoỏn ủộng cơ diesel
Qui trỡnh chẩn ủoỏn ủộng cơ diesel trong ủiều kiện dó ngoại ủó ủược giới thiệu trong [2] bao gồm cỏc bước sau :
1.Cho động cơ làm việc đến nhiệt độ n−ớc làm mát ≥ 650C (thể hiện qua nhiệt độ n−ớc làm mát và nhiệt độ dầu bôi trơn)
2.Lắp cảm biến đo số vòng quay, thiết bị đo khói và các cảm biến khác ( nếu có) tại các vị trắ xác định động cơ.
3.Kết nối với cạc chuyển đổi A/D, máy tắnh.
4.Thực hiện gia tốc động cơ vài lần ở chế độ không tải để làm sạch đ−ờng thải tr−ớc khi đo. (chú ý không lắp cảm biến đo khói)
5.Lắp cảm biến đo khói và hiệu chuẩn thang đo. ( mức 0 và mức 100%) 6.Kết nối worksheet đo và xử lý sơ bộ các tắn hiệu ở dạng quá trình 7.Vận hành động cơ, để động cơ chạy ở tốc độ không tải ổn định trong khoảng 15-30 giây sau đó thực hiện chu trình tăng tốc tự do theo 3 giai đoạn:
- Giai đoạn tăng tốc: Đạp nhanh và hết cỡ bàn đạp ga để tăng tốc động cơ lên với số vòng quay không tải cực đại trong vòng thời gian không quá 5 giây.
- Giai đoạn giữ ổn định ở tốc độ tối đa: Giữ nguyên chân ga ở vị trắ lớn nhất trong khoảng thời gian từ 3-5 giây.
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦ 90
- Giai đoạn trả về ở tốc độ không tải: Nhả nhanh bàn đạp ga về vị trắ tự do để tốc độ động cơ về số vòng quay không tải cực tiểu.
8. Kiểm tra kết quả hiển thị các quá trình Ne = f t( ) và D= f t( ) trên màn hình, nếu thấy tắn hiệu đạt yêu cầu thì l−u kết quả đó vào file dữ liệu.
9. Kết nối worksheet đo và đạo hàm e V
dn
dt để hiển thị kết quả ở dạng quá trình ne = f t D( ), = f t( ),ε = f t( )
10. Tiếp tục quá trình tăng tốc động cơ 3 lần, mỗi lần lại kiểm tra kết quả trên màn hình theo quá trình ne = f t D( ), = f t( ),ε = f t( ). L−u kết quả đo và xử lý vào file dữ liệu.
11. L−u kết quả đo các thông số khác trong quá trình tăng tốc nếu có. Thắ dụ chi phắ nhiên liệu, áp suất trung bình các te hoặc nhiệt độ khắ thải.
12.Tiến hành các thắ nghiệm ở nhiệt độ không tải ổn điịnh. Thắ dụ đo xung áp suất các te, áp suất trung bình trong các te hoặc nhiệt độ khắ thải.
13. Tiến hành các thắ nghiệm khi dừng máy. Thắ dụ xác định áp suất khắ nén thuần tuý, xác định độ kắn buồng đốt, qua việc đo dòng điện hoặc điên áp máy đề. l−u kết quả đó vào file dữ liệu.
14. Xây dựng đồ thị hai trục biểu diễn đ−ờng đặc tắnh công suất, đặc tắnh mô men và đặc tắnh khói Ne = f t M( ), e = f t D( ), = f t( ) của động cơ chẩn đoán.
15. Truy cập dữ liệu mô hình tham chiếu của động cơ cùng loại, xếp đặt cùng trục các đặc tắnh Ne = f t M( ), e = f t D( ), = f t( ) chuẩn trong mô hình tham chiếu với đặc tắnh của động cơ chẩn đoán.
16. Cùng với các thông tin bổ sung, phân tắch sai lệch về tắnh chất của các đặc tắnh để xây dựng dấu hiệu và triệu chứng h− hỏng.
17. Truy cập vào bảng quan hệ triệu chứng để xây dựng, mô tả cấu trúc thuật toán suy luận theo đồ hoạ nhánh cây H− hỏng- Triệu chứng để phác hoạ trạng thái hỏng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦ 91
18. Chuẩn húa cỏc triệu chứng h− hỏng, lựa chọn hàm phụ thuộc, xác định thuật toán chẩn ủoỏn và đ−a các thông số vào mô hình chẩn đoán fuzzy- logic trong Matlab/ Simulink để suy luận xấp xỉ trạng thái kỹ thuật của động cơ, hoặc kết luận khả năng xuất hiện h− hỏng về nguyên nhân, trị số, loại và vị trắ h− hỏng của động cơ chẩn đoán.
đối với ủộng cơ mỏy xõy dựng, tựy thuộc vào ủiều kiện và yờu cầu cụ thể, cú thể lược bớt một số bước, thớ dụ chỉ cần xỏc ủịnh hư hỏng hoặc chỉ cần ủỏnh giỏ trạng thỏi kỹ thuật chung của ủộng cơ....
3.5.2 Qui trỡnh chẩn ủoỏn hệ thống thủy lực
Căn cứ vào phương phỏp và hệ thống chẩn ủoỏn dó ngoại cho hệ thống thủy lực trờn mỏy xõy dựng tự hành ủó xõy dựng một qui trỡnh chẩn ủoỏn với cỏc bước sau ủõy:
1. Lắp cảm biến cho cỏc phần tử cấu trỳc thủy lực ( lần lượt cho cỏc thớ nghiệm chẩn ủoỏn theo trật tự xy lanh thủy lực, ủộng cơ thủy lực, bơm thủy lực)
2. Cho mỏy xỳc hoạt ủộng khụng tải, hõm núng dầu thủy lực ủến nhiệt ủộ làm việc
3. Kết nối bộ chuyển ủổi A/D, mỏy tớnh
4. Kết nối worksheet ủo và xử lý sơ bộ cỏc tớn hiệu ở dạng quỏ trỡnh 5. đặt tải và chuyển mạch hoạt ủộng cho cỏc phần tử : Xy lanh tay gầu, xy lanh cần gầu, xy lanh trụ gầu và sau cựng là ủộng cơ bàn xoay. đối với bơm thủy lực sẽ bố trớ thớ nghiệm riờng.
Q = f(t), ωM = f(t) và p = f(t)
6. Kiểm tra kết quả biểu thị Q = f(t), ωM =f(t) và p = f(t) trờn màn hỡnh, thấy ủạt yờu cầu thỡ lưu kết quả vào file dữ liệu
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦ 92
7. Tiếp tục chuyển mạch 3 lần, mỗi lần lại kiểm tra kết quả trờn màn hỡnh theo cỏc quỏ trỡnh Q = f(t), ωM = f(t) và p = f(t). Lưu kết quảủo và xử lý vào file dữ liệu
8. Lưu cỏc kết quảủo cỏc thụng số bổ sung nếu cú. Thớ dụ nhiệt ủộ dầu, lượng hạt mài trong dầu.... Trong chếủộ hoạt ủộng bỡnh ổn.
9. Xõy dựng ủặc tớnh lưu lượng lọt dầu của nhúm cấu trỳc QLx =f(p,n,T) ủối với phần tử chuyển ủộng quay và QLx =f(p,v,T) ủối với xy lanh thủy lực
10. Truy cập dữ liệu từ mụ hỡnh tham chiếu của phần tử cựng loại xỏc ủịnh trạng thỏi hư hỏng của phần tử theo cụng thức:
S = (3.18)
11. Truy cập vào cơ sở dữ liệu của bộ phận chẩn ủoỏn, ủặt gỏ trị S của phần tử chẩn ủoỏn lờn ủặc tớnh S = f(t) ủể xỏc ủịnh trạng thỏi kỹ thuật và tuổi họ cũn lại của phần tử cấu trỳc chẩn ủoỏn
12. Kết luận chẩn ủoỏn : Xếp ủặt cỏc giỏ trị trạng thỏi hư hỏng của cỏc phần tử lờn cựng trục tọa ủộ, xỏc ủịnh tuổi thọ cũn lại của cả hệ thống theo phần tử cú tuổi thọ cũn lại ớt nhất.
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦ 93
KẾT LUẦN VÀ đỀ NGHỊ
I: Kết luận
1. Cỏc mỏy xõy dựng tự hành ủang hoạt ủộng trong lĩnh vực xõy dựng, làm ủường, phỏt triển nụng nghiệp và nụng thụn thường ủược trang bị ủộng cơ diesel và cỏc thiết bị cụng tỏc dẫn ủộng thủy lực. điều kiện làm việc của cỏc mỏy xõy dựng tự hành rất nặng nềủịa bàn hoạt ủộng xa cỏc trung tõm ủụ thị và cỏc trung tõm bảo dưỡng, sửa chữa quy mụ lớn nờn rất cần thiết phỏt triển một hệ thống chẩn ủoỏn cơ ủộng gọn nhẹ, ủủ tin cậy phự hợp với ủiều kiện dó ngoại ủể phỏt hiện sớm hư hỏng ủỏnh giỏ trạng thỏi kỹ thuật gúp phần ủảm bảo an toàn hoạt ủộng trỏnh ủỡnh trệ sản xuất khụng mong muốn và nõng cao ủộ tin cậy sử dụng của hệ thống mỏy.
2. Phương phỏp chẩn ủoỏn phự hợp nhất ủể chẩn ủoỏn cỏc hệ thống chớnh của mỏy xõy dựng tự hành là phương phỏp phõn tớch quỏ trỡnh chuyển tiếp. đối với ủộng cơ diesel là phõn tớch quỏ trỡnh tăng tốc tự do của ủộng cơ, qua cỏc thụng số gia tốc gúc, mụ men ủộng cơ, ủộ khúi của khớ thảiẦ đối với hệ thống thủy lực là cỏc quỏ trỡnh chuyển mạch bơm thủy lực, ủộng cơ thủy lực và cỏc xy lanh qua phõn tớch cỏc thụng số lưu lượng, ỏp suất, vận tốc gúc và vận tốc xy lanh ủểủỏnh giỏ hao mũn và xỏc ủịnh trạng thỏi.
3. Hệ thống chẩn ủoỏn ủộng cơ mỏy xõy dựng tự hành ủược phỏt triển trờn cơ sở hệ thống chẩn ủoỏn dó ngoại cho ủộng cơ diesel ủó ủược cụng bố, luận văn ủó nghiờn cứu bổ sung cơ sở kiến thức chẩn ủoỏn, cỏc thõm số tham chiếu cho ủộng cơ mỏy xõy dựng trờn một thớ dụủộng cơ B3.3T của mỏy xỳc CLG 908C, lưu giữ trong thư viện cơ sở dữ liệu chẩn ủoỏn của hệ thống chẩn ủoỏn ủộng cơ
4. Hệ thống chẩn ủoỏn cỏc phõn tử cấu trỳc thủy lực ủược xõy dựng trờn cơ sở phõn tớch quỏ trỡnh chuyển tiếp khi chuyển mạch hoạt ủộng của