监测移动机器液压流量的七个理由

原文：Webtec

编辑：腾益登

监测移动机器上的液压流量有良好的商业意义，其具有七个充分的理由。这些是原始设备制造商和最终用户通过永久安装流量监测设备所获得的优势，液压测量和控制产品制造商Webtec如今将其视为公路和非公路液压状态监测中的“缺失环节” 。

通过听取过去五年移动机械市场上许多客户的意见，Webtec确定了七个明确的挑战，这些挑战为开发创新型新型液压流量计奠定了前提，该流量计满足现代液压状态监测的需求，并提供可观的结果和业务收益。具体来说，挑战包括：最大限度地减少计划外停机时间以节省成本、监控周期时间以了解机器健康状况、通过了解机器使用模式来降低保修成本、提高能源效率以节省燃料、优化执行器控制以增强确定性、提高机器安全性、保护工人并支持消除现场工作 (ELW)。

请继续阅读，了解有关每个挑战的更多细节以及如何解决这些挑战。

1 — 最大限度地减少计划外停机时间

安装流量计是监控泵和执行器性能的最佳方法之一，使工程师能够在灾难性故障和巨大成本发生之前安排服务要求。市政车辆一天的停机时间可能高达20,000 美元，而对于贵金属行业的采矿来说，每小时的成本有时可能高达70,000 美元。

果然，液压机器状态监测并不新鲜，但从历史角度来看，许多人认为“流量”太困难，因此大多数机器依赖于压力测量，因为它执行起来相对简单。然而，压力并不总是有助于定位故障。例如，假设正常运行中的液压缸需要5秒才能完成整个行程，并且所施加的负载产生 1,000 psi 的工作压力。如果发生故障，可能是由于泵流量损失或油路泄漏造成的，流量减少会导致液压缸活塞缓慢移动，但仍会提升负载。如果负载提升，则压力仍必须为 1,000 psi，因此压力表的读数将与正常情况相同。

相反，要诊断执行器速度（过高或过低）的问题，有必要测量流量。这种方法可以帮助查明诸如以下情况：泵磨损引起的流量不足；元件泄漏增加导致回流或泄油管路流量过多；或执行器流量和速度之间不匹配（表明执行器的容积效率损失）。

为此，液压流量测试仪和数据记录仪是预防性维护策略的理想工具。在这里，定期检查泵的健康状况有助于估计剩余寿命并确保在发生灾难性故障之前进行更换，同时避免浪费泵的任何可用寿命。

只要有可靠的部件使用寿命数据记录并且操作条件可预测，预防性维护就是一种有用且实用的程序。然而，大多数公路和非公路移动机器的实际情况有些不同。振动、温度波动、冲击和不稳定的电源等因素可能会导致意外事件和突发故障。

因此，实用性表明，通过永久安装的流量计持续监测液压性能将立即检测到任何突然的恶化并提示采取适当的措施。此外，通过正确的流量监控器，可以通过车辆的 CANbus 网络将数据传输到云端。用户随后可以远程记录和分析性能数据，并在问题出现之前进行预测，并通过警报突出显示任何突然的变化。

Webtec 新开发的带有 CAN 总线接口的 CTA 系列涡轮式流量监测器正好满足了这一目的。CTA 系列是与客户密切合作开发的，可监测高工作压力下的流量和温度，并通过许多车辆上常见的 SAE J1939 CAN 总线传输数据。这款紧凑、坚固的流量监测器具有 IP69K 等级，适合在恶劣的操作条件下使用，并且完全符合 EMC 标准，是一款非常宝贵的仪器，它使维护工程师能够监测系统性能，并仅在必要时而不是按估计的时间间隔安排补救服务。

重要的是，新的 CTA 易于与物联网解决方案集成，目前已被采矿、市政、农业和筛选/破碎等行业的 10 多家客户使用，部署了许多不同的 CAN 总线和控制器。

2 — 跟踪周期时间以指示机器健康状况

永久安装 CTA 流量计后，持续监控机器健康状况和运行参数可带来更多好处。特别是，监控周期时间可以在生产力逐渐下降成为问题或导致灾难性故障之前就凸显出来。

假设机器总成本为每小时 500 美元，那么在 100% 效率下，5 小时的工作将花费 2,500 美元。然而，一台效率仅为 80% 的机器意味着同样的 5 小时工作现在需要 6.25 小时，成本突然增加到 3,125 美元。如果不监控泵的功率输出，就很难发现机器运行速度慢了5-10%。对于原始设备制造商来说，这种策略支持提供“健康监控”订阅服务，并为安排未来维护提供额外的细节和信心。

3 — 降低保修成本

结合流量和压力数据可以计算液压功率，这反过来又可以表明机器工作的“难度”——无论是由于操作员的行为还是地球或岩石的“硬度”。这些使用模式与磨损直接相关，并且可以纳入“按小时供电”的业务订阅模式。在决定保修索赔时，此类数据也非常有价值。

4 — 监控驱动电机效率以节省燃油

对于长时间连续运行的执行器（例如输送机或搅拌机驱动器上的执行器），将执行器流量与执行器速度进行比较即可确定其容积效率。因此，任何效率下降都表明需要采取补救措施。此外，这种方法还考虑了从入口到出口的任何泄漏，而仅通过监测壳体泄油流量是不会明显看出这一点的。

这样的策略同样适用于整机。如果发动机仅驱动液压系统，那么测量液压功率输出将揭示整个机器的功率输出，这表明燃料/电池将持续多长时间。

5 — 通过闭环速度控制提高确定性

使用闭环反馈将有助于优化流量控制，特别是当执行器在恶劣环境中运行时。当执行器在具有挑战性的条件下工作时，可能会受到雨水或盐水、放电或雷击或极端温度的影响，通过电气传感器和电缆监控和传输执行器速度可能会出现问题。

相反，通过监测执行器流量可以获得与执行器速度成比例的反馈信号，然后该反馈信号适用于执行器的闭环速度控制系统。该信号可以反馈给比例液压流量控制阀，并相应地调整流量。

6 — 增强安全性

例如，如果有人无意中打开盖子，任何具有液压流量的移动机器都会存在安全风险。这里的正常做法是使用行程开关，但这些开关并不防篡改。流量监控是一个很好的备份策略。

通过监控泵流量，系统设计人员拥有具有实时反馈的内置二级安全功能。通过观察油是否返回油箱或电机驱动器，可以了解泵是否正在输送流量。该设置随后可以启用/禁用其他功能以确保操作员的安全。

7 — 消除现场工作 (ELW)

在不断提高重型机械行业安全性的过程中，建筑和采矿行业的原始设备制造商、经销商和运营商越来越关注如何在机器运行时无需人员进入机器的情况下对此类机器进行维护和修理，因此，即理解为“消除现场工作”。传统上，要在机器上测试液压泵，您需要两名技术人员参加，将流量计安装到回路中，然后由一名技术人员运行机器，而另一名技术人员监视泵的性能。通过使用永久安装的流量监测器，不需要安装额外的设备，因此只需要一个人来执行这项工作，并且可以远程监测流量，从而使技术人员远离潜在的危险环境。

原文始发于微信公众号（液压传动与控制）：监测移动机器液压流量的七个理由