一种非介入式液压系统流量检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及液压系统技术领域，具体涉及一种非介入式液压系统流量检测装置。


背景技术：

2.随着工业技术的不断发展，液压系统及设备向高压、大功率、高精度和大容量的方向发展，其组成和结构变得越来越复杂，同时由系统故障引起的损失也随之增长，因此，如何提高复杂液压系统的可靠性，已经成为当前重要的研究内容。为了提高可靠性，需要对液压系统传动进行实时检测，而液压系统中各元件和液体都是在封闭的空间内工作，从而给系统的实时检测带来一定的困难。
3.流量是液压系统的重要参数之一，它的大小直接反映着液压系统运行状况的好坏。对液压系统进行非介入式流量检测，能在不增加液压系统复杂性和不影响液压工况的前提下，方便地实现非接触式对系统的多个临时部位的液体流量进行检测。
4.综上所述，急需一种非介入式液压系统流量检测装置以解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型目的在于提供一种非介入式液压系统流量检测装置，以解决液压系统流量检测的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了一种非介入式液压系统流量检测装置，包括流量标定系统、温度调节系统和测量系统；温度调节系统与流量标定系统的液压管路连通；测量系统用于测量被测管道的流量；
7.所述流量标定系统包括沿着液压管路依次连接液压泵、截止阀a、流量计、流量插装阀和被测管道；
8.所述温度调节系统包括加热回路、冷却回路和换热器；被测管道中的液压油经换热器回油到油箱；加热回路用于加热油箱中的液压油；冷却回路与换热器连接；
9.所述测量系统包括两个超声波换能器；超声波换能器安装在被测管道的外壁上；两个超声波换能器沿着被测管道长度方向间隔设置。
10.进一步地，所述加热回路包括加热油泵、电磁阀a和安全阀；加热油泵的出油口与电磁阀a的进油口连通；电磁阀a的出油口回油到油箱；安全阀设置在加热油泵和电磁阀a之间；
11.进一步地，所述冷却水回路包括冷却水泵、截止阀b、电磁阀b、电磁阀c和单向阀；冷却水泵的出水口与截止阀b的进水口连通；截止阀b的出水口分别于电磁阀b和电磁阀c的进水口连通，电磁阀b的出水口与换热器连通，电磁阀c的出水口回水到冷却水箱；单向阀设置在电磁阀b和电磁阀c的出水口之间。
12.进一步地，所述被测管道与换热器之间设有过滤器。
13.进一步地，所述超声波换能器呈v形安装在被测管道的外壁上。
14.应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：
15.(1)本实用新型中，采用了流量标定系统，在测量系统进行测试前先进行流量标定，保证了测试结果的准确性。
16.(2)本实用新型采用超声波换能器组成的测量系统测量被测管道的流量，是一种非介入式液压检测方法，无需预留检测接口，也无需与被测管道接触，可实现流量的检测，它克服了传统的介入式检测方法增加了液压系统复杂性的缺点。
17.(3)本实用新型中，采用了由加热回路和冷却水回路组成的高精度液压油温度调节系统，可将温度误差可控制在
±
1℃。能够满足不同温度条件下液压系统的流量检测。
18.(4)本实用新型一种非介入式液压系统流量检测装置，针对温度、管道的材质以及液压油的类型对检测结果的影响，设置不同的温度、不同的管道材质以及不同的液压油的类型，对检测系统进行标定，在实际测试中，只需要输入温度值、管道的材质类型以及液压油类型，就可以检测在当前条件下流量值，从而使结果更加准确。
19.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
20.构成本技术的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
21.图1是非介入式液压系统流量检测装置的结构示意图；
22.图2是流量测量示意图；
23.其中，1、液压泵，2、截止阀a，3、流量计，4、流量插装阀，5、被测管道，6、超声波换能器，7、加热油泵，8、电磁阀a，9、安全阀，10、油箱，11、换热器，12、冷却水泵，13、截止阀b，14、电磁阀b，15、电磁阀c，16、单向阀，17冷却水箱，18、过滤器。
具体实施方式
24.以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
25.实施例1：
26.参见图1～图2，一种非介入式液压系统流量检测装置，包括流量标定系统、温度调节系统和测量系统；温度调节系统与流量标定系统的液压管路连通；测量系统用于测量被测管道5的流量；
27.所述流量标定系统包括沿着液压管路依次连接液压泵1、截止阀a2、流量计3、流量插装阀4和被测管道5；本实施例中，被测管道5优选采用液压钢管。
28.所述温度调节系统包括加热回路、冷却回路和换热器11；被测管道中的液压油经换热器11回油到油箱；加热回路用于加热油箱中的液压油；冷却回路与换热器11连接；
29.所述测量系统包括两个超声波换能器6；超声波换能器6安装在被测管道5的外壁上；两个超声波换能器沿着被测管道长度方向间隔设置。
30.所述加热回路包括加热油泵7、电磁阀a8和安全阀9；加热油泵7的出油口与电磁阀a8的进油口连通；电磁阀a8的出油口回油到油箱10；安全阀9设置在加热油泵7和电磁阀a8之间；
31.所述冷却水回路包括冷却水泵12、截止阀b13、电磁阀b14、电磁阀c15和单向阀16；冷却水泵12的出水口与截止阀b13的进水口连通；截止阀b13的出水口分别于电磁阀b14和电磁阀c15的进水口连通，电磁阀b14的出水口与换热器11连通，电磁阀c15的出水口回水到冷却水箱17；单向阀16设置在电磁阀b14和电磁阀c15的出水口之间。
32.所述被测管道5与换热器11之间设有过滤器18。
33.所述超声波换能器6呈v形安装在被测管道5的外壁上。
34.上述一种非介入式液压系统流量检测装置工作原理如下：
35.本实施例涉及采用时差法，一对超声波换能器采用管外v型安装方式，以增加超声波在流体中传播的形成。其测量原理图如图2所示：
36.图2中，tra、trb为超声波换能器，d为被测管道外径，d为被测管道内径，l为超声波换能器前端面的距离；θ0为超声波入射角，θ1为超声波在被测管道中的折射角，θ2为超声波在流体中的折射角。
37.在图2的测量方案中，超声波换能器tra和trb在控制电路的作用下，将同时发射超声波脉冲，并同时接收对方发射的超声波信号。超声波换能器的k值决定了超声波信号入射角θ0的大小，而管道材料和k值将共同决定θ1的大小(不存在管衬的情况)，θ2将由管道材料和被测流体的类型所决定。
38.超声波信号发射后以θ0的角度穿过换能器斜楔，在换能器界面发生折射后，超声波以θ1的角度穿过管壁，在管壁与被测流体的分界面上发生第二次折射，此后超声波信号以θ2穿过被测流体达到对面的管壁内侧面，经反射后超声波信号按相反的顺序进入另外一个换能器(假设一对超声波换能器具有良好的一致性，而且安装位置处于完全理想状态)。
39.设超声波信号在被测流体中的声速为c0,在管壁中声速为c1，若超声波顺流时从tra到trb所需的时间为t1，逆流时从trb到tra所需要的时间为t2,同时令则有式(1)和式(2)；
[0040][0041][0042]
式中：τ1，τ2为超声波换能器斜楔及电路延时；
[0043]
对式(1)、(2)，假设超声波换能器斜楔及电路延时具有较好的一致性，这样即可近似的认为τ1，τ2式相等的，用式(2)减去式(1)，可得：
[0044]
[0045]
即式(3)
[0046][0047]
在一般工业测量中，液体的流速常常是每秒几米，而声波在液体中的传播速度约为1500米/秒左右，所以式(3)中ν2sin2θ2项可以忽略不计，这样给系统带来的误差不超过10
‑4，即使是0.5级或1级表，该项的忽略也不会对整个表的精度带来影响。鉴于此，对式(3)作进一步的化简，可得式(4)：
[0048][0049]
式中l3可以用所测管道的外径d及内径d表示，设超声波换能器的前沿大小为l
e
(换能器前沿大小是换能器的重要参数)，换能器安装时前端面的距离为l(如图2所示)，则有式(5)：
[0050][0051]
对式(5)变换，可得(6)
[0052][0053]
从式(6)可以看出，在理想状态下，流速大小仅与被测管道内径大小、超声波在被测流体中的声速、从管壁到被测流体间超声波信号的折射角大小油管。在采用式(6)进行流速计算时，一个理想化的前提条件就是换能器安装时前端面的距离l的误差在测量允许范围内，如果l的偏差太大会给测量结果带来较大的影响。
[0054]
对式(6)计算得到的线流速加以校正，获得面流速的大小：
[0055]
ν
a
＝ην
[0056]
式中：η为面速度对线速度的修正系数
[0057]
则通过被测管道的流量大小为(7)：
[0058][0059]
(7)式所计算出的流量大小式在完全理想的测量前提下得到的，为了得到真是的流量值，需要对q作进一步的修正，得式(8)：
[0060][0061]
由流速计算式(6)可知，流速、流量大小与声速成正比，而声速是随着温度的变化而变化的，由于温度变化而产生的误差比较大，必须加以修正。
[0062]
温度为t时，被测媒质的声速为式(9)：
[0063]
c＝c0(1 bt)
ꢀꢀ
(9)
[0064]
式中：c0是t0为0℃时的声速值；b是被测媒质的声速温度系数。
[0065]
测试前，对测量系统进行标定，通过插装式流量阀来调节流量标定系统的流量，通过流量计来读数，再通过便携式测试系统来测定流量标定系统的流量与流量计的读数进行
比对。
[0066]
在流量标定系统连接有温度调节系统，能将被试液压油温度控制在
±
1℃,在不同的温度下将测试结果与流量标定系统的结果进行比对，从而可计算出在不同温度下的流量值。在实际测试中，输入实际的温度下的声速值，θ2将由管道材料和被测流体的类型所决定。
[0067]
为了使检测结果更加准确，在流量标定系统中，更换不同材质的管道以及液压油的类型，将检测的结果与流量标定系统的结果，从而算出不同材质管道和液压油的θ2，从而检测结果更加准确。
[0068]
本实用新型一种非介入式液压系统流量检测装置，针对温度、管道的材质以及液压油的类型对检测结果的影响，设置不同的温度、不同的管道材质以及不同的液压油的类型，对检测系统进行标定，在实际测试中，只需要输入温度值、管道的材质类型以及液压油类型，就可以检测在当前条件下流量值，从而使结果更加准确。
[0069]
本实用新型非介入式液压检测方法克服了传统的介入式检测方法增加了液压系统复杂性的缺点，无需预留检测接口，可实现流量检测。
[0070]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。