[发明专利]用于确定活塞机内的泄漏的方法

说明书

技术领域

本发明涉及确定活塞机(piston machine)中的泄漏的方法。更具体而言，本发明涉及例如对活塞机内的泄漏进行定量与/或定位的方法。在本说明书中，活塞机是指设有旋转机轴或凸轮的所有类型的泵和液压马达，其中该机轴或凸轮驱动至少两个活塞或者由至少两个活塞驱动，该两个活塞作受控往复运动，且其中各个活塞气缸设有至少两个阀门，该阀门布置成调整通过引擎的流方向。本发明还包括用于实施该方法的装置。

背景技术

当操作活塞机时，出于安全及经济的考虑，极其重要的是在早期探测到例如活塞密封件和阀门内的泄漏。这种类型的泄漏是加速的，且当泄漏变大足以使得活塞机的操作员通过大的异常压力变化而探测到该泄漏时，活塞机经常必须立即关机和检查，而无法选择将维护工作延迟到稍后的更合适的操作时间。

能够对泄漏进行定量，从而确定该泄漏的发展有多快以及从而评估多久以后必须替换缺陷元件，这也是一个显著的优势。此外，尽可能明确地确定活塞机正在泄漏的位置，从而实现快速地替换缺陷元件而不耗费时间来寻找该缺陷元件，这是一个优势。

探测活塞机中的泄漏的诸多方法是已知的。美国专利US 5 720 598涉及一种方法，其中，通过监视所测量的释放压力的特定谐波频率分量来探测泵内的故障。该方法直接利用压力信号的谐波幅值及相位，而不对由于典型下游几何(downstream geometry)不可避免地所引起的幅值和相位的频率依赖畸变进行校准。例如，排放管内的脉动消除器(pulsation dampener)和反射压力波的影响会导致相位误差，该相位误差大得足以使美国专利US 5 720598的定位方法无效。

公开文献WO 03/087754还公开了一种用于早期探测和定位活塞机内的泄漏的方法。该方法利用基于角位置的傅立叶分析，但是从压力变化到体积流量变化的变换是理论上确定。这能代表在分析时的严重的误差源。

发明内容

本发明的目的是在早期探测初发泄漏且优选地还对该泄漏进行定量，由此可以确定稍后日期的修理的时间。优选地，可以定位该泄漏，从而实现快速地实施修理。

本发明的主要目的还在于，基于压力测量及角位置测量且不使用流量测量，由此执行该泄漏探测，因为这些流量测量或者不精确或者执行成本非常高，且同样不适于该目的。

依据本发明，通过在下述说明书及所附权利要求中所描述的特征来实现该目的。

确定包括至少两个活塞的活塞机中的泄漏的方法，包括如下步骤：

作为限时(time-limited)主动测试的一部分，周期性地改变该活塞机的旋转速度并因此改变流速，同时测量差压(differential pressure)和角位置；

使用在所述测试期间进行的该差压测量和旋转速度测量的基于角位置的傅立叶分析，来实验性地确定该体积流量变化和压力变化之间的幅值比率和相位角差值；以及

使用所述幅值比率和相位角差值，连同在该主动测试之后进行的差压和旋转速度测量的基于角位置的傅立叶分析，来确定该泄漏流的幅值和相位。

优选地，通过使用所述泄漏流的幅值，连同平均差压、几何因素及能量守恒的伯努利方程，依据泄漏区域的尺寸对该泄漏进行定量。

还可以通过所述泄漏流的相位来定位泄漏源。

优选地，该方法被应用以确定连接到共同出口管和/或入口管的多个异步旋转的活塞机中的每一个内的泄漏，该方法包括步骤：

周期性地改变多个所述活塞机的旋转速度并因此改变流速，作为限时主动测试的一部分，同时测量各个活塞机的差压和角位置；

使用在所述测试期间进行的该差压和旋转速度测量的基于角位置的傅立叶分析，来实验性地确定各个活塞机的该体积流量变化和压力变化之间的幅值比率和相位角差值；以及

使用所述幅值比率和相位角差值，连同在该主动测试之后进行的差压和旋转速度测量的基于角位置的傅立叶分析，来确定各个活塞机的该泄漏流的幅值和相位。

当多个活塞机一起工作时，还可以依据泄漏面积的尺寸对该泄漏进行定量。这是通过使用所述泄漏流的幅值，连同平均差压、几何因素及能量守恒的伯努利方程来实现的。

同样，当多个活塞机一起工作时，还可以通过所述泄漏流的相位来定位泄漏源。

理想地，进出该活塞机的体积流量和压力应尽可能地稳定，但是实际上，这些量会随活塞机的旋转速度而波动。这种波动的主要起因为：

(a)几何因素，其使各个相位内的活塞速度的总和不是恒定的；