液壓缸電磁閥工作電壓檢測系統設計

趙嬋

摘? 要：在結構強度試驗加載過程中，電磁閥安裝在液壓缸的液壓源輸入端口，主要功能是在加壓之前對液壓缸與液壓管路的壓力進行隔絕，以規避試驗風險，文章針對電磁閥的供電故障問題，設計了一種可以實現電磁閥供電電壓實時顯示的檢測系統，通過電壓的可視化排除故障，大幅提高故障檢測效率，取得了一定的效果。

關鍵詞：結構強度試驗;液壓缸;電磁閥;電壓檢測

中圖分類號：TN709? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）23-0089-02

Abstract： During the loading process of structural strength test， the solenoid valve is installed on hydraulic source input port of the hydraulic cylinder; the main function is to isolate the pressure between the hydraulic cylinder and the hydraulic pipeline before pressuring to avoid test risks. This paper aims at the problem of power supply failure of solenoid valve， a real-time display system of supply voltage of solenoid valve is designed， troubleshooting by visualizing the voltage， amplitude improves the efficiency of fault detection， and some results have been achieved.

Keywords： structural strength test; hydraulic cylinder; solenoid valve; voltage detection

1 概述

近年來，結構強度試驗的設備健康監測技術逐漸發展，設備檢測技術不斷進步，在眾多設備的監測技術中，電磁閥供電電壓是反映液壓缸設備狀態的重要指標[1]，供電電壓的可靠性和安全性是關乎試驗成敗的關鍵，其電壓在控制系統加壓操作瞬間由試驗控制系統輸出信號進行控制，從輔助設備24V供電裝置傳輸到每一個電磁閥，但是在試驗現場還不能對電磁閥的電壓進行直觀顯示，所以需要設計一種滿足一定檢測精度的電壓檢測技術[2]，同時，電磁閥是封裝設備，在設計過程中必須考慮檢測裝置的低功耗特性[3]，以免壓降過高對試驗供電電壓造成一定的影響，另外試驗現場的設備故障監測一般在卸壓狀態下進行，所以需要考慮設備的檢測保持[4]，在卸壓狀態下要能對24V的供電檢測數據記錄并顯示。本文在考慮以上技術實現的角度，對電磁閥電壓檢測和顯示裝置進行了研究，并在試驗平臺進行了驗證，該設備具備一定了檢測能力，并在驗證過程中對壽命進行了評估，滿足使用要求，驗證了設備的合理性和可靠性。

2 電磁閥簡介

2.1 電磁閥

電磁閥是液壓缸工作油源的主要開關閥，能夠在二級壓力導通瞬間，根據控制系統輸入信號即時開啟，起到對先導壓力的緩沖作用，同時也是液壓缸受控的安全保障環節之一。如圖1所示，其主要工作原理是一個電磁線圈的永磁鐵在電磁場的激勵下運動，達到控制液壓缸打開和關閉的作用，一般而言，電磁閥的激勵電壓在24V，但是由于試驗多通道同時加載，各電源車的輸出電壓在各加載點的壓降一般在17V到20V之間，可以滿足電磁閥工作電壓。

2.2 供電系統

由于試驗規模較大，大部分試驗的加載點達到了幾十上百個，能否有效對各個加載點的電壓進行控制，是試驗成敗的關鍵因素之一。在試驗輔助設備研發過程中，試驗現場設計了一種電磁閥供電專用裝置，主要包括24V穩壓電源一臺，電路過流保護裝置等。如圖2所示，該設備可以實現超過上千小時的連續運轉，電路設計采用了高可靠性、冗余備份，模塊化等設計思路，可以保證試驗的安全性。

但是在實際應用過程中，試驗加載點較為分散，如何對眾多伺服閥進行供電檢測成為制約設備排故效率的主要問題，雖然在前置端可以讀出供電輸出的24V，但是在每個加載點第一時間觀測到電壓情況比較困難，這使得發生故障時的試驗設備狀態監測成為難點之一，當試驗規模較大時，對試驗周期會造成一定的影響，所以本文考慮在各加載點設計一個電壓檢測裝置。

3 電壓檢測裝置設計

3.1 檢測原理

從圖1可以看出，電磁閥的外觀具有嚴密的封裝特性，很難在電磁閥工作狀態下對該點的電壓進行檢測，所以設計過程中針對電磁閥線纜的可改裝性和可加工性，對線纜進行分壓改造，采用并聯方式進行電壓檢測，同時設計了基于LED顯示屏的電壓數顯裝置[5]，如圖3所示。電壓表采用集成型數字電壓顯示表頭，以單點檢測為例，LED供電電壓5V，在供電端引入一個降壓裝置，對24V進行電壓轉換，降到5V對LED供電。LED顯示屏具備故障自檢模塊，當供電電壓超出滿量程時，電壓裝置顯示為最高位1，在測量范圍時顯示相應的電壓數值，其工作電流小于100mA，所以對檢測電壓的分流可以忽略不計，檢測精度可以達到0.2%，具備數據保持功能，完全滿足工程需求。

3.2 應用效果

設備研發完成以后，在某試驗驗證平臺的標定試驗中進行了測試，驗證平臺的加載點較少，所以檢測電壓達到額定電壓24V，如圖4所示。為了測試設備的可靠性和壽命，對該裝置進行了加壓檢測，持續周期滿足試驗的上百次加壓，同時對設備的散熱等進行監測，沒有發現異常，該設備滿足工程要求。

4 結論

電磁閥工作原理的復雜性決定了該設備在試驗過程中的重要性，本文分析了電磁閥的可靠性對試驗的影響，并提出了24V電壓檢測裝置，能夠在試驗過程中實時監測各加載點的工作電壓，實現對異常電壓點的快速檢測，設備小巧靈活，安裝便捷，提高了試驗的安全性和可靠性。在工程中具備一定的應用前景。

參考文獻：

[1]譚眾，王武勇.飛機電源綜合試驗系統浪涌電壓檢測臺的研制[J].測控技術，2010，29（10）：9-12.

[2]尹泉，康慨，王慶義，等.基于AD7612的高精度電壓檢測技術及實現[J].電子測量技術，2010，33（12）：43-46，83.

[3]王勇，陳章進，江超，等.基于FPGA的剩余電壓檢測系統的設計[J].電子技術應用，2013，39（3）：80-83.

[4]馮亞峰，錢素琴，孔建會.一種窄脈沖峰值電壓檢測保持電路的研究[J].儀表技術，2017（7）：5-7，45.

[5]楊貴恒，等.常用電源元器件及其應用[M].北京：中國電力出版社，2012.