液壓缸電磁閥工作電壓檢測系統(tǒng)設(shè)計

趙嬋

摘? 要：在結(jié)構(gòu)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(guī)避試驗風(fēng)險，文章針對電磁閥的供電故障問題，設(shè)計了一種可以實現(xiàn)電磁閥供電電壓實時顯示的檢測系統(tǒng)，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(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)強度試驗;液壓缸;電磁閥;電壓檢測

中圖分類號：TN709? ? ? ? 文獻標(biāo)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(jié)構(gòu)強度試驗的設(shè)備健康監(jiān)測技術(shù)逐漸發(fā)展，設(shè)備檢測技術(shù)不斷進步，在眾多設(shè)備的監(jiān)測技術(shù)中，電磁閥供電電壓是反映液壓缸設(shè)備狀態(tài)的重要指標(biāo)[1]，供電電壓的可靠性和安全性是關(guān)乎試驗成敗的關(guān)鍵，其電壓在控制系統(tǒng)加壓操作瞬間由試驗控制系統(tǒng)輸出信號進行控制，從輔助設(shè)備24V供電裝置傳輸?shù)矫恳粋€電磁閥，但是在試驗現(xiàn)場還不能對電磁閥的電壓進行直觀顯示，所以需要設(shè)計一種滿足一定檢測精度的電壓檢測技術(shù)[2]，同時，電磁閥是封裝設(shè)備，在設(shè)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(xiàn)場的設(shè)備故障監(jiān)測一般在卸壓狀態(tài)下進行，所以需要考慮設(shè)備的檢測保持[4]，在卸壓狀態(tài)下要能對24V的供電檢測數(shù)據(jù)記錄并顯示。本文在考慮以上技術(shù)實現(xiàn)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(shè)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(shè)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(guān)閥，能夠在二級壓力導(dǎo)通瞬間，根據(jù)控制系統(tǒng)輸入信號即時開啟，起到對先導(dǎo)壓力的緩沖作用，同時也是液壓缸受控的安全保障環(huán)節(jié)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(guān)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(tǒng)

由于試驗規(guī)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(guān)鍵因素之一。在試驗輔助設(shè)備研發(fā)過程中，試驗現(xiàn)場設(shè)計了一種電磁閥供電專用裝置，主要包括24V穩(wěn)壓電源一臺，電路過流保護裝置等。如圖2所示，該設(shè)備可以實現(xiàn)超過上千小時的連續(xù)運轉(zhuǎn)，電路設(shè)計采用了高可靠性、冗余備份，模塊化等設(shè)計思路，可以保證試驗的安全性。

但是在實際應(yīng)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(shè)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(fā)生故障時的試驗設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測成為難點之一，當(dāng)試驗規(guī)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(shè)計一個電壓檢測裝置。

3 電壓檢測裝置設(shè)計

3.1 檢測原理

從圖1可以看出，電磁閥的外觀具有嚴(yán)密的封裝特性，很難在電磁閥工作狀態(tài)下對該點的電壓進行檢測，所以設(shè)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(lián)方式進行電壓檢測，同時設(shè)計了基于LED顯示屏的電壓數(shù)顯裝置[5]，如圖3所示。電壓表采用集成型數(shù)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(zhuǎn)換，降到5V對LED供電。LED顯示屏具備故障自檢模塊，當(dāng)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(yīng)的電壓數(shù)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(shù)據(jù)保持功能，完全滿足工程需求。

3.2 應(yīng)用效果

設(shè)備研發(fā)完成以后，在某試驗驗證平臺的標(biāo)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(shè)備的可靠性和壽命，對該裝置進行了加壓檢測，持續(xù)周期滿足試驗的上百次加壓，同時對設(shè)備的散熱等進行監(jiān)測，沒有發(fā)現(xiàn)異常，該設(shè)備滿足工程要求。

4 結(jié)論

電磁閥工作原理的復(fù)雜性決定了該設(shè)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(jiān)測各加載點的工作電壓，實現(xiàn)對異常電壓點的快速檢測，設(shè)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(yīng)用前景。

參考文獻：

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[3]王勇，陳章進，江超，等.基于FPGA的剩余電壓檢測系統(tǒng)的設(shè)計[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2013，39（3）：80-83.

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