一种隔膜泵隔膜破损监测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种隔膜泵监测系统及方法，具体涉及一种隔膜泵隔膜破损监测系统及方法。

背景技术

隔膜室内的橡胶隔膜破损会造成液压油与物料混合，使隔膜泵不能正常工作，甚至损坏活塞组件。因此，如何及时有效的检测到隔膜是否破损，对保证隔膜泵能否可靠、稳定运行至关重要。

目前监测隔膜破损常用的方法是在液压腔安装油污检测传感器，通过油污传感器反馈的值判定液压油受污染的程度，从而判断隔膜是否破损。此方法表面上很直观，实际上准确性很差，原因有二：其一，隔膜泵机组长时间运行后液压油的品质特性会发生改变，油污传感器采集值也会变化，而此时并非因隔膜破损物料污染造成，因此存在误报；其二，当隔膜破损后物料污染了液压油，但因液压腔容积较大，且物料一般为固液混合物不易溶解扩散，当隔膜破损位置与油污传感器安装位置相距较远时，即使油污传感器检测到污染，已造成了活塞组件损伤，因此不能及时有效的监测隔膜破损。

发明内容

本发明的目的是解决现有隔膜破损监测方法，难以准确、及时监测隔膜破损情况的技术问题，而提供一种隔膜泵隔膜破损监测系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种隔膜泵隔膜破损监测系统，包括隔膜泵本体和活塞；隔膜泵本体包括壳体、设置于壳体内的隔膜室、设置于隔膜室内的隔膜、与隔膜连接的导杆；活塞的一端与壳体远离隔膜一端的端部连接，活塞的另一端用于与外部驱动机构连接；隔膜与壳体、活塞之间形成液压腔；隔膜、导杆、活塞与液压腔同轴设置；外部驱动机构通过活塞及位于液压腔内的液压油使隔膜凹凸运动，从而带动与之连接的导杆沿轴向在液压腔内往复运动；

其特殊之处在于：

还包括磁环、控制模块、与控制模块电连接的排油探测器、补油探测器；

排油探测器与补油探测器沿远离隔膜的方向依次设置于液压腔侧壁的壳体上，其探测端均位于液压腔内，且与导杆的端部相对应；

磁环同轴设置于导杆靠近活塞的一端端部；

所述排油探测器与补油探测器分别在磁环经过排油探测器与补油探测器对应位置时，向控制模块发出对液压腔进行排油、补油的信号；

所述排油探测器与补油探测器在液压腔侧壁的壳体上的设置位置符合以下条件：

在液压腔内的液压油处于预设压力范围时，所述磁环位于排油探测器与补油探测器之间；在液压腔内的液压油大于预设压力范围时，所述磁环位于排油探测器对应位置，或者排油探测器对应位置远离补油探测器一侧；在液压腔内的液压油小于预设压力时，所述磁环位于补油探测器对应位置，或者补油探测器对应位置远离排油探测器一侧。

进一步地，所述磁环所在平面与排油探测器或补油探测器的中心轴线重合。

同时，本发明还提供了一种隔膜泵隔膜破损监测方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)搭建上述的隔膜泵隔膜破损监测系统；

2)在控制模块中设置延时时间与预设时间；

3)启动外部驱动机构，通过活塞使隔膜泵本体正常运转；

4)利用排油探测器与补油探测器检测磁环的位置；

5)判断磁环是否经过排油探测器或者补油探测器的对应位置，若是，则磁环触发排油探测器或补油探测器发出排油信号或补油信号，执行步骤6)；否则，返回步骤4)；

6)控制模块收到排油信号或补油信号后，若在延时时间内再次接收到磁环触发排油探测器或补油探测器发出排油信号或补油信号，则执行步骤7)，否则，将延时时间清零，控制模块判定隔膜泵正常运转，并返回步骤4)；

7)补油信号或排油信号激活控制模块中的延时计时器开始计时至预设时间，同时返回步骤4)；

如果预设时间内延时计时器始终保持激活状态，则控制模块判定隔膜泵的隔膜破损，并将隔膜泵故障停机；否则，将预设时间清零，控制模块判定隔膜泵正常运行，并返回步骤4)。

进一步，步骤2)中，延时时间为12-20s。

进一步，步骤3)中，磁环与排油探测器或补油探测器的对应位置具体为：

磁环所在平面与排油探测器或补油探测器的中心轴线重合时的位置。

进一步，步骤2)中，预设时间为180s。

进一步，步骤2)中，延时时间为15s。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

(1)本发明隔膜泵隔膜破损监测系统,在安装结构不变的前提下，利用磁环触发排油探测器或补油探测器发出排油信号或补油信号，再利用控制模块实现了隔膜泵隔膜的实时监测，节省了额外安装油污传感器及其附件的成本。

(2)本发明隔膜泵隔膜破损监测方法,可根据隔膜泵运行工况的不同，对延时时间和预设时间进行设定，通过现场调试达到最佳的监测效果，避免误报，且可以及时有效的实时监测隔膜泵的工作情况。

附图说明

图1为本发明隔膜泵隔膜破损监测系统实施例的结构示意图；

图2为本发明隔膜泵隔膜破损监测方法实施例的流程图。

图中附图标记为：

1-隔膜泵本体，2-隔膜室，3-隔膜，4-导杆，5-活塞，6-液压腔，7-排油探测器，8-补油探测器，9-磁环。

具体实施方式

如图1所示，一种隔膜泵隔膜破损监测系统，包括隔膜泵本体1和活塞5；所述隔膜泵本体1包括壳体、设置于壳体内的隔膜室2、设置于隔膜室2内的隔膜3、与隔膜3连接的导杆4；所述活塞5的一端与壳体远离隔膜3一端的端部连接，活塞5的另一端用于与外部驱动机构连接；所述隔膜3与壳体、活塞5之间形成液压腔6；所述隔膜3、导杆4、活塞5与液压腔6同轴设置；所述外部驱动机构通过活塞5及位于液压腔6内的液压油使隔膜3凹凸运动，从而带动与之连接的导杆4沿轴向在液压腔6内往复运动；还包括磁环9、控制模块、与控制模块电连接的排油探测器7、补油探测器8；

排油探测器7与补油探测器8沿远离隔膜3的方向依次设置于液压腔6侧壁的壳体上，其探测端均位于液压腔6内，且与导杆4的端部相对应；磁环9同轴设置于导杆4靠近活塞5的一端端部，且磁环9和导杆4所在平面均与排油探测器7与补油探测器8的中心轴线重合。所述排油探测器7与补油探测器8分别在磁环9经过排油探测器7与补油探测器8对应位置时，向控制模块发出对液压腔6进行排油、补油的信号；所述排油探测器7与补油探测器8在液压腔6侧壁的壳体上的设置位置符合以下条件：

在液压腔6内的液压油处于预设压力范围时，所述磁环9位于排油探测器7与补油探测器8之间；在液压腔6内的液压油大于预设压力范围时，所述磁环9位于排油探测器7对应位置，或者排油探测器7对应位置远离补油探测器8一侧；在液压腔6内的液压油小于预设压力时，所述磁环9位于补油探测器8对应位置，或者补油探测器8对应位置远离排油探测器7一侧。

本发明利用液压腔6内安装的补油探测器8、排油探测器7，通过控制模块实现了隔膜3是否破损的实时监测及判定。

上述实施例的工作原理如下：

隔膜泵正常运转时，隔膜3在隔膜室2中，随活塞5通过油压的变化做往复运动。

当隔膜泵工作时，导杆4随隔膜3一起运动，正常情况下导杆4上的磁环9在补油探测器8、排油探测器7之间，随着液压油的压力变化，隔膜3会增大变形或减小变形，从而触发排油探测器7或补油探测器8，通过对液压腔6适当的排油和补油，保持液压腔6中的液压油体积一定，就能把隔膜3的运行位置控制在最佳范围(即排油探测器7与补油探测器8之间)。

隔膜3完好且正常运行状态下，随着活塞5的往复运行，隔膜泵补油、排油动作规律且不频繁。一旦隔膜3破损，会出现补油/排油的动作频繁，原因是当活塞5从A位置往B位置运动的过程中，液压腔6中的液压油受挤压，通过隔膜3上的破损孔会大量的泄漏到隔膜室2，导杆4上的磁环9运行至排油探测器7下方，从而触发排油信号；然后当活塞5从B位置回到A位置时，因液压腔6中液压油不足，会使隔膜3吸收过度，促使导杆4上的磁环9运行至补油探测器8下方，从而触发补油信号，同时部分液压油会通过隔膜3上的破损孔泄漏到隔膜室2中，使得液压油被污染，改变其性能。

如图2所示，本发明还提供了一种隔膜泵隔膜破损监测方法，包括以下步骤：

1)搭建上述的隔膜泵隔膜破损监测系统；

2)在控制模块中设置15s延时与180s计时；

3)启动外部驱动机构，通过活塞5使隔膜泵本体1正常运转；

4)利用排油探测器7与补油探测器8检测磁环9的位置；

5)判断磁环9是否经过排油探测器7或者补油探测器8的对应位置，若是，则磁环9触发排油探测器7或补油探测器8发出排油信号或补油信号，执行步骤6)；否则，返回步骤4)；

6)控制模块收到排油信号或补油信号后，若在15s内再次接收到磁环触发排油探测器或补油探测器发出排油信号或补油信号，则执行步骤7)，否则，将15s延时清零，控制模块判定隔膜泵正常运转，并返回步骤4)；

7)补油信号或排油信号激活控制模块中的延时计时器开始计时至180s延时，同时返回步骤4)；

如果180s内延时计时器始终保持激活状态，则控制模块判定隔膜泵的隔膜破损，并将隔膜泵故障停机；否则，将180s计时清零，控制模块判定隔膜泵正常运行，并返回步骤4)。

在控制模块中，通过测定隔膜泵运行过程中补油探测器8、排油探测器7的触发时机和频次，即可诊断出液压油是否过度损耗，从而判定隔膜3是否破损。

隔膜泵运行过程中，当控制模块接收到补油信号或排油信号时，在控制模块中设定15s延时来延长此信号，并监测在15s内是否继续有补油信号或排油信号；如果在15s内没有再出现补油信号或排油信号，则15s延时计时清零，隔膜泵正常运行。

若15s内有补油信号或排油信号，激活控制模块中的延时计时器，开始计时180s，如果180s内延时计时器始终保持激活状态，计时时间到后则控制模块判定隔膜泵的隔膜3破损，隔膜泵故障停机；如果180s内延时计时器未保持激活状态，则属于正常补排油，可保持隔膜泵正常运行；

当隔膜3破损后，随着活塞5每一次的往复动作都会触发补油探测器8或排油探测器7发出补油信号或排油信号，因此在15s延时时间内每次都会保持延时计时器计时，由此180s延时计时器一直保持激活状态，计时时间到后控制模块被触发液压油故障报警，控制模块判定该隔膜室2隔膜3破损。