Valve Expert 02 - Deutsch - dietzautomation.comdietzautomation.com/download/Valve Expert 02 -...

of 11 /11

Embed Size (px)

Transcript of Valve Expert 02 - Deutsch - dietzautomation.comdietzautomation.com/download/Valve Expert 02 -...

ValveExpert wurde entwickelt, um Servoventile und Proportionalventile zutesten. Eine neue und ausgereifte Technik ermglicht die Prfung von4-Wege-Durchflu-Servoventilen und Proportionalventilen bis zu einem Flussvon 80 L/min und bei einem Druck von 210 bar. Der Test wird schnell und mitgeringstem Energieaufwand abgewickelt. Eine moderne und wohldurchdachteComputer-Technologie macht dies mglich. Der Benutzer wird mitUntersttzung von Grafik auf dem Bildschirm geleitet. Die Testergebnisseknnen schlielich gespeichert und ausgedruckt werden.

Was ist nun neu und anders als sonst?

Alte herkmmliche Teststnde werden meist an ein bestehendesHydrauliksystem angeschlossen. Sie bentigen dafr die Beistellung einesHydraulik-Aggregats. Ein solches muss in der Regel etwa 40 KW leisten, umein Servoventil mit einem Nennfluss von 80 L/min und einem Druck von 210bar zu testen. Da der Testvorgang keine Nutzleistung verbraucht, wird dieVerlustleistung in Wrme umgesetzt. Es muss also aufwendig gekhltwerden. Dazu braucht man entweder eine krftige Ventilation oder einekomplizierte Wasserkhlung.

Ganz anders die neue ValveExpert-Technologie: Sie erfasst dieCharakteristiken eines Servoventils in krzester Zeit. Fr den raschenPrfvorgang wird ein Groteil der Energie aus einem Hydraulikspeicherentnommen. Hierzu reicht eine installierte Leistung von nur 6 KW aus, wosonst 40 KW notwendig sind. Wegen der extrem kurzen Dauer desPrfprozesses setzt sich nur wenig Energie in Wrme um. Auf einezustzliche Khlung wird verzichtet und ein kleiner ltank reicht aus. DasHydraulik-Aggregat ist platzsparend in dem Prfstand selbst eingebaut.

Sollten Sie nun Servoventile oder Proportionalventile testen wollen, sobietet Ihnen der Teststand ValveExpert auf geringstem Raum und zugeringsten Kosten ein praktisch vollstndiges Labor.

Einleitung

Merkmale

Plug and Play

Mobilitt

Vollautomatischer Test

Wenig Vorkenntnisse

Sparsam

Leise

Zuverlssig

Niedrige Kosten

Diese Parole trifft ziemlich genau die Eigenschaften des Teststandes: Der Benutzer schliet den Strom an. Er schraubt ein Servoventil auf undschaltet ein. Fertig. Minuten spter liegen schon die ersten Testergebnisse vor. Druckreif.

Das Hydraulik-Aggregat ist im Teststand eingebaut und damit sind Hydraulikleitungen entbehrlich. Es wird keine besondere Khlung bentigt undsomit entfllt auch der sonst obligatorische Wasseranschluss. Der Prfstand kann also problemlos an verschiedenen Orten aufgestellt werden.

Neben der Mglichkeit ein Ventil manuell prfen zu knnen, kann der Bediener des Teststands einen vollautomatischen Test ausfhren. Nach etwa5 Minuten liegen ihm je nach Ventiltyp 3 bis 4 Seiten Diagnose-Ergebnisse vor die er speichern und ausdrucken kann.

Man mchte fast sagen es sind keine Vorkenntnisse ntig um den Prfstand ValveExpert bedienen zu knnen. Aber es gengen Grundkenntnisseber den Umgang mit Windows und auch ein Verstndnis darber wie ein Servoventil oder ein Proprtionalventil funktioniert.

Dank dem geschlossenen Druckregelkreis wird nur soviel Energie verwendet, wie gebraucht wird. Ein Elektromotor treibt eine Hydraulikpumpe mitfestem Schluckvolumen und hohem Wirkungsgrad an. Ist das Servoventil ohne Durchfluss, dreht der Motor bescheiden langsam. Er deckt nurgerade noch den Leckfluss. Da wenig Energie in Wrme umgewandelt wird, entfllt zudem noch die Khlung.

Die Pumpe ist die leiseste Hochdruck-Zahnradpumpe auf dem Weltmarkt. Das sagt jedenfalls der Hersteller, der sie uns geliefert hat. Wir glaubenes und haben sie noch dazu in den ltank eingepackt. Im geschlossenen Gehuse soll sie auf diese Weise kaum noch vernehmbar sein.

- Die Innenzahnradpumpe ist von der Druckauslegung berdimensioniert. Sie luft meist bei niedrigem Druck, mittlerer Geschwindigkeit und kurzerEinschaltdauer. Man kann also mit einer hohen Lebensdauer der Pumpe rechnen.

- Der brstenlose Synchronmotor mit Permanentmagneten ist vllig wartungsfrei.- Schaltventile, Druckmeumformer und Filter sind auf einem Block montiert, und im Prfstand sind nur 3 Rohrleitungen verlegt; Strungendurch Leckl sind somit unwahrscheinlich.

- Die Installationskosten beschrnken sich auf den Anschlu an das Drehstromnetz.- Die kleinen Abmessungen des Teststands helfen Platzkosten sparen.- ValveExpert ist den Eigenschaften entsprechend sehr preisgnstig.

Das MessPrinzip

indem wir diePhasenverschiebung zwischen Aus- und Eingangssignal ermitteln. Diese Korrektur wird an den beiden Diagrammen verdeutlicht.

Eine der herausragenden Eigenschaften dieses Teststandes ist das eingebaute Hydraulikaggregat. Wie ist es aber mglich miteinem so kleinen Aggregat einen Durchfluss bis zu 80 L/min zu messen. Der Witz liegt darin, dass der Durchfluss schnell gemessenwird und die dazu bentigte Energie aus einem greren Akkumulator entnommen wird. Jedoch wird bei der Erkennung derDurchflusskennlinie diesselbe regelgerecht aufgeblasen denn der Steuerkolben kommt nicht so schnell nach wie dasEingangssignal eingegeben wird. Wir scheiden diesen dynamischen Effekt durch eine Korrektur aus

Dieses Diagramm zeigt die Durchfluss-kennlinie eines Proportionalventils derFirma REXROTH. Dieses Ventil ist miteiner Rampen-Funktion versehen. DieRampe soll bewirken, dass dasEingangsignal ber eine Rampe verzgertauf das Ventil gegeben wird. Das Ventilkann also bewusst dynamischverlangsamt werden. Wie man erkennt, istdie Kurve aufgeblasen und man kannnicht erkennen ob das Ventil Hysteresehat, wo die Nullberdeckung liegt und wieauch der kurvenlineare Verlauf ist. (DasDiagramm wurde mit einemEingangssignal von 25% vomNennsignal und mit einer Frequenz von0,01Hz geschrieben).

Nach der dynamischen Korrektur erhaltenwir das nebenstehende Diagramm. Jetztkann man erkennen, dass das Ventilkeine Hysterese hat, was zu erwartenwar, denn das Ventil hat eine elektrischeRckfhrung der Kolbenposition imgeschlossenen Regelkreis. Auch kannman genau erkennen wo dieNullberdeckung liegt und wie die Kurveverluft. Ein weiterer Vorteil unsererMethode liegt darin, dass man ein solchesVentil prfen kann ohne die Rampeverstellt zu haben. Meist wird ja dieEinstellung der Rampe fr eine bestimmteAnwendung optimiert, was dann nichtwiederholt werden muss.

Hydraulik

Brstenloser Servomotorund Innenzahradpumpe.Ein brstenloser Servomotortreibt eine Innezahnradpumpean, die selbst im Tank eingebautist. Der Servomotor wird imgeschlossenenGeschwindigkeitsregelkreisbetrieben dem ein geschlossenerDruckregelkreis berlagert wird.Der Druckmessgeber liegt direktam Systemdruck-Eingang desServoventils. Sobald der Druckerreicht ist, bleibt der Servomotorstehen oder fast stehen....erdreht noch langsam um denLeckfluss zu decken. Beianstehendem Druck ist folglichdas Hydraulikaggregat vlliggeruschlos. Aus diesem Grundhaben wir neben dem zutestenden Servoventil eine roteLampe angebracht damit derOperator aufmerksam gemachtwird, dass noch der Druckansteht. Auch beim Hochlauf zurAkkumulatorfllung ist diePumpe recht leise; nach Angabedes Pumpenherstellers handeltes sich um die leiseste Pumpeauf dem Weltmarkt. Da keinAnschluss fr Khlwasserbentigt wird und das Aggregatso leise ist, kann der Teststand ineinem Broraum verwendetwerden ohne sonderlich zustren.

HydraulikVerteilerblock.Alle Schaltventileund Messelementewie DruckgeberundVolumenmessersowie auch dieFilter sind aufeinem Hydraulik-Verteilerblockangebracht.Folglich werdennur dreiRohrleitungenverwendet, womitLeckl-Pannenbestens vereiteltwerden.

Filter.Der grere Filterhat eine Feinheitvon 3 und machtdieReinigungsarbeit.Der kleinere Filterhat eine Feinheitvon 12 und ist inReihe hinter demgreren angelegt;er ist einsogenannter lastchance Filter.

Akkumulator.Ein groer Kolben-Akkumulator miteinem Volumenvon 6 Liter undeiner Vorspannungvon 35 bar gibt dientige Energie abfr grereDurchflsse.

lbehlter.Der lbehlter hat einen Inhaltvon 40 Liter. Bei normalerBetreibung des Teststandespendelt sich die Temperatur bei40C ein. Bei sehr intensiverBetreibung steigt die Temperaturweiter an; bei Erreichen von60C wird der Teststandabgeschaltet. Wir empfehlen dieVerwendung eines Hydrauliklsmit sehr flacherViskosittskennlinie wie etwaShell Tellus Arctic. Da derDurchfluss eines Servoventilsturbulent verluft, ist der Einfluder Temperatur bei derDurchflussermittlungvernachlssigbar. Bei derErmittlung des Leckageflusseshat die Temperatur jedoch einenEinfluss. Messungen derLeckage bei Temperaturen von40C 10C haben eineAbweichung der Leckage von 0,2 L/min ergeben.

berprfung undWartung.AlleWartungsarbeitenamHydraulikaggregatlassen sich vondieser leichtzugnglichen Seitedurchfhren:berprfung undNachfllung deslstandes, derAkkumulatorladung,Austausch derFilterelemente,berprfung derDruckwerte mittelsMinimess-Anschlssen. Allesist bequemzugnglich.

SMD TechnologieDie kleinen Ausmaeder Elektronik-Kartewurden durchVerwendung derSurface MountedTechnologie erreicht.Die Elektronik-Karte istin einem PhoenixGehuseuntergebracht. DieAbdeckung ist ausdurchsichtigemPlexiglas; dies erlaubtdie Beobachtung derLeuchtdioden welcheden Status vonverschiedenenFunktionen anzeigen.

SteckerAlle Verbindungen zudenMessinstrumenten,Netzteilen undComputer sind mitabgeschirmten Kabeln

ente sindselbst abgeschirmt.

verwirklicht. Auch dieStecker fr dieMessinstrum

Der 100-pin Stecker istfr das Kabel zurVerbindung der I/OKarte im Computer.

RelaisDie verschiedenenSchaltarten fr dieSpulen der zutestenden Servoventilewerden mit Relais-Schaltungenhergestellt (Serien-,Parallel- oderIndividual-Schaltung).Das erspart demBediener desTeststands Arbeit undZeit diese Schaltungenselbst herzustellen,denn hier gengt einMausklick um diegewnschteSchaltungsartherzustellen.

Strom-AusgangsverstrkerAuf einem grozgigdimensioniertenKhkrper sitzt derAusgangsverstrker frden Strom der zutestendenServoventile. DerVerstrker wurde aufeinen Strom von120mA begrenzt.

LeuchtdiodenAlle wichtigenFunktionen desTeststandes w

usw.werden mitLeuchtdiodenangezeigt. Im Falleeiner notwendigenWa

ieSchaltung derHydraulikventile,Zustand der Filter,lstand, Impulse desVolumenzhlers,positiver odernegativer Strom zudem zu testendenServoventil,Netzteilfunktion,Relaissteuerung

rtung erleichtertdies natrlich enormdie Fehlersuche.

ALTERADie bentigten DigitalSchaltungen wurdenauf einemprogrammierbarenALTERA chipverwirklicht. Eventuellenderungen derElektronik lassen sichdurch eine neueProgrammierungerreichen. Der Steckerzur Ladung einessolchen Programms istauf der Elektronik-Karte vorgesehen.

Elektronik

Manueller Test

Vier Manometer die nicht lecf e Einheiten wie psi oder pascal. Mit einem

Mausklick auf das Manometer wird der augenblickliche Wert ein paar Sekunden lang didital angezeigt.Eine analoge Flussmessanzeige mit Schleppzeiger. Auch hier kann der Messbereich umgestellt werden auf Empfindlichkeit und Messwert wieL/min, cis oder Gal/min. Ebenfalls Digitalanzeige mit Mausklick.

Temperatur-Anzeige: ebenfalls Digitalanzeige durch Mausklick.

Jeder Schalter und jEin Kommando-Panel zur Einstellung des Systemdrucks und des Eingangssignals, analog per Potentiometer oder digital per Keyboard.Einstellung der Schaltart der Servoventil-Spulen...Serie, Parallel oder Individual. Einstellung der

zu verstellen ist meist eine Plage. Nicht so mit ValveExpert: mit der Schalterstellung feedback wird der Nullpunkt(hydraulisch null) automatisch eingestellt, und zwar im geschlossenen Regelkreis um den Differenzdruck Pb-Pa auf Null zu stellen. Danngen

ken und auch nicht durch Schockbelastung zerstrt werden knnen. Jedes Manometer lsst sich auf diegewnschte Au lsung einstellen...250 bar, 100 bar oder 20 bar und sogar umschalten auf ander

Zwei Multimeter zur Kontrolle des Eingangsignals so wie der Kolbenpostion bei elektrisch rckgefhrten Ventilen.

Fllstandsanzeige des Akkumulators.edes Schaltventil werden durch einen Mausklick bettigt.

Empfindlichkeit des Rckfhrsignals derSteuerkolbenposition.Und ganz besonders hervorzuheben ist die feedback Einstellung. Bei Servoventilen ist oft der Nullpunkt verstellt. Diesen Nullpunkt mitherkmmlichen Teststnden

gt es die Nullverstellung des Servoventils so zu verdrehen, dass das Amperemeter des Eingangssignals auf Null oder auf einengewnschten Wert gestellt wird.

Bei Aufrufen des Programms MANUAL erhalten wir auf dem groen 19 Zoll Flachbildschirm die unten abgebildete Darstellung. Wir haben es hierbuchstblich mit einem vollstndigem Labor auf dem Bildschirm zu tun.

Mit Settings kann man die gewnschten Einheiten whlen.

Mit Mausklick auf ein Messinstrument, Manometer, Voltmeter,Amperemeter oder Durchflussmesser kann man denEmpfindlichkeitsbereich jedes Instruments frei definieren.

Automatischer Test

Die DatenbankIn

Die Verwaltung der Datenbankfunktioniert wie der WindowsExplorer. Auf diesem Blatt ist eineAnordnung gezeigt die

si) zu testen, wasbei den allermeisten Servoventilendem Nenndruckabfall entspricht.

der Datenbank werden dieSpezifikationen der zu testendenServoventile gespeichert. Beimodernen Servoventilen oderProportionalventilen sind diese Datenanhand eines Schlssels aus demaufgeklebten Etikett des Ventils zuentnehmen. Ansonsten mssendiese Daten aus demHerstellerkatalog entnommenwerden, oder auch direkt vomHersteller angefordert werden.

die Dateiennach Herstellern ordnet. DerBenutzer kann jedoch die fr ihnbequemste Anordnung selbstauswhlen.

Der Teststand ist mit einem einzigenVolumenmeter ausgerstet, das imVorlauf des Testventils liegt. Folglichist der Druckabfall am Ventil gleichdem Systemdruck. Da dasMessprinzip darin liegt einen Groteilder Energie aus einem Akkumulatorzu entnehmen, der ja auf 35barvorgeladen ist, knnen keine Drckeunter etwa 40 bar gefahren werden.Es wird empfohlen die Ventile mit70bar (oder 1000p

Programm fr den vollautomatischen TestDer Operator des Teststands ruft das Programm auf. Er gibt dieModellnummer des zu testenden Ventils ein. Die Spezifikation desVentils wird von der Datenbank geladen. Weiterhin gibt er dieSeriennummer, den Kundennamen und seinen eigenen Namenein. Auch

Auch kann das Ergebnis des Flussdiagramms auf einen vom Testverschiedenen Ventil-Druckabfall umgerechnet werden, und zwarnach der Bernoulli-Relation, dass der Durchfluss der Wurzel desDruckabfalls proportional ist. So wird ein Proportionalventil, das miteinem Nennruckabfall von 10 bar definiert ist, bei einemDruckabfall von 70bar getestet, wobei der Durchfluss nachBelieben dann auf einen Druckabfall von 10 bar umgerechnet wird.

hat er noch ein paar Optionen wie Dynamiktest,Durchflusstest oder Biastest zu bergehen. Auf den Befehl Testluft das Testprogramm vollautomatich ab. Nach Ablauf desProgramms, das etwa 5 Minuten lang dauert, wird die Analyse derTestergebnisse durchgefhrt. Auch hier hat der Operator mehrereMglichkeiten die Art der Analyse zu bestimmen so wie die Wahlder Dynamikkorrektur, aber wichtiger noch in welchen Einheiten erdie Auswertung wnscht. Wenn die Testergebnisse gespeichertwurden, kann die Analyse immer wiederholt werden auch mitverschiedenen Einheiten wie L/min, cis, Gal/min, bar, psi usw.

Diagnose (Ausdruck der Testergebnisse)

Flow Test.Das nebenstehende Diagramm zeigt das Ergebnis der Durchflussmessung inAbhngigkeit des Eingangsignals.Anhand eines solchen Diagramms kann man am besten Fehler am Ventilerkennen, zum Beispiel Nichlinearitten, erhhte Hysteresis durchVerschmutzung oder auch ein Spiel in der mechanischen Rckfhrung desVentils.Jedes dieser Diagramme kann entweder gespeichert oder-und ausgedrucktwerden.

Leakage Test.Dieses Diagramm zeigt den Leckagefluss des Servoventils in Abhngigkeitdes Eingangsignals. Die Erhhung der Leckage um den Nullpunkt entsprichtder Leckage des Steuerkolbens und an dieser Stelle wird die Gesamtleckagefestgestellt. Der niedrige Wert links und rechts zeigt den Leckagefluss derSteuerstufe. Ein hherer Wert auf einer Seite wrde auf eine verletzteDichtung in der Pilotstufe hinweisen.

Differential Pressure.Dieses Diagramm zeigt die Druckverstrkung des Servoventils. DieseInformation wird nur in seltenen Fllen gebraucht und wenn, dann meist dieDruckkurve um den Nullpunkt.

Spool Position.Das nebenstehende Diagramm ist eins der wichtigsten. Bei grerenServoventilen oder Proportionalventilen wird der Steuerkolben in einemgeschlossenen Positions-Regelkreis verstellt. Hierzu wird ein Positionsgeberverwendet, dessen Ausgangsignal auf den Stecker des Ventils ausgegebenwird. Da diese groen Ventile meist einen sehr groen Durchfluss haben, frdessen Prfung riesige Leistungen bentigt wrden, so begngt man sich mitder Kontrolle der ordentlichen Funktion des Steuerkolbens. Der Durchflusswird dann nur um den Nullpunkt herum berprft.

Die dynamischen Eigenschaften eines Servoventils knnen in Annherung mit linearen Differentialgleichungen beschriebenwerden (so genannte lineare Modelle). Namentlich aus diesem Grund werden die dynamischen Eigenschaften von Servoventilenvon den Herstellern mit der bergangsfunktion (Eigenfrequenz bei 90 Phasenverschiebung und Amplitude bei dieser Frequenz)angegeben, die ja lineare Modelle beschreiben. Um die entsprechende Amplitude-Phase Eigenschaft (bergangsfunktion) zubekommen, sollten wir das beste lineare System finden, welches unser Servoventil beschreibt. Dies ist die leitende Idee welchewir in unserem Programm benutzen um die Dynamik des Servoventils zu beschreiben. Um die Dynamik zu ermitteln, benutzenwir daher folgende Gleichungen mit vier Parametern:

Ermittlung der dynamischen Eigenschaften (Option)

Worin das Eingangssignal des Servoventils, und y den Ausgangs-Fluss darstellen ( ist der Nullstrom). Unter der Annahme,dass ein Servoventil durch eine solche Gleichung beschrieben werden kann, fhren wir den Test mit einer speziellen Funktion aus.Dann bekommen wir das Ausgangssignal y und erzeugen den Erkennungsprozess um die Parameter und zu bestimmen.Nachdem wir die Gleichung erhalten haben, berechnen wir alle dynamischen Eigenschaften (Phasenverschiebung, Amplitude und soweiter).Zu bemerken ist, dass die Funktion keine lineare Funktion ist und vielmehr ist durch die Hysterese nicht eindeutigbestimmt. Jedoch kann die so erhaltene Funktion fr Computer- Simulationen genutzt werden um hydraulische Systeme zuentwickeln. Fr analytische Untersuchungen empfehlen wir die lineare Nherung zu benutzen, wie wir sie im dynamischen Testerhalten haben.

u(t) (t) u

u(t)(t) A, B, C D

f (y) f (y)

0

--1 --1

mit folgenden Anfangsbedingungen

0

2

2

3

3

)( utuDyt

yC

t

yB

t

yA

0

0

0

0

2

2

ttt

yt

y

t

y

Zur Ermittlung der dynamischen Eigenschaften eines Servoventils mitmechanischer Rckfhrung der Steuerkolbenposition bentigt maneinen Frequenzgangzylinder der zwischen das zu testende Ventil undder Anschlussplatte eingebaut wird (Option). Bei Ventilen mitelektrischer Rckfhrung ist dies nicht notwendig da hierzu dasPositionsignal des Steuerkolbens benutzt wird.

Die Resultate des dynamischen Testswerden in einem Bode Diagrammgezeigt, so wie es bei den meistenHerstellern gebruchlich ist. Die aufdem Diagramm gezeigten grnenPunkte stellen die gemessenen Wertedar. Die blau eingezeichnete Kurvezeigt die Darstellung derDifferentialgleichung, welche diedynamische Eigenschaft desServoventils am besten beschreibt. Dasist einmalig und eine ganz besondereQualitt des Prfstandes ValveExpert.

Standardausfhrung und Zubehr

Nach ISO 10372-06-05-0-92

Sie ist

MOOG X072,MTS 252,3x,STAR 8XXULTRA 4550(mit interner Pilotansteuerung)

Dies ist das Lochbild der Grundplatteauf der die Anschlussplatten frweitere Ventile aufgeschraubtwerden.

fr Servoventile folgendenTyps:

Nach ISO 10372-04-04-0-092Typs:

ATCHLEY 209,MOOG X062,MOOG X073,MOOG X076,MOOG X760,MOOG X761,MOOG X765,MTS 252.2x,PEGASUS 122A,REXROTH 4WSE2EM10A-45STAR 5XXULTRA 4653,VICKERSS M4-20,VOSKHOD UG176(mit interner Pilotansteuerung)

fr Servoventile folgendenNach ISO 4401-03-03-0-94

Typs:MOOG D633REXROTH 4WRAEREXROTH 4WREEREXROTH 4WRSEREXROTH 4WRSEH

Nenngre NG6fr Servoventile folgenden

VOSKHOD 133

Nach ISO 4401-05-05-0-94

Typs:MOOG D634MOOG D661REXROTH 4WRAEREXROTH 4WRDEREXROTH 4WREEREXROTH 4WRGEREXROTH 4WRKEREXROTH 4WRSEREXROTH 4WRSEHREXROTH 4WRTEREXROTH 4WRZE

Nenngre NG10fr Servoventile folgenden

STAR 1652R

Basis-Ausfhrung:Die Grundausstattung hat folgende Anschlussplatten:

Fr die Steuersignale der oben benannten Ventile stehen in der Standardausfhrung vier Kabel zur Verfgung:

Zubehr:Weitere Anschlussplatten und Kabel sind als Sonderzubehr auf Anfrage erhltlich: Auch eine Abdeckhaube ist als Sonderzubehr erhltlich: