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ValveExpert VE04 Prüfstand für Servoventile
und Propotionalventile
Betriebsanleitung
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Inhaltsverzeichnis Einleitung…………………………….……………3 Spezifikation……………………………….…….4 Hardware………………………………….……….5 Software………………………………………….15 Mathematische Analyse……………..…...31 Excel Datei mit Resultaten………..….….34
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Einleitung Der Prüfstand ValveExpert VE04 ist geeignet zur Prüfung von Servoventilen und Proportional‐Ventilen. ‐ Die Ventile können geprüft werden bis zu einem Durchfluss von 80 L/min und einem maximalen
Druck von 350 bar. ‐ Ein kompaktes Hydraulik‐Aggregat von einer Leistung von 30 kW ist im Stand eingebaut. ‐ Das Hydraulik‐Aggregat hat eine Temperaturregelung von einer Genauigkeit von ± 2°C ‐ In der Umpump‐Kühl‐Filtereinheit ist ein 3µ Filter vorgesehen ‐ Vor dem zu prüfendem Servoventil ist ein 10µ Filter vorgesehen. ‐ Alle hydraulischen Mess und Schaltelemente sind auf einem Stahlblock aufgebaut. ‐ Ein mehrstufiges Alarm‐System ist vorgesehen um den Operator zu schützen und auf Service‐
Anforderungen aufmerksam zu machen. ‐ Das PC Interface ist klar und einfach. Außer Kenntnisse über Windows sind vom Operator keine
besonderen Kenntnisse erforderlich. Ein Berührungsbildschirm ermöglicht einfachen Zugang. ‐ Eine interne Datenbank enthält alle Test Parameter. Der Benutzer hat Zugang zu dieser
Datenbank über die Tastatur, den Berührungsbildschirm oder über den Scanner. ‐ Die Prüfergebnisse sind die statischen und dynamischen Eigenschaften der Ventile. Bis zu 15
verschiedene Diagramme können bei einem automatischen Test erfasst werden. ‐ Ein kompletter automatischer Test braucht etwa 7 Minuten. Die Prüfergebnisse werden im
Ablauf des Programms auf dem Bildschirm angezeigt. ‐ Eine aufwendige mathematische Analyse ist im System vorgesehen. Die Ergebnisse der
Prüfungen erden in einer Excel Datei abgelegt. Der Operator hat die Möglichkeit die Ausdruck‐Vorlagen selbst festzulegen.
‐ Der Teststand ermöglicht in verschiedenen Einheiten zu arbeiten, und zwar für Druck, Durchfluss und Temperatur.
‐ Alle am Prüfstand verwendeten Messinstrumente können kalibriert werden, und zwar in der Verstärkung, der Linearität und der Nullpunktverschiebung.
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Spezifikation Ansteuersignal Die zu prüfenden Servoventile können entweder mit Spannung oder Strom angesteuert werden. ‐ 6 Bereiche: ± 10 Volt, ± 10 mA, ± 20 mA, 4‐20 mA, ± 50 mA und ±100 mA ‐ Spulenschaltungen: Serie, Parallel, Spule1 und Spule2 Steuerkolben‐Position Die Steuerkolbenposition wird in 4 verschiedenen Bereichen angezeigt: ± 10 Volt, ± 10 mA, ± 20 mA und 4‐20 mA. Versorgungs‐Spannung für die Servoventile. 24 Volt und ± 15 Volt stehen zur Verfügung. Hydraulik Flüssigkeit Der Prüfstand wurde für Mineralöl mit einer Viskosität von etwa 30 cSt ausgelegt. Wir empfehlen Mobil DTE24, Shell Tellus 29 oder MIL‐H‐5606. Das interne Filtriersystem ermöglicht den Reinigungsgrad der Stufe 5 von NAS1638 (Stufe 14/11 von ISO4406). Der Öltank hat ein Fassungsvermögen von 100 L. Hydraulik Aggregat Der Prüfstand ist mit einem internen Hydraulik Aggregat versehen von einer Leistung von 30 kW, einem Durchfluss von 80 L/min und einem maximalen Druck von 350 bar. Die elektrische Speisung ist Drehstrom von 400 Volt und 80 A. Die Temperatur wird mit Hilfe von einem Kühlaggregat und einer Heizung auf ± 2°C genau geregelt.
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Hardware Hydraulik Alle Komponenten im blauen Feld des Hydraulikschemas sind auf einem Sammelblock montiert. Die Schaltventile K1 bis K7 ermöglichen verschiedene Hydraulik Anordnungen wie sie im Prüfablauf benötigt werden.
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Sammelblock für die Messinstrumente Alle Messinstrumente sind auf einem Sammelblock montiert
Hydraulik Aggregat Eine Innenzahnradpumpe, die im Ölbehälter eingebaut ist, wird von einem bürstenlosen Servomotor angetrieben. Der Motor wird in einem geschlossenen Drehzahlregelkreis betrieben, der von einem geschlossenen Druckregelkreis überlagert wird
Akkumulator
Druckgeber Ventil
Minimess Anschluss
Durchflussgeber
10µ Filter
Lüfter
38kW Motor
Ölstands Geber
Kühler
3µ Filter
Temperatur Geber
100L Behälter
Kleiner Motor
Wasser Ventil
Elektronik für Kleinen Motor
Luft Filter
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Elektro Schema
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Elektronik
Filter 3µ
Drehzahl für kleinen Motor
On/Off Motor
Motor Einschaltung
Reserviert
Ps Druckgeber
Frequenzgang Zylinder
Pa Druckgeber
Pb Druckgeber
Kühlung
Alarm Indikator
On/Off Servoventil
Heizung
Ventil K6
Ventil K5
Ventil K4
Ventil K3
Ventil K2
Ventil K1
Durchfluss Geber
NI Stecker 1
NI Stecker 0
Filter 10µ
Not Aus
Reserviert
Reserviert
Reserviert
Öl Niveau
Öl Temperatur
Servoventil
Reserviert
Reserviert
Netzspannungen: ±15V, ±30V, +24V
Alarm Indikatoren
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Alarm Anzeige der Elektronik Das Alarm‐System informiert über die Notwendigkeit einer Service Aktion. Sollte ein Problem auftauchen, so wird der Prüfstand gestoppt. Das Bild zeigt die verschiedenen Alarm‐Signale die auf der Elektronik blinkend aufleuchten.
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Computer Der Computer wird über einen Berührungsbildschirm und/oder eine Tastatur angesteuert.
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Hydraulik Aggregat
Netzteil 2mal±15V
Netzteil 24 V
Ölstands Geber
Ölstandsanzeige
Computer
3µ Filter
Kühler
Anschluss ans Netz
Wasser Ventil
Öl Behälter mit Pumpen
Temperatur Geber
Kleiner Motor
Elektronik des kleinen Motors
Elektronik
Motor
Motor Elektronik
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Verstärker für Proportionalventile Die Programmierung der PWD 00A‐400 Elektronik von Parker Hannifin ermöglicht diese Elektronik als Stromverstärker für verschiedene Proportionalventile zu betreiben.
Die PWD 00A‐400 Elektronik
Ein Proportionalventil von Parker
Flussdiagramm der PWD Elektronik
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Servoventil Aufbau Die verschiedenen möglichen Anschlüsse der zu prüfenden Servoventile und Proportionalventile sind im unteren Bild dargestellt.
Stecker für Servoventile und Proportionalventile
Stecker für Frequenzgang Zylinder
Adapterplatte
Proportionalventil
Stecker für Stromverstärker
Stecker für Spule A
Stecker für Spule B
Stecker für Servoventile und Proprtionalventile
Adapterplatte
Servoventil
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Belegung des Ausgangssteckers zur Speisung der Ventile
Belegung des Ausgangssteckers zur Speisung des Frequenzgangzylinders
Belegung des Ausgangssteckers des Stromverstärkers.
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Software Virtuelles Labor ValveExpert
Der Operator hat die Wahl zwischen einem manuellen und einem automatischen Test. Das auf dem Bildschirm gezeigte Hydraulik Schema entspricht der reellen Situation. Fünf verschiedene Hydraulik Konfigurationen können angewählt werden. Alle Mess und Kontroll Funktionen können eingestellt werden. Die so gewonnene Justierung kann in der Datenbank gespeichert werden und danach für einen automatischen Test aufgerufen werden. Die Funktionstaste F1 ruft eine Hilfe Seite auf.
Bildschirm Anzeige des “Manuellen” Test Modus
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Bildschirmanzeige beim Ablauf eines automatischen Tests
Funktionstasten und deren Bedeutung
“F6” “F4” “F5” “F7” “F11”
“F12” “F10”“F3” “F2” “F9“F8
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Hydraulik
Kontrolle der Hydraulik
Die möglich auftretenden Alarmsignale haben folgende Bedeutung:
• Der Prüfstand ist bereit
• Der Prüfstand ist ausgeschaltet
• Not‐Aus wurde betätigt
• Das 3μ Filter ist verschmutzt
• Das 10μ Filter ist verschmutzt
• Problem mit der Stromversorgung
• Der Temperatur Geber funktioniert nich richtig
• Die maximale Temperatur wurde überschritten
• Der Druckgeber für den Systemdruck funktioniert nicht richtig
• Der Systemdruck übersteigt den maximalen Wert
• Der Ölstand ist zu tief
• Alarm Signal der Motor Elektronik
• Der Durchfluss übersteigt den maximalen Wert
Oberer Wert der TemperaturSystemdruck Alarm Indikator
Unterer Wert der Temperatur Öl Temperatur Ölstand
Motor EinschaltungOn/Off Betriebsspannung
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Verstärker
Kontrolle des Verstärkers
Der Verstärker ermöglicht 4 Einstellungen: Manuelle Kontrolle, Generator, Degaussing and Feedback. Im Falle des Manuellen Tests kann der Operator die Knöpfe betätigen. Der Generator ist
für die automatische Funktion gedacht. Dieser Modus erlaubt folgende Signale: Sägezahn ,
Dreieck , Sinus und Rechteck .Die Frequenz des Generators kann eingestellt werden zwischen 0.001 und 1000 Hz. Das Degaussing Signal ermöglicht die ursprüngliche Magnetisierung zu beseitigen. In dem Feedback Modus wird der Nullstrom des Servoventils ermittelt.
Die Haupt Kontrolle Diese Kontrollen sind gedacht um die Einstellungen zu laden, zum starten oder enden des automatischen Ablaufs, das Programm zu verlassen und so weiter. Der Operator kann diese Kontrollen entweder mit dem Berührungsbildschirm oder der Tastatur betätigen. Der Operator kann auch den Scanner benutzen um die Datenbank und die Einstellungen schnell zu laden.
Haupt Kontroll Knöpfe
Scanner
Speisung des Servoventils
Degaussing Signal Kontroll Bereiche Frequenz des Generators
Spulen Schaltung
Type of generator
On/Off generator
Polarität des Kontroll Signals Kontroll Knopf On/Off Feedback
Speichern der Einstellungen Laden der Einstellungen
Verlassen des Programms
Reset Alarm
Laden der Test Daten
Start/Stop des automatischen Tests
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Hydraulische Konfigurationen
Das virtuelle hydraulische Labor hat fünf verschiedene hydraulische Konfigurationen. Die hier dargestellten Figuren zeigen die Möglichkeiten. Diese Konfigurationen werden benutzt um den Durchfluss tu messen, den Leckagefluss, den Differentialdruck, die Steuerkolbenposition und verschiedene dynamische Funktionen wie die Sprungantwort, den Phasengang und den Amplitiudengang. Ein Druck auf das Schema mit dem Berührungsbildschirm, und die Ventile K1 bis K7 werden entsprechend geschaltet.
Frequenzgang Messung mit Zylinder
Messung der Leckage und des Differentialdrucks
Durchfluss Messung im Lastkreis
Durchflussmessung von A nach R
Durchflussmessung von B nach R
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Messinstrumente Alle Messinstrumente können mit der Software justiert warden. Der Operator kann die Instrumente kalibrieren, die physikalischen Eigenschaften ändern und auch den Messbereich verändern.
Druck A
Druck B
Differentialdruck
Systemdruck
Durchfluss
Kontroll‐Signal und Steuerkolbenposition
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Einstellungen für den automatischen Test
Einstellung für den automatischen Test
Parameter für Leckage und Differentialdruck
Parameter für Durchflusstest
Parameter für Durchflusstest von A nach R
Parameter für Durchfluss von B nach R
Parameter für den Frequenzgang
Systendruck
Geschwindigkeit bei hohem Fluss
Geschwindigkeit bei geringem Fluss
Listen Name
Einzeltest
Datum und Zeit
Serien Nummer
Allgemeine Information
System Druck
Geschwindigkeit bei großem Durchfluss
Geschwindigkeit bei kleinem Durchfluss
Geschwindigkeit bei kleiner Druckverstärkung
Listen Name
Geschwindigkeit bei hoher Druckverstärkung
ä
Rechter Trigger Punkt
Nullpunkt
Trigger NiveauLinker Trigger Punkt
Amplitude
Systemdruck
Systemdruck
Listen Name
Systemdruck
Geschwindigkeit bei Großem Durchfluss
Geschwindigkeit bei Kleinem Durchfluss
Amplitude Trigger Niveau
Offset
Listen Name
Nullverschiebung
Trigger NiveauAmplitude
Nullpunkt
Listen Name
Trigger Niveau Amplitude
Listen Name
Typ der Skala Anzahl von Punkten
Nullpunkt
End Frequenz
Amplitude
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Parameter für die Sprungantwort
Parameter für den Stromverstärker
Parameter zur Nullpunkteinstellung mit Druck
Name der Daten für die Excel Vorlage
Parameter für den Warmlauf
Parameter zur Nullpunkteinstellung mit Fluss
Listen Name
Pfad für die Druckvorlage
Dauer
NullpunktAmplitude
Systemdruck
Programmierung des Verstärkers
Parameter Beschreibung
Reset der Tabelle Listen Name
SystemdruckParameter Name
Parameter Wert
Typ zur Nullpunktjustierung
Nullpunkt des Kontrollsignals
Zeitverschiebung zwischen minimalem und maximalem Kontrollsignal
Listen Name
Nullpunkt des Kontrollsignals
Typ zur Nullpunktjustierung
Maximale Druckabweichung
Systemdruck
Listen Name
Listen Name
Nullpunkt
Hydraulische Konfiguration
Dauer
Frequenz Amplitude
Maximal Fluss Differenz bei maximalem und minimalem Kontrollsignal
Systemdruck
Amplitude des Kontrollsignals
Fluss bei maximalemKontrollsignal
Listen Name
Fluss Toleranz
Tabelle der Punkte die die Overlays definieren
Nullpunkt Justierung Es gibt zwei Methoden zur Nullpunkjustierung. Die erste besteht darin den Differenzdruck auf Null einzustellen; dies ist das hydraulisch Null. Diese Methode geht nur bei Ventilen ohne Überdeckung. Wenn die Ventile Überdeckung haben, so geht die zweite Methode bei welcher die Symmetrie des Durchflusses beidseitig von Null justiert wird. In diesem Fall erzeugt der Generator ein periodisches Signal und der Operator kann dann die Symmetrie einstellen.
Nullpunktjustierung mit Differentialdruck
Nullpunktjustierung mit Durchfluss
y – Werte der oberen Grenze
y – Werte der unteren Grenze
x – Werte
Name der Overlay Tabelle
Sättigung und Nullgebiet
Liste der Overlays
Overlay Tabelle
Listen Name
Der Indicator leuchtet grün wenn der Differenzdruck innerhalb der Toleranz liegt
Diesen Knopf drücken um den Test fortzusetzen
Diesen Knopf drücken um den Test fortzusetzen
Indikator für negativen Fluss
Indikator für positiven Fluss
Indikator der Symmetrie
Negativer Nennfluss Positiver
Nennfluss
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Automatischer Test Um einen automatischen Test durchzuführen, läd der Operator die Daten aus Datenbank und gibt an welche Tests er durchführen möchte. Dann betätigt er den Start/Stop Taster und der Test läuft automatisch ab und ist nach etwa 7 Minuten fertig. Während des Testablaufs sieht der Operator die Entstehung der Diagramme. Er kann das Programm zu jeder Zeit unterbrechen. Die Messdaten enthalten alle statischen und dynamischen Eigenschaften der Ventile. 15 verschiedene Diagramme können bei dem automatischen Test erhalten werden.
Automatischer Test
Kontroll Signal
Name des Diagramms
Untere Grenze des Overlays
Hydraulische Konfiguration des laufenden Tests
Laufender Test
x-Werte
y-Werte
Gewünschte Prüfungen
Obere Grenze des Overlays
Ende des Tests
Stop TestTest Frequenz
Test Resultat
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Vorläufige Analyse Das System ermittelt zunächst die “Pass/Fail” Eigenschaft des unter Test stehenden Ventils. Danach kann der Operator weiter justieren und testen oder die Daten Speichern.
Vorläufige Prüfungs Bewertung
Ausdruck der Resultate Die Test Resultate werden in eine Excel Datei geladen. Zum Ausdruck wird eine Vorlage verwendet. Diese Vorlage enthält alle Informationen die der Kunde wünscht, Text, Daten, Formeln, Bilder, bedingte Formatierung der Pass/Fail Bewertung usw. Anmerkung: verschiedene Konfigurationen erfordern unterschiedliche Vorlagen. Die Vorlagen können entsprechend den Kundenwünschen ausgelegt werden, so zum Beispiel in verschiedenen Sprachen ausgeführt werden
Durchgeführte Prüfungen
Nicht verlangte Prüfungen
Durchgeführte Prüfungen
Prüfung “Failed”
Prüfung “Passed”
Durchgeführte Prüfungen
Nicht verlangte Prüfungen
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Struktur der Berichts‐Datei Der Berichts‐Generator läd alle Daten in eine Excel Datei, die mit einer Vorlage versehen ist. Es gibt acht verschiedene Blätter, und zwar „Pressure“, „Flow AB“, „Flow A“, „Flow B“, „Dynamics“, „Step“, „Safe“ und „Main“. Jede dieser Dateien enthält die gemessene Datentabelle, die Tabelle der Overlay Kurven und die Daten der mathematischen Analyse. Das Blatt „Main“ enthält allgemeine Informationen wie „Valve Name“, „Customer Name“, „Oil Temperature“ und „Test Time“. Die Analyse Daten basieren auf „Linear Analysis“, „ Fourier Analysis“, und „Step Response Analysis“. Die Analyse enthält unter anderem die Analysen „Maximal Flow“, „Maximal Leakage“, „Natural Frequency“, „Pass/Fail Evaluation“, „Best Linear Approximation Curve“ und viele andere Parameter. Anmerkung: die „Linear Analysis“ enthält die meisten der statischen Parameter wie „Bias“, „Pressure Gain“, „Hysteresis“, „Non Symmetry“, „Non Linearity“ usw. Die vom Benutzer definierten Druck‐Vorlagen ermöglichen es ihm jede gewünschte Form des Ausdrucks und die Sprache zu definieren.
Kalibrierung Alle verwendeten Messinstrumente sind robust und präzise Geber die schon kalibriert sind. Jedoch nach einer gewissen Zeit ist diese Kalibrierung zu überprüfen und eine Kalibrierung ist eventuell erforderlich. Eine solche Kalibrierung kann von dem Benutzer leicht durchgeführt werden. Hierzu wird das Programm „Measurement & Automation Explorer“ geöffnet. Diese Software von National Instruments ermöglicht verschiedene Formeln für die physikalischen Einheiten wie Druck, Fluss, Temperatur usw. anzuwenden. Um einen Geber zu kalibrieren wird der Benutzer die notwendige Skala eingeben. Ein Beispiel (Siehe Abbildung unten) zeigt eine lineare Gleichung die den Druck in eine Spannung wandelt. Die Gleichung hat die Form y = mx + b. Hier ist m = 58,13953, b = ‐100, x ist die Spannung vom Druckgeber und y ist der Druck in bar. Der Benutzer kann auch nichtlineare Gleichungen verwenden. Diese Methode ermöglicht nichtlineare Eigenschaften der Geber zu korrigieren und so eine große Genauigkeit zu erzielen. Für mehr Details lesen Sie die Anleitung der Software „Measurement & Automation Explorer“. Die Software von ValveExpert VE04 benutzt folgende Skalen:
• Flow – Maßstab für den Durchfluss Geber • Level – Maßstab für den Ölstand Geber • Pa – Maßstab für den Druckgeber Pa • Pb – Maßstab für den Druckgeber Pb • Pb‐Pa – Maßstab für den Differentialdruck Pb‐Pa • Piston – Maßstab für den Geber der Kolbenposition des Frequenzgang Zylinders • Ps control – Maßstab für den Druckgeber des Systemdrucks • Pspeed – Maßstab für den Geschwindigkeits Geber des Frequenzgang Zylinders • SP mA – Maßstab des Positionsgebers der Steuerkolbenposition (Strom) • SP V – Maßstab des Positionsgebers der Steuerkolbenposition (Spannung) • SV 10mA – Maßstab zur Messung des Kontroll Signals im 10 mA Bereich • SV 10mA control – Maßstab für das Kontroll Signal im 10 mA Bereich • SV 10V – Maßstab zur Messung des Kontroll Signals im 10 V Bereich • SV 10V control – Maßstab für das Kontroll Signal im 10 V Bereich • SV 20mA – Maßstab zur Messung des Kontroll Signals im 20 mA Bereich • SV 20mA control – Maßstab für das Kontroll Signal im 20 mA Bereich • SV 50mA – Maßstab zur Messung des Kontroll Signals im 50 mA Bereich • SV 50mA control – Maßstab für das Kontroll Signal im 20 mA Bereich • SV 100mA – Maßstab zur Messung des Kontroll Signals im 100 mA Bereich • SV 100mA control – Maßstab für das Kontroll Signal im 100 mA Bereich • T tank – Maßstab für den Öltemperatur Geber
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Measurement & Automation Explorer von National Instruments
Mathematical Analysis
Linear Analysis Um die statischen Parameter zu erhalten wie “Hysteresis”, “Pressure Gain”, “Flow Gain”, “Bias”, “Non Symmetry”, „Non Linearity“, „Overlap“, wird eine lineare Analyse durchgeführt. Dieser Algorithmus wird anhand einer Durchflusskurve illustriert (Siehe Abbildung unten). Zunächst eliminiert die Software die Gegend der Sättigung und diejenige um den Nullpunkt. Die restlichen Daten werden in 4 Kurven aufgeteilt. Danach wird die beste lineare Annäherung an diese 4 Kurven ermittelt. Die maximale Abweichung zwischen den Linien 1 und 2 so wie 3 und 4 stellt die Hysterese dar. Die maximale Abweichung der Kurven von den Linien 1 bis 4 stellt die Nicht‐Linearität dar. Die Linie 5 ist der Mittelwert der Linien 1 und 2 und die Linie 6 ist der Mittelwert der Linien 3 und 4. Diese Linien 5 und 6 stellen die Annäherung der normalisierten Flusskurve dar für ein positives und negatives Kontroll Signal. Die Differenz der Steigung dieser Linien geteilt durch bdie maximale Steigung stell die Nicht‐Symmetrie dar. Die Distanz zwischen den Linien 5 und 6 mit der x‐Achse entspricht der Überlappung. Die Linie 7 ist der Mittelwert der Linien 5 und 6 und ermöglicht die Ermittlung des Nullpunkts und der Fluss‐Verstärkung.
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Illustration der linearen Analyse
Frequenzgang Analyse Die Beziehung zwischen dem Signal des Durchflusses oder der Steuerkolbenposition mit einem harmonischem Eingangssignal stellt den Frequenzgang dar. Der Frequenzgang ist der Verlauf der Amplitude und der Phase in Abhängigkeit der Frequenz. Hier unten wird der Frequenzgang nach der Fourier Methode angegeben. Es soll ( )x t das Durchfluss‐Signal oder Steuerkolbensignal
entsprechend dem Eingangssignal ( ) sin( )u t A tω= sein. Hier ist 2 fω π= – die Frequenz des Test
Signals. Nach einer Übergangszeit tΔ wird das Ausgangssignal ( )x t eine periodische Funktion mit
der gleichen Frequenz ω sein. In diesem Fall kann ( )x t durch folgende Fourier Serie dargestellt warden:
0
( ) ( )sin( ( )).k kk
x t R k tω ω ϕ ω∞
=
= +∑
Für jedes ,k wird die Amplitude ( )kR ω und die Phase ( )kϕ ω durch folgende Formel
wiedergegeben ( ) ( ) ,k kR K iω ω= ( )( ) arg ( ) ,k kK iϕ ω ω=
2 /
( ) ( ) .2
tik t
kt
K i x t e dtπ ω
ωωωπ
Δ +−
Δ
= ∫
Sättigungs Bereich
Sättigungs Bereich
Null Bereich
Überdeckung
Linie 2
Hysteresis
Linie 5
Linie 1
Linie 3
Linie 4
Linie 6
Linie7
Bias
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Die graphische Darstellung der Funktion 1 1( ) / (0)R Rω stellt den normalisierten Amplitudengang
dar1 und diejenige der Funktion 1( )ϕ ω den Phasengang.
Phasengang eines Parker‐Hannifin Servoventils
Amplitudengang einesParker‐Hannifin Servoventils
1 1(0)R ist der Ausgangswert 1 0( )R ω wo 0ω klein genug ist. Üblicherweise ist 0ω = 5‐10Hz.
-90 Grad Punkt (Eigenfrequenz)
-3dB Punkt
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Sprungantwort Analyse Die wichtigsten Parameter bei eine Sprungantwort sind die Anstiegszeit und die Überschwingung. Diese Parameter sind in der unteren Abbildung verdeutlicht.
Sprungantwort eines Parker‐Hannifin Servoventils
Excel Datei mit Resultaten
Allgemeine Information (Excel Blatt “Main”) Test Information
• “Test name” – Name des Testsa • “Comment” – Kommentar zum Test • “Customer” – Kunden Name • “Operator” – Operator Name • “Date” – Test Datum • “Time” – Test Zeit
Kontroll Konfiguration und Konditionen
• “Control type” – Type des Kontrollsignals • “Coil connection” – Konfiguration der Spulen Schaltung • “Polarity of control” – Polarität der Kontrolle • “Spool position” – Typ des Steuerkolbensignals • “Oil temperature” – Öl Temperatur während des Tests
Tests welche gemacht wurden
• “Pressure test” – Druck/Leckage Test wurde gemacht (+) oder nicht (‐)
Anstiegzeit
Anstiegzeit
Überschwingung
Überschwingung
90%
100%
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• “Flow test A<‐>B” – Durchfluss AB Test wurde gemacht (+) oder nicht (‐) • “Flow test A‐>R” – Durchfluss A Test wurde gemacht (+) oder nicht (‐) • “Flow test B‐>R” – Durchfluss B Test wurde gemacht (+) oder nicht (‐) • “Dynamic test” – Dynamik Test wurde gemacht (+) oder nicht (‐) • “Step response test” – Sprungantwort Test wurde gemacht (+) oder nicht (‐)
Physikalische Einheiten
• “Flow units” – Physikalische Einheiten des Durchfluss Gebers • “Level units” – Physikalische Einheiten des Ölstands Gebers • “Temp. units” – Physikalische Einheiten des Temperatur Gebers • “Pa units” – Physikalische Einheiten des Druckgebers PA • “Pb units” – Physikalische Einheiten des Druckgebers PB • “Pb‐Pa units” – Physikalische Einheiten für den Differentialdruck • “Ps units” – Physikalische Einheiten des Druckgebers PS • “Control units” – Physikalische Einheiten des Kontroll Signals • “Feedback units” – Physikalische Einheiten des Steuerkolben Positions Signal • “Frequency units” – Physikalische Einheiten für die Frequenz (Hz) • “Amplitude units” – Physikalische Einheiten der Amplitude (dB) • “Time units” – Physikalische Einheiten für die Zeit (sec)
Differentialdruck/Leckage Test (Excel Blatt “Pressure”) Test Konditionen
• “Supply Pressure” – System Druck • “Offset” – Nullpunkt des Kontroll Signals • “Amplitude” – Amplitude des Kontroll Signals
Analyse der Differentialdruck Kurve
• “Differential Pressure test” – Die Kurve gehört (1) oder nicht (0) dem Overlay Bereich • “Line1 DP x0” – Koordinate x0 der ersten linearen Annäherung (Line 5 Seite 32 ) • “Line1 DP x1” – Koordinate x1 der ersten linearen Annäherung (Line 5 Seite 32) • “Line1 DP y0” – Koordinate y0 der ersten linearen Annäherung (Line 5 Seite 32 ) • “Line1 DP y1” – Koordinate y1 der ersten linearen Annäherung (Line 5 Seite 32 ) • “Hysteresis1 DP” – Hysterese aus dem Abstand der Linien 1 und 2 (Seite 32 ) • “Nonlinearity1 DP” – Nicht Linearität aus der Abweichung von den Linien 1 und 2 (Seite 32) • “Line2 DP x0” – Koordinate x0 der zweiten linearen Annäherung (Line 6 Seite 32) • “Line2 DP x1” – Koordinate x1 der zweiten linearen Annäherung (Line 6 Seite 32) • “Line2 DP y0” – Koordinate y0 der zweiten linearen Annäherung (Line 6 Seite 32) • “Line2 DP y1” – Koordinate y1 der zweiten linearen Annäherung (Line 6 Seite 32) • “Hysteresis2 DP” – Hysterese aus dem Abstand der Linien 3 und 4 (Seite 32 ) • “Nonlinearity2 DP” – Nicht Linearität aus der Abweichung von den Linien 3 und 4 (Seite 32) • “DP Min” – Minimaler Wert • “DP Max” – Maximaler Wert
Analyse der Druckkurve A
• “Pressure A test” – Die Kurve gehört (1) oder nicht (0) dem Overlay Bereich • “Line PA x0” – Koordinate x0 der linearen Annäherung • “Line PA x1” – Koordinate x1 der linearen Annäherung • “Line PA y0” – Koordinate y0 der linearen Annäherung
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• “Line PA y1” – Koordinate y1 der linearen Annäherung • “Hysteresis PA” – Hysterese • “Nonlinearity PA” – Nicht Linearität • “PA Min” – Minimaler Wert • “PA Max” – Maximaler Wert
Analyse der Druckkurve B
• “Pressure B test” – Die Kurve gehört (1) oder nicht (0) dem Overlay Bereich • “Line PB x0” – Koordinate x0 der linearen Annäherung der B Druckkurve • “Line PB x1” – Koordinate x1 der linearen Annäherung der B Druckkurve • “Line PB y0” – Koordinate y0 der linearen Annäherung der B Druckkurve • “Line PB y1” – Koordinate y1 der linearen Annäherung der B Druckkurve • “Hysteresis PB” – Hysterese der B Druckkurve • “Nonlinearity PB” – Nicht Linearität der B Druckkurve • “PB Min” – Minimaler Wert • “PB Max” – Maximaler Wert
Analyse der Leckage‐Kurve
• “Leakage Test” – Die Kurve gehört (1) oder nicht (0) dem Overlay Bereich • “Leakage Min” – Minimaler Wert • “Leakage Max” – Maximaler Wert
Analyse der Steuerkolbenposition Kurve
• “Spool Position 1 Test” – Die Kurve gehört (1) oder nicht (0) dem Overlay Bereich • “Line SP1 x0” – Koordinate x0 der linearen Annäherung • “Line SP1 x1” – Koordinate x1 der linearen Annäherung • “Line SP1 y0” – Koordinate y0 der linearen Annäherung • “Line SP1 y1” – Koordinate y1 der linearen Annäherung • “Hysteresis SP1” – Hysterese • “Nonlinearity SP1” – Nicht Linearität • “SP1 Min” – Minimaler Wert • “SP1 Max” – Maximaler Wert
Gemessene Daten
• “Control” – Werte des Kontroll Signals • “Pressure AB” – Werte des Differentialdrucks • “Pressure A” – Werte für Druck A • “Pressure B” – Werte für Druck B • “Feedback” – Werte für das Steuerkolben Positionssignal • “Leakage” – Werte der Leckage
Differentialdruck Overlay
• “Control” – x‐Werte der Overlay Kurve • “Pressure AB min” – y‐Werte für die untere Grenze des Overlays • “Pressure AB max” – y‐Werte für die obere Grenze des Overlays
Druck A Overlay
• “Control” – x‐Werte der Overlay Kurve • “Pressure A min” – y‐Werte für die untere Grenze des Overlays • “Pressure A max” – y‐Werte für die obere Grenze des Overlays
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Druck B Overlay
• “Control” – x‐Werte der Overlay Kurve • “Pressure B min” – y‐Werte für die untere Grenze des Overlays • “Pressure B max” – y‐Werte für die obere Grenze des Overlays
Feedback Overlay
• “Control” – x‐Werte der Overlay Kurve • “Feedback min” – y‐Werte für die untere Grenze des Overlays • “Feedback max” – y‐Werte für die obere Grenze des Overlays
Leakage Overlay
• “Control” – x‐Werte der Overlay Kurve • “Leakage min” – y‐Werte für die untere Grenze des Overlays • “Leakage max” – y‐Werte für die obere Grenze des Overlays
Durchfluss AB Test (Excel Blatt “Flow AB”) Test Bedingungen
• “Supply Pressure” – Systemdruck • “Offset” – Nullpunkt des Kontrollsignals • “Amplitude” – Amplitude des Kontrollsignals
Analyse der Durchflusskurve AB
• “Flow AB Test” – Die Kurve gehört (1) oder nicht (0) dem Overlay Bereich • “Line1 FAB x0” – Koordinate x0 der linearen Annäherung (Linie 5 Seite 32 ) • “Line1 FAB x1” – Koordinate x1 der linearen Annäherung (Linie 5 Seite 32 ) • “Line1 FAB y0” – Koordinate y0 der linearen Annäherung (Linie 5 Seite 32 ) • “Line1 FAB y1” – Koordinate y1 der linearen Annäherung (Linie 5 Seite 32 ) • “Hysteresis1 FAB” – Hysterese aus der linearen Analyse (Abstand zwischen Linie 1 und 2,
Seite ) • “Nonlinearity1 FAB” – Nichtlinearität aus der linearen Analyse (Abweichung zwischen Linie 1
und 2, Seite ) • “Line2 FAB x0” – Koordinate x0 der zweiten linearen Annäherung (Linie 6 Seite 32 ) • “Line2 FAB x1” – Koordinate x1 der zweiten linearen Annäherung (Linie 6 Seite 32 ) • “Line2 FAB y0” – Koordinate y0 der zweiten linearen Annäherung (Linie 6 Seite 32 ) • “Line2 FAB y1” – Koordinate y1 der zweiten linearen Annäherung (Linie 6 Seite 32) • “Hysteresis2 FAB” – Hysterese aus der zweiten linearen Analyse (Abstand zwischen Linie 3
und 4, Seite 32 ) • “Nonlinearity2 FAB” – Nichtlinearität aus der zweiten linearen Analyse (Abweichung
zwischen Linie 3 und 4, Seite ) • “FAB Min” – Minimaler Wert • “FAB Max” – Maximaler Wert
Analyse der Lastdruckkurve beim Durchflusstest AB
• “Flow Pressure Test” – Die Kurve gehört (1) oder nicht (0) dem Overlay Bereich • “FP Min” – Minimaler Wert • “FP Max” – Maximaler Wert
Analyse der Steuerkolben Position
• “Spool Position 2 Test” – Die Kurve gehört (1) oder nicht (0) dem Overlay Bereich
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• “Line SP2 x0” – Koordinate x0 der linearen Annäherung • “Line SP2 x1” – Koordinate x1 der linearen Annäherung • “Line SP2 y0” – Koordinate y0 der linearen Annäherung • “Line SP2 y1” – Koordinate y1 der linearen Annäherung • “Hysteresis SP2” – Hysterese • “Nonlinearity SP2” – Nicht Linearität • “SP2 Min” – Minimaler Wert • “SP2 Max” – Maximaler Wert
Gemessene Daten
• “Control” – Werte des Kontroll Signals • “Pressure A” – Werte des Drucks im Anschluss A • “Feedback” – Werte der Steuerkolben Position • “Flow AB” – Werte des Durchfusses zwischen A und B
Druck A Overlay
• “Control” – x‐Werte des Overlays • “Pressure A min” – y‐Werte für die untere Grenze des Overlays • “Pressure A max” – y‐Werte für die obere Grenze des Overlays
Feedback Overlay
• “Control” – x‐Werte des Overlays • “Feedback min” – y‐Werte für die untere Grenze des Overlays • “Feedback max” – y‐Werte für die obere Grenze des Overlays
Durchfluss AB Overlay
• “Control” – x‐Werte des Overlays • “Flow AB min” – y‐Werte für die untere Grenze des Overlays • “Flow AB max” – y‐Werte für die obere Grenze des Overlays
Durchfluss A Test (Excel Blatt “Flow A”)
Test Bedingungen
• “Supply Pressure” – Systemdruck • “Offset” – Nullpunkt des Kontroll Signals • “Amplitude” – Amplitude des Kontroll Signals
Analyse der Durchfluss A Kurve
• “Flow A Test” – Die Kurve gehört (1) oder nicht (0) dem Overlay Bereich • “Line FA x0” – Koordinate x0 der linearen Annäherung • “Line FA x1” – Koordinate x1 der linearen Annäherung • “Line FA y0” – Koordinate y0 der linearen Annäherung • “Line FA y1” – Koordinate x1 der linearen Annäherung • “Hysteresis FA” – Hysterese • “Nonlinearity FA” – Nicht Linearität • “FA Min” – Minimaler Wert • “FA Max” – Maximaler Wert
Analyse der Steuerkolben Positions Kurve
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• “Spool Position 3 Test” – Die Kurve gehört (1) oder nicht (0) dem Overlay Bereich • “Line SP3 x0” – Koordinate x0 der linearen Annäherung • “Line SP3 x1” – Koordinate x1 der linearen Annäherung • “Line SP3 y0” – Koordinate y0 der linearen Annäherung • “Line SP3 y1” – Koordinate y1 der linearen Annäherung • “Hysteresis SP3” – Hysterese • “Nonlinearity SP3” – Nicht Linearität • “SP3 Min” – Minimaler Wert • “SP3 Max” – Maximaler Wert
Gemessene Daten
• “Control” – Werte des Kontroll Signals • “Feedback” – Werte der Steuerkolben Position • “Flow A” – Werte des durchflusses von A nach T
Feedback Overlay
• “Control” – x‐Werte der Overlay Kurven • “Feedback min” – y‐Werte für die untere Grenze der Overlay Kurve • “Feedback max” – y‐Werte für die obere Grenze der Overlay Kurve
Durchfluss A Overlay
• “Control” – x‐Werte der Overlay Kurven • “Flow A min” – y‐Werte für die untere Grenze der Overlay Kurve • “Flow A max” – y‐Werte für die obere Grenze der Overlay Kurve •
Durchfluss B Test (Excel Blatt “Flow B”) Test Bedingungen
• “Supply Pressure” – Systemdruck • “Offset” – Nullpunkt des Kontroll Signals • “Amplitude” – Amplitude des Kontroll Signals
Analyse der Durchfluss B Kurve
• “Flow B Test” – Die Kurve gehört (1) oder nicht (0) dem Overlay Bereich • “Line FB x0” – Koordinate x0 der linearen Annäherung • “Line FB x1” – Koordinate x1 der linearen Annäherung • “Line FB y0” – Koordinate y0 der linearen Annäherung • “Line FB y1” – Koordinate y1 der linearen Annäherung • “Hysteresis FB” – Hysterese • “Nonlinearity FB” – Nicht Linearität • “FB Min” – Minimaler Wert • “FB Max” – Maximaler Wert
Analyse der Steuerkolben Position Kurve
• “Spool Position 4 Test” – Die Kurve gehört (1) oder nicht (0) dem Overlay Bereich • “Line SP4 x0” – Koordinate x0 der linearen Annäherung • “Line SP4 x1” – Koordinate x0 der linearen Annäherung • “Line SP4 y0” – Koordinate x0 der linearen Annäherung
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• “Line SP4 y1” – Koordinate x0 der linearen Annäherung • “Hysteresis SP4” – Hysterese • “Nonlinearity SP4” – Nicht Linearität • “SP4 Min” – Minimaler Wert • “SP4 Max” – Maximaler Wert
Gemessene Daten
• “Control” – Werte des Kontroll Signals • “Feedback” – Werte der Steuerkolben Position • “Flow B” – Werte des Durchflusses von B nach T
Feedback Overlay
• “Control” – x‐Werte der Overlay Kurven • “Feedback min” – y‐Werte der unteren Grenze der Overlay Kurve • “Feedback max” – y‐Werte der oberen Grenze der Overlay Kurve
Durchfluss B Overlay
• “Control” – x‐Werte der Overlay Kurven • “Flow A min” – y‐Werte der unteren Grenze der Overlay Kurve • “Flow A max” – y‐Werte der oberen Grenze der Overlay Kurve
Dynamik Test (Excel Blatt “Dynamics”) Test Bedingungen
• “Supply Pressure” – Systemdruck • “Offset” – Nullpunkt des Kontroll Signals • “Amplitude” – Amplitude des Kontroll Signals
Analyse des Phasengangs
• “Phase Lag Test” – Die Kurve gehört (1) oder nicht (0) dem Overlay Bereich • “Natural Frequency” – Frequenz bei einer Phasenverschiebung von ‐90°
Analyse des Amplitudengangs
• “Amplitude Ratio Test” – Die Kurve gehört (1) oder nicht (0) dem Overlay Bereich • “Natural Amplitude” – Amplituden Verhältnis bei der Eigenfrequenz • “Amplitude Max” – Maximales Amplitudenverhältnis • “Amplitude Max Frequency” – Frequenz bei der die Amplitude ein Maximum erreicht • “‐3 dB Frequency” – Frequenz bei der das Amplitudenverhältnis ‐3 dB beträgt
Gemessene Daten
• “Frequency” – Werte der Test‐Frequenzen • “Phase” – Werte der Phasenverschiebung • “Amplitude” – Werte des Amplitudenverhältnisses
Phasen Overlay
• “Frequency” – x‐Werte der Overlay Kurven • “Phase min” – y‐Werte der unteren Grenze der Overlay Kurve • “Phase max” – y‐Werte der oberen Grenze der Overlay Kurve
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Amplituden Overlay
• “Frequency” – x‐Werte der Overlay Kurven • “Amplitude min” – y‐Werte der unteren Grenze der Overlay Kurve • “Amplitude max” – y‐Werte der oberen Grenze der Overlay Kurve
Step Response Test (Excel Sheet “Step”) Test Bedingungen
• “Supply Pressure” – Systemdruck • “Offset” – Nullpunkt des Kontroll Signals • “Amplitude” – Amplitude des Kontroll Signals
Analyse der Sprungantwort‐Kurve
• “Step Response Test” – Die Kurve gehört (1) oder nicht (0) dem Overlay Bereich • “Rise Time +” – Anstiegszeit für positives Signal • “Overshoot +” – Überschwingung für positives Signal • „Star Signal +“ – Start für positives Signal • „End Signal +“ – Start für positives Signal • “Rise Time ‐” – Anstiegszeit für negatives Signal • “Overshoot ‐” – Überschwingung für negatives Signal • „Star Signal ‐“ – Start für negatives Signal • „End Signal ‐“ – Start für negatives Signal
Gemessene Daten
• “Time” – Werte der Zeit • “Input” – Eingangssignal • “Output” – Ausgangssignal
Ausgang Overlay
• “Time” – x‐Werte der Overlay Kurven • “Output min” – y‐Werte der unteren Grenze der Overlay Kurve • “Output max” – y‐Werte der oberen Grenze der Overlay Kurve
Sicherheits‐Durchfluss Test (Excel Blatt “Safe”) Test Bedingungen
• “Supply Pressure” – Systemdruck Spezifikationen
• “Nominal Safe Flow” – Der spezifizierte Durchfluss des abgeschalteten Servoventils • “Flow Tolerance” – Toleranz des Nenn‐Durchflusses
Analyse des Sicherheits‐Durchflusstests
• “Safe Test” – Die Kurve gehört (1) oder nicht (0) dem Overlay Bereich • “Safe Flow” – Der gemessene Durchfluss für das abgeschaltete Servoventil