CN102918202A - 为评估维修状态而对封闭的阀系统进行的状态控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对马达驱动的、用于调节流体流量的阀(6)进行功能监控，尤其是用于监控稀释水阀(6)(如在纤维幅制造机器中应用的稀释水阀)的方法，其中，所述阀(6)的驱动装置(7)借助步进驱动装置(17)实现并且在此利用由所述阀(6)的故障引起的错误的步计数来确定所述阀(6)的摩擦系数。

Description

为评估维修状态而对封闭的阀系统进行的状态控制方法
技术领域
本发明涉及一种对被驱动的阀进行功能监控、尤其是监控稀释水阀(如在纤维幅制造机器上使用的稀释水阀)的方法。
背景技术
已知，纤维幅制造机器具有流浆箱，通过来自分配器的多个导管向该流浆箱提供材料悬浮液，其中通过若干可调节的阀调节各个体积流。
还已知的是，为调节纸张定量(单位面积重量)而在流浆箱内实现材料的进一步分区供给。例如由专利申请DE4019593公开了这样一种混合装置。这里阐述一种混合多个体积分流而产生恒定的混合体积流的混合装置。为此各体积分流被导引进入混合装置并通过使用昂贵的阀控制装置而被相互依赖地调节。
目的在于，调节纤维幅的纸张定量，使纸张定量在横向上尽可能保持恒定。这种调节借助多个并排布置的阀（即所谓的阵列）实现。所有的阀都具有致动器或位置控制驱动装置，通过该致动器或位置控制驱动装置调节稀释水的输入。
存在的问题是，经过一段时间后所述阀会被缠住、堵塞和/或很难移动。结果，流量会发生改变和/或调节过程受到阻碍。
为了完成预防性的维修措施，目前必须按规则的间隔分解位置控制驱动装置，以便检验它们的状态。由于位置控制驱动装置的数量庞大，横向轮廓成型装置由多达200个位置控制驱动装置单元组成，这种措施是非常昂贵的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以用来可重复地和自动地对被驱动的阀进行和评估功能监控的方法。
根据本发明，所述技术问题通过一种本文开头所述类型的、对被马达驱动的用于调节流体流动的阀进行功能监控的方法解决，所述阀的驱动装置借助步进驱动装置来实现，并且在此利用由阀的故障引起的错误的步计数确定所述阀的摩擦系数。
如上面所述，存在这样的问题，经过一段时间后所述阀被缠住、堵塞和/或很难移动。结果，流量会被改变和/或调节过程受到阻碍。在调节阀的情况下所有干扰都会改变摩擦力，所以驱动装置需要更多的力来调节阀。因此，使用步进驱动装置时会出现错误的步计数。由步进驱动装置的控制装置已经设定和计数的步数不会全部执行。为了克服较高的摩擦阻力，所述步进驱动装置必须接收额外的步进指令，以补偿驱动装置的摩擦力。
额外必需的步数导致关于移动行程实际所需步数的错误的步计数。误计步数是对于阀内的摩擦力的一种量度，由所述误计步数可以确定阀的摩擦系数。
为了评估阀的状态，阀可以被流体流流过，同时步进驱动装置从第一末端位置移到第二末端位置，并且由此计数驱动装置移动所必需的步数。
但是也要考虑到，如果阀在空载运行时，即没有流体流流过时，也可以对阀状态进行评估。
在第一次起动步进驱动装置的情况下优选应该测定完成当前最大移动行程必需的步数或整步数（Vollschritte）。对于所述步进驱动装置从第一末端位置到第二末端位置的移动行程的测定以最大转矩和最小速度进行，因此保证，不会因为摩擦或过冲而失步。
所述用于测定步进驱动装置的摩擦系数的方法的另一种改进方案可以通过在不同的速度下从第一末端位置移到第二末端位置并同时计数所需的步数而实现。
此外所述步进驱动装置可以在不同的电流强度下从第一末端位置移到第二末端位置，其中电流强度优选在0.05A到1A之间并且用16步改变。
在上述两种情况下可以得到一系列测量数据，从这些数据可以确定阀的摩擦系数或状态。也可以考虑两种方法的组合。
此外可以借助所述方法利用所测定的摩擦系数修正在第一和第二末端位置之间的移动行程，并且因此修正对阀的调节。
根据按照本发明所述方法的可选的实施例，可以使用所测定的摩擦系数计算与阀状态相应的最优的加速斜率、移动速度和制动斜率，由此不会出现步脉冲误差。
这里要考虑到这些效应，静摩擦阻力理论上明显大于滑动摩擦阻力并且在缓慢移动的情况下过冲明显是不可能的。
所述步进驱动装置优选借助步进马达或同步马达实现，但是也可以借助直线马达实现。
附图说明
下文根据附图详细解释本发明并且示出一个实施例。附图示例性地示出:
图1横向调节装置的概要示意图
图2位置控制驱动装置
图3图表
具体实施方式
在图1中示出横向调节装置1的示意图。所述横向调节装置1由横向轮廓成型装置（Profilierungseinrichtung）2、横向调节器和测量纸张定量横截面分布和湿度横截面分布的测量装置3组成。其中横向轮廓成型装置2由多达200个阀单元组成，借助这些阀通过稀释水8的输入调节横向上的纸张定量。每个阀单元由位置控制驱动装置7所控制的阀6组成。
在图2中示出连接在阀6上的位置控制驱动装置7，借助该位置控制驱动装置可以执行根据本发明的方法。在位置控制驱动装置壳体9内安置从位置控制驱动装置壳体9突伸出并且以可轴向移动的方式支承在所述位置控制驱动装置壳体上的推杆10、用于使推杆10轴向移动的主轴驱动装置11、步进马达17以及用于限制推杆10移动的第一限位开关15和第二限位开关16。
所述推杆10与阀16连接并且使阀6打开和关闭。
图3示出摩擦值曲线的图表，由此摩擦值曲线确定摩擦系数。由结构形式决定地限制了推杆10的推动行程，并且已知推动长度。但是在首次投入运行时应该通过测定由步进马达17在最大转矩和最小速度下使推杆10从第一末端位置15移动到第二末端位置16的移动行程或必需的步数来测量所述推动行程。
现在，为了确定阀6和/或位置控制驱动装置7的功能是否得到了保证，用在0.05A到1A之间的特定电流强度驱动步进马达17，并且步进马达17从驶出第一末端位置15起逐步地到达第二末端位置16。在此计数需要的步数。
如果在具有较低电流强度的情况下移动，限位开关16没有或在公差范围外达到已知的步数，这就表明摩擦系数过大。
到达移动行程的另一末端位置所必需的已经计数的额外的移动步数在图表中通过预先选定的电流(转矩)描述。此外可以确定摩擦系数，并且用“好/差”来评估该摩擦系数。
这种测量也可以结合移动速度来实现，这可以提供测量结果的任意精度。
在按照规则的周期应用所述方法的情况下，在维护日可以评价阀的趋势，并且在很短的时间内预防性地检验、维修和更换。
所述图表很好地描述了作为所设定的、扫过整个移动行程所必需的电流(转矩)的函数的摩擦力间的关系。
根据一种观点，推杆的移动实现了对每个步脉冲的精确执行并且不被过低的转矩阻碍或者被过冲影响。在此对于起动和制动计算非常平滑的加速斜率。
在考虑参数、例如最大速度和期望位置目标值的情况下进行这种计算。
为了获得驱动装置的动态信息，在每次移动前在线地执行计算。
在各种允许所述操作的可能性情况下，进行核对位置操作。利用对在当前位置到参考点之间的步数合理性验证（Plausibiliserung）可以相应地匹配计算模式以及评估摩擦值测量的质量。
将所述马达的尺寸设计为使其保持转矩(也即寸动行程)在没有丢失角步进（Winkelschritt）的情况下克服最大的当前作用力。
此外位置控制驱动装置的使用寿命得到提升，因为必要的电子控制装置不再安置在驱动装置壳体内，而是安装在分离的电子设备盒内，所述电子设备盒可以控制多达8个位置控制驱动装置并且安装在受相应保护的箱子内。在电子控制装置和位置控制驱动装置之间的距离可以达到15m。
附图标记列表
1  横向调节装置
2  横向轮廓成型装置
3  测量装置
4  控制单元
5  流浆箱
6  阀
7  位置控制驱动装置
8  稀释水
9  驱动装置壳体
10 推杆
11 主轴驱动装置
12 驱动马达
13 电子控制装置
14 编码装置
15 第一限位开关
16 第二限位开关
17 步进马达
18 壳体连接
19 联接电缆

Claims (12)

1.一种对马达驱动的、用于调节流体流量的阀(6)进行功能监控，尤其用于监控稀释水阀(6)——如在纤维幅制造机器中应用的稀释水阀——的方法，其特征为，所述阀(6)的驱动装置(7)借助步进驱动装置(17)实现并且在此利用由所述阀(6)的故障引起的错误的步计数来确定所述阀(6)的摩擦系数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征为，流体流流过所述阀(6)，同时所述步进驱动装置(17)从第一末端位置移动到第二末端位置并且由此计数所述驱动装置移动所需的步数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征为，所述阀(6)在空载情况下由步进驱动装置从第一末端位置移动到第二末端位置并且由此计数出所述驱动装置移动所需的步数。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征为，为了测定当前移动行程或从所述第一末端位置移动到所述第二末端位置所需的步数，以最大转矩和最小速度移动所述步进驱动装置。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征为，为了测定所述摩擦系数，所述步进驱动装置在不同的速度下从所述第一末端位置移动到所述第二末端位置并同时计数所需的步数。
6.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征为，为了所述测定摩擦系数所述步进驱动装置在不同的电流强度下从所述第一末端位置移动到所述第二末端位置并且同时计数所需的步数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征为，所述电流强度在0.05A和1A之间并且优选以16步逐级地改变。
8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征为，根据在测量移动中测定的误计步数测定用于评估阀状态的所述摩擦系数。
9.根据权利要求5或6所述的方法，其特征为，利用所测定的摩擦系数在所述第一和第二末端位置之间修正所述移动行程并且因此修正所述阀的位置。
10.根据权利要求5或6所述的方法，其特征为，使用所测定的摩擦系数计算出相应于阀状态的最优的加速斜率、移动速度和制动斜率，从而不会产生步脉冲误差。
11.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征为，所述步进驱动装置(17)借助步进马达或同步马达实现。
12.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征为，所述步进驱动装置(17)借助直线马达实现。
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