CN110814054B - 基于液压缸伺服阀开度静态和动态特征的预警方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于液压缸伺服阀开度静态和动态特征的预警方法，通过分析在预设压力下的伺服阀开度的长期稳定性的静态特征，以及伺服阀在相同压力下泄压状态时的动态跟踪特性，评估伺服阀的健康状态，并以此进行趋势报警，可以实现轧机液压缸伺服阀的实时动态监测。

Description

基于液压缸伺服阀开度静态和动态特征的预警方法
技术领域
本发明涉及液压系统技术领域，尤其涉及一种基于液压缸伺服阀开度静态和动态特征的预警方法。
背景技术
轧机是实现金属轧制过程的设备，轧机的轧制力和辊缝是轧机最关键的参数，其中辊缝的保证是控制目标，在轧制过程中力的变化是由于钢坯有波动，引起轧制力波动。轧机的液压系统中的液压缸伺服阀通过开度调节，动态跟踪轧制力的变化，保证辊缝不变，因此液压缸伺服阀的动态响应特性是关键指标。轧机液压缸的位置精度和压力精度是影响轧机功能精度的主要因素，液压缸伺服阀不仅是影响轧机的易损件，也是影响轧机功能精度的重要零部件。通常对液压缸伺服阀的检修，属于事后检修，不利于提高轧制精度，因此如何实现对液压缸伺服阀的实时动态监测是个亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种基于液压缸伺服阀开度静态和动态特征的预警方法，通过分析在预设压力下的伺服阀开度的长期稳定性的静态特征，以及伺服阀在相同压力下泄压状态时的动态跟踪特性，评估伺服阀的健康状态，并以此进行趋势报警，可以实现轧机液压缸伺服阀的实时动态监测。具体的，本发明包括以下步骤：
S1.提取伺服阀在预设压力下的开度随时间的长期稳定性特征，作为伺服阀的静态特征；所述静态特征包括伺服阀的初始开度A；
S2.提取伺服阀在相同压力下泄压状态时的开度振荡的时间常数τ和开度超调量E，作为伺服阀的动态跟踪特征；所述开度振荡的时间常数τ为伺服阀开度振荡的幅值减小到原来e-1所需要的时间，所述开度超调量E为伺服阀开度偏离给定值的程度；
S3.建立伺服阀在系列工况下的静态特征和动态跟踪特征的波动范围；
S4.对伺服阀在实时工作状态下的静态特征和动态跟踪特征进行实时监测，并与波动范围进行比较；
S5.当实时静态特征或动态跟踪特征超出正常范围时，进行预警提示。
进一步的，若伺服阀在预设压力下泄压状态时的开度稳态值为B，开度最大值为C，则所述开度超调量E＝C-B。
进一步的，所述静态特征的波动范围为伺服阀在不同时间段的N个初始开度A在显著水平为α1时的置信区间，所述显著水平α1≤0.1，即置信水平1-α1≥0.9。
进一步的，所述动态跟踪特征的波动范围包括开度振荡的时间常数τ和开度超调量E的波动范围，所述开度振荡的时间常数τ的波动范围为伺服阀在不同时间段的N个初始开度A在显著水平为α2时的置信区间，所述开度超调量E的波动范围为伺服阀在不同时间段的N个初始开度A在显著水平为α3时的置信区间，所述α2,α3≤0.1。
进一步的，所述显著水平α1＝α2＝α3＝0.05，即置信水平均为0.95。
本发明的有益效果在于：本专利提出基于液压缸伺服阀开度静态和动态特征的预警方法，通过实时监测液压缸相关特征，进行实时趋势预警，可以实现轧机液压缸伺服阀的实时动态监测，做到及时发现故障隐患，正确预知机组运行的发展趋势，提高了设备的可靠性。检修管理手段为状态检修，更强调以设备状态监测为基础，通过大量数据分析，科学判断设备性能裂化状况以及发展趋势，确保在故障发生前提前治理，通过优化管理，也避免对正常设备进行重复检修造成资源浪费。
附图说明
图1是轧机液压缸伺服阀的开度随时间变化的曲线；
图2是轧机液压缸伺服阀在预定压力下的初始开度随时间变化的趋势图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供了一种基于液压缸伺服阀开度静态和动态特征的预警方法，如图1所示为轧机液压缸伺服阀的开度随时间变化的曲线，本实施例的预警方法包括以下步骤：
S1.提取伺服阀在预设压力下的伺服阀的初始开度A，作为伺服阀的静态特征，其中初始开度A反应了伺服阀的静态保持能力，例如保压状态下，长时间周期内伺服阀开度的变化趋势就可以反映伺服阀的静态特性，也是阀门磨损的一种体现，如图2所示为轧机液压缸伺服阀在预定压力下的初始开度随时间变化的趋势图；
S2.提取伺服阀在相同压力下泄压状态时的开度振荡的时间常数τ和开度超调量E，作为伺服阀的动态跟踪特征，其中开度振荡的时间常数τ为伺服阀开度振荡的幅值减小到原来e-1所需要的时间，开度超调量E为伺服阀开度偏离给定值的程度，具体的，如图1所示，开度超调量E＝C-B，其中B为开度稳态值，C为开度最大值为；
S3.建立伺服阀在系列工况下的静态特征和动态跟踪特征的波动范围，静态特征的波动范围为伺服阀在不同时间段的N个初始开度A在显著水平为α1(α1≤0.1)时的置信区间，而动态跟踪特征的波动范围包括开度振荡的时间常数τ和开度超调量E的波动范围，开度振荡的时间常数τ的波动范围为伺服阀在不同时间段的N个初始开度A在显著水平为α2(α2≤0.1)时的置信区间，开度超调量E的波动范围为伺服阀在不同时间段的N个初始开度A在显著水平为α3(α3≤0.1)时的置信区间；
S4.对伺服阀在实时工作状态下的静态特征和动态跟踪特征进行实时监测，并与波动范围进行比较，当实时静态特征或动态跟踪特征超出其对应的波动范围时，进行预警提示。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上：
本实施例提供了一种更为具体的伺服阀开度静态和动态特征的预警方法，包括如下步骤：
(1)选定一段时间内(例如1～3个月内)的液压缸，统计该生产批次中液压缸伺服阀在预设压力(例如80％额定压力)下的初始开度A1,A2,...,AN，计算其置信水平为0.95的置信区间；
(2)统计该生产批次过程中液压缸伺服阀在从相同压力下卸载过程中，历次振荡的时间常数τ1,τ2,...,τN，以及开度超调量E1,E2,...,EN，并提取一定的统计量，分别计算其置信水平为0.95的置信区间。
(3)针对轧机生产过程中伺服阀的初始开度、开度振荡的时间常数和开度超调量分别进行分析，超过置信水平为0.95的置信区间时进行报警。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于液压缸伺服阀开度静态和动态特征的预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.提取伺服阀在预设压力下的开度随时间的长期稳定性特征，作为伺服阀的静态特征；所述静态特征包括伺服阀的初始开度A；
S2.提取伺服阀在相同压力下泄压状态时的开度振荡的时间常数τ和开度超调量E，作为伺服阀的动态跟踪特征；所述开度振荡的时间常数τ为伺服阀开度振荡的幅值减小到原来e-1所需要的时间，所述开度超调量E为伺服阀开度偏离给定值的程度；
S3.建立伺服阀在系列工况下的静态特征和动态跟踪特征的波动范围；
S4.对伺服阀在实时工作状态下的静态特征和动态跟踪特征进行实时监测，并与波动范围进行比较；
S5.当实时静态特征或动态跟踪特征超出正常范围时，进行预警提示。
2.根据权利要求1所述的一种基于液压缸伺服阀开度静态和动态特征的预警方法，其特征在于，若伺服阀在预设压力下泄压状态时的开度稳态值为B，开度最大值为C，则所述开度超调量E＝C-B。
3.根据权利要求1所述的一种基于液压缸伺服阀开度静态和动态特征的预警方法，其特征在于，所述静态特征的波动范围为伺服阀在不同时间段的N个初始开度A在显著水平为α1时的置信区间，所述显著水平α1≤0.1，即置信水平1-α1≥0.9。
4.根据权利要求3所述的一种基于液压缸伺服阀开度静态和动态特征的预警方法，其特征在于，所述动态跟踪特征的波动范围包括开度振荡的时间常数τ和开度超调量E的波动范围，所述开度振荡的时间常数τ的波动范围为伺服阀在不同时间段的N个初始开度A在显著水平为α2时的置信区间，所述开度超调量E的波动范围为伺服阀在不同时间段的N个初始开度A在显著水平为α3时的置信区间，所述α2,α3≤0.1。
5.根据权利要求4所述的一种基于液压缸伺服阀开度静态和动态特征的预警方法，其特征在于，所述显著水平α1＝α2＝α3＝0.05，即置信水平均为0.95。
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