CN113702072B - 一种闸板阀磨损量测量方法、测量设备、可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种闸板阀磨损量测量方法,测定所述闸板阀左侧面和右侧面的多个测量点的坐标,对闸板阀的左侧面和右侧面的多个测量点进行曲面拟合,伪随机均匀撒点生成n组坐标值,获得左侧面和右侧面的三坐标值,获取左侧面和右侧面的距离值,获得两次测量之间动作的磨损量,获得每次闸板阀动作的磨损量;本发明通过通过对闸板阀的两侧进行坐标测量,并通过曲面拟合方程得出三坐标值,通过三坐标值得出左侧面和右侧面的距离值,从而获得闸板阀的磨损量,从而不需要通过有限元计算的方法即可得出单次闸板动作的磨损量。
Description
技术领域
本发明涉及装配式建筑领域,具体涉及一种闸板阀磨损量测量方法、测量设备、可读存储介质。
背景技术
目前全球火电、核电、水电、石油化工、石油天然气运输管线、煤液化及冶金等重大工程都对闸阀的可靠性提出了较高的要求。
然而在闸阀的使用过程中磨损是不可避免的,例如在核电领域中一旦一回路系统中的闸阀闸板由于过度磨损而发生泄漏,将对核电领域的生产和工作带来毁灭性打击;
又如石油化工领域闸阀闸板过度磨损造成泄漏,轻则导致资源浪费,重则对工作人员的人生安全构成威胁。
如何有效的定量评估出闸阀闸板的磨损量,并且提前对闸阀的工况进行预警一直是困扰科研人员的一大难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何有效的评估闸板阀的磨损量,目的在于提供一种闸板阀磨损量测量方法、测量设备、可读存储介质,解决了当前闸阀闸板磨损分析手段单一的问题。
本发明通过下述技术方案实现:
一种闸板阀磨损量测量方法,设定所述闸板阀的闭阀方向为y轴,设定所述闸板阀内的水流方向为x轴,设定垂直y轴和x轴的轴为z轴,设定垂直与x轴的两个侧面为所述闸板阀的左侧面和右侧面;
所述测量方法包括以下步骤:
S1、设定坐标原点,并测定所述闸板阀左侧面和右侧面的多个测量点的坐标;
S2、对闸板阀的左侧面和右侧面的多个测量点进行曲面拟合;
其中,曲面拟合方程为:x左=f1(y,z),x右=f2(y,z);
S3、获得左侧面和右侧面中最大y坐标和最小y坐标,y=[y-,y+];
获得左侧面和右侧面中最大z坐标和最小z坐标,z=[z-,z+];
S4、在y=[y-,y+]和z=[z-,z+]坐标范围内伪随机均匀撒点生成n组坐标值,[(y1,z1),(y2,z2),…,(yn,zn)];
S5、将步骤S4中的坐标值带入步骤S2中的曲面拟合方程,获得左侧面和右侧面的三坐标值;
左侧面:[(x左1,y1,z1),(x左2,y2,z2),…(x左i,yi,zi),…,(x左n,yn,zn)];
右侧面:[(x右1,y1,z1),(x右2,y2,z2),…(x右i,yi,zi),…,(x右n,yn,zn)];
S6、获取左侧面和右侧面的距离值;
(d1,d2,…,di,…,dn)=(|x左1-x右1|,|x左2-x右2|,…,|x左i-x右i|,…,|x左n-x右n)|;
S7、动作闸板阀t次,t>0;
S8、重复步骤S3~S6,获得左侧面和右侧面的距离值;
(dt,1,dt,2,…,dt,i,…,dt,n)=(|xt,左1-xt,右1|,|xt,左2-xt,右2|,…,|xt,左i-xt,右i|,…,|xt,左n-xt,右n)|;
S9、获得两次测量之间动作的磨损量:
(ds1,ds2,…,dsi,…,dsn)=(|d1-dt,1|,|d2-dt,2|,…,|di-dt,i|,…,|dn-dt,n)|
具体地,步骤S1中采用三坐标定位仪进行坐标测定。
具体地,步骤S2中采用matlab拟合工具箱curvefitting中的多项式拟合方法进行曲面拟合。
进一步,在上述步骤S8中,重复步骤S3~S7的次数达m次,并计算第p次和第q次之间的动作磨损量为:
(ds1,ds2,…,dsi,…,dsn)=(|dp,1-dq,1|,|dp,2-dq,2|,…,|dp,i-dq,i|,…,|dp,n-dq,n)|;
第p次和第q次之间的闸板阀动作t次后的磨损量为:
一种闸板阀磨损量测量设备,包括:
曲面拟合模块,用于对闸板阀的左侧面和右侧面的多个测量点的坐标进行曲面拟合;
第一运算模块,用于根据曲面拟合模块的曲面拟合方程获得左侧面和右侧面中最大y坐标和最小y坐标和左侧面和右侧面中最大z坐标和最小z坐标;
伪随机数生成模块,用于在第一运算模块获得的坐标范围内均匀撒点生成n组坐标值;
第二运算模块,用于将伪随机数生成模块生成的坐标值带入曲面拟合模块的曲面拟合方程并获得三坐标值;
第三运算模块,用于根据第二运算模块获得的三坐标值获取左侧面和右侧面的距离值;
第四运算模块,用于根据第三运算模块获得的距离值获得两次测量之间的动作磨损量和单次动作磨损量。
一种闸板阀磨损量测量设备,包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种闸板阀磨损量测量方法的步骤。
一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种闸板阀磨损量测量方法的步骤。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
本发明通过通过对闸板阀的两侧进行坐标测量,并通过曲面拟合方程得出三坐标值,通过三坐标值得出左侧面和右侧面的距离值,从而获得闸板阀的磨损量,从而不需要通过有限元计算的方法即可得出单次闸板动作的磨损量。
附图说明
附图示出了本发明的示例性实施方式,并与其说明一起用于解释本发明的原理,其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解,并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。
图1是根据本发明所述的一种闸板阀磨损量测量方法的流程图。
图2是根据本发明所述的闸板阀的闸板测量示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容,而非对本发明的限定。
另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分。
在不冲突的情况下,本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
为了描述方便,在闸板阀处建立坐标系,如图2所示,设定闸板阀的闭阀方向为y轴,设定闸板阀内的水流方向为x轴,设定垂直y轴和x轴的轴为z轴,设定垂直与x轴的两个侧面为闸板阀的左侧面和右侧面;
且由图1可以看出,在闸板阀阀门的循环启闭过程中,主要磨损量集中在闸板两侧斜面的垂直方向上,将该磨损量映射到三坐标轴上会体现在x轴上和z轴上,其中主要磨损量将映射在x轴上,因此本实施例提出使用x轴上的磨损量作为闸板磨损量的特征量。
由于在测量过程中,虽然坐标系原点能够保持一致,但是闸板两侧的测量点不能做到完全对称,因此不能使用两点之间的距离变化作为闸板的磨损量。
基于此,本实施例提出了在多次测量的过程中固定y轴和z轴坐标不变,仅以x轴的变换量来标定闸板的磨损量。
实施例一
如图1所示的一种闸板阀磨损量测量方法,包括以下步骤:
S1、设定坐标原点,并测定闸板阀左侧面和右侧面的多个测量点的坐标;
坐标原点设定后,在后续测量中均需要依次为原点进行测量,避免出现坐标不对应的情况。
且本实施例中可以采用三坐标定位仪进行坐标测定。
S2、对闸板阀的左侧面和右侧面的多个测量点进行曲面拟合;
其中,曲面拟合方程为:x左=f1(y,z),x右=f2(y,z);
采用matlab拟合工具箱curvefitting中的多项式拟合方法进行曲面拟合,其为本领域技术人员常用的工具软件,因此不需要对其进行具体的说明。
S3、获得左侧面和右侧面中最大y坐标和最小y坐标,y=[y-,y+];
获得左侧面和右侧面中最大z坐标和最小z坐标,z=[z-,z+];
即在后续的步骤中,y坐标值在[y-,y+]内进行选择,因此y-为左右侧面的最小y坐标,y+为左右侧面的最大y坐标。
在后续的步骤中,z坐标值在[z-,z+]内进行选择,因此z-为左右侧面的最小z坐标,z+为左右侧面的最大z坐标。
S4、在y=[y-,y+]和z=[z-,z+]坐标范围内伪随机均匀撒点生成n组坐标值,[(y1,z1),(y2,z2),…,(yn,zn)];
n的取值可以根据具体的情况进行选择,但需要保证其不小于2。因为样本过少,则不能有效的进行测量,所以在实际中应尽量的增加n的取值。
当伪随机发生器生成的坐标[(y1,z1),(y2,z2),…,(yn,zn)]组数n足够大,则可以覆盖到闸板左侧面和右侧面中的所有点,这就使得最终计算出的磨损量具有一定的鲁棒性。
S5、将步骤S4中的坐标值带入步骤S2中的曲面拟合方程,获得左侧面和右侧面的三坐标值;
即将这n组坐标分别代入方程x左=f1(y,z),x右=f2(y,z)分别计算两侧面中坐标(yi,zi)(1≤i≤n)对应的x值,最终分别得到左右两侧面相同y坐标和z的三坐标值,分别表示为:
左侧面:[(x左1,y1,z1),(x左2,y2,z2),…(x左i,yi,zi),…,(x左n,yn,zn)];
右侧面:[(x右1,y1,z1),(x右2,y2,z2),…(x右i,yi,zi),…,(x右n,yn,zn)];
S6、获取左侧面和右侧面的距离值;
即将闸板两侧相同y、z坐标的x坐标相减即可得到当前闸板左右两侧的距离为:
(d1,d2,…,di,…,dn)=(|x左1-x右1|,|x左2-x右2|,…,|x左i-x右i|,…,|x左n-x右n)|;
S7、动作闸板阀t次后,t>0;
S8、重复步骤S3~S6,获得左侧面和右侧面的距离值;
(dt,1,dt,2,…,dt,i,…,dt,n)=(|xt,左1-xt,右1|,|xt,左2-xt,右2|,…,|xt,左i-xt,右i|,…,|xt,左n-xt,右n)|;
S9、获得两次测量之间动作的磨损量:
两次测量对应距离的差值代表闸板这两次测量值之间动作的磨损量:
(ds1,ds2,…,dsi,…,dsn)=(|d1-dt,1|,|d2-dt,2|,…,|di-dt,i|,…,|dn-dt,n)|
实施例二
上述实施例中,只采用了2次测量来实现磨损量的测量,可能出现测量时间段闸板的磨损量超过了常规情况,从而导致出现测量不准的情况,因此下面提供一个实施例,其进行了多次测量,并从中任选两次测量的数值来进行评估,获得更加准确的数据,具体包括以下步骤:
S1、设定坐标原点,并测定闸板阀左侧面和右侧面的多个测量点的坐标;
坐标原点设定后,在后续测量中均需要依次为原点进行测量,避免出现坐标不对应的情况。
且本实施例中可以采用三坐标定位仪进行坐标测定。
S2、对闸板阀的左侧面和右侧面的多个测量点进行曲面拟合;
其中,曲面拟合方程为:x左=f1(y,z),x右=f2(y,z);
采用matlab拟合工具箱curvefitting中的多项式拟合方法进行曲面拟合,其为本领域技术人员常用的工具软件,因此不需要对其进行具体的说明。
S3、获得左侧面和右侧面中最大y坐标和最小y坐标,y=[y-,y+];
获得左侧面和右侧面中最大z坐标和最小z坐标,z=[z-,z+];
即在后续的步骤中,y坐标值在[y-,y+]内进行选择,因此y-为左右侧面的最小y坐标,y+为左右侧面的最大y坐标。
在后续的步骤中,z坐标值在[z-,z+]内进行选择,因此z-为左右侧面的最小z坐标,z+为左右侧面的最大z坐标。
S4、在y=[y-,y+]和z=[z-,z+]坐标范围内伪随机均匀撒点生成n组坐标值,[(y1,z1),(y2,z2),…,(yn,zn)];
n的取值可以根据具体的情况进行选择,但需要保证其不小于2。因为样本过少,则不能有效的进行测量,所以在实际中应尽量的增加n的取值。
当伪随机发生器生成的坐标[(y1,z1),(y2,z2),…,(yn,zn)]组数n足够大,则可以覆盖到闸板左侧面和右侧面中的所有点,这就使得最终计算出的磨损量具有一定的鲁棒性。
S5、将步骤S4中的坐标值带入步骤S2中的曲面拟合方程,获得左侧面和右侧面的三坐标值;
即将这n组坐标分别代入方程x左=f1(y,z),x右=f2(y,z)分别计算两侧面中坐标(yi,zi)(1≤i≤n)对应的x值,最终分别得到左右两侧面相同y坐标和z的三坐标值,分别表示为:
左侧面:[(x左1,y1,z1),(x左2,y2,z2),…(x左i,yi,zi),…,(x左n,yn,zn)];
右侧面:[(x右1,y1,z1),(x右2,y2,z2),…(x右i,yi,zi),…,(x右n,yn,zn)];
S6、获取左侧面和右侧面的距离值;
即将闸板两侧相同y、z坐标的x坐标相减即可得到当前闸板左右两侧的距离为:
(d1,d2,…,di,…,dn)=(|x左1-x右1|,|x左2-x右2|,…,|x左i-x右i|,…,|x左n-x右n)|;
S7、动作闸板阀t次后,t>0;
S8、重复步骤S3~S7的次数达m次,获得如下表所示的距离测量值;
S9、并从中任选两次测量值,本实施例中选择第p次和第q次,两侧测量值之间的动作磨损量为:
(ds1,ds2,…,dsi,…,dsn)=(|dp,1-dq,1|,|dp,2-dq,2|,…,|dp,i-dq,i|,…,|dp,n-dq,n)|;
S10、第p次和第q次之间的闸板阀动作t次后的磨损量为:
其中需要保证q>p
实施例三
本实施例提供一种闸板阀磨损量测量设备,包括曲面拟合模块、第一运算模块、伪随机数生成模块、第二运算模块、第三运算模块和第四运算模块。
曲面拟合模块用于对闸板阀的左侧面和右侧面的多个测量点的坐标进行曲面拟合;
第一运算模块用于根据曲面拟合模块的曲面拟合方程获得左侧面和右侧面中最大y坐标和最小y坐标和左侧面和右侧面中最大z坐标和最小z坐标;
伪随机数生成模块用于在第一运算模块获得的坐标范围内均匀撒点生成n组坐标值;
第二运算模块用于将伪随机数生成模块生成的坐标值带入曲面拟合模块的曲面拟合方程并获得三坐标值;
第三运算模块用于根据第二运算模块获得的三坐标值获取左侧面和右侧面的距离值;
第四运算模块用于根据第三运算模块获得的距离值获得两次测量之间的动作磨损量和单次动作磨损量。
通过上述模块之间进行数据传输并进行方法运算,可以组合获得终端设备,该终端设备可以为一个整体,也可以分多个不同的终端进行协同工作的组合体。
且第一运算模块、第二运算模块、第三运算模块和第四运算模块可以在不同的处理器内进行计算,也可以在同一个运算模块内进行多次不同的运算。
实施例四
一种闸板阀磨损量测量设备,包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序,处理器执行计算机程序时实现上述的一种闸板阀磨损量测量方法的步骤。
存储器可用于存储软件程序以及模块,处理器通过运行存储在存储器的软件程序以及模块,从而执行终端的各种功能应用以及数据处理。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的执行程序等。
存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件,闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述的一种闸板阀磨损量测量方法的步骤。
不失一般性,计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令数据结构,程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、闪存或其他固态存储其技术,CD-ROM、DVD或其他光学存储﹑磁带盒﹑磁带﹑磁盘存储或其他磁性存储设备。当然,本领域技术人员可知计算机存储介质不局限于上述几种。上述的系统存储器和大容量存储设备可以统称为存储器。
本实施例中的方法和终端等不止针对于闸阀启闭动作的闸板磨损,也可以针对包括流体等的侵蚀磨损检测。
若闸板阀的闸板存在一个磨损限值,该方法将有效地对闸板阀的使用寿命进行预警。
且,上述所有实施例中,对闸板阀的磨损量的描述其实质均是针对闸板阀的闸板(也可称之为阀门)的测量。
上述所有实施例定量给出了闸阀在启闭过程中闸板的磨损量。
上述所有实施例利用伪随机发生器均匀撒点的方式确保了计算出来的磨损量包含了闸板的整个磨损面。
上述所有实施例能够通过累计磨损量对闸阀的使用寿命进行预警。
上述所有实施例可以丰富了闸阀闸板磨损量的计算方法。
总之,本方法既能够有效的计算出闸阀闸板的磨损量,也能应用到核电、风电、火电、化工、石油等领域的闸阀闸板的磨损量计算当中。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解,上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明,而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言,在上述发明的基础上还可以做出其它变化或变型,并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。
Claims (7)
1.一种闸板阀磨损量测量方法,其特征在于,设定所述闸板阀的闭阀方向为y轴,设定所述闸板阀内的水流方向为x轴,设定垂直y轴和x轴的轴为z轴,设定垂直与x轴的两个侧面为所述闸板阀的左侧面和右侧面;
所述测量方法包括以下步骤:
S1、设定坐标原点,并测定所述闸板阀左侧面和右侧面的多个测量点的坐标;
S2、对闸板阀的左侧面和右侧面的多个测量点进行曲面拟合;
其中,曲面拟合方程为:x左=f1(y,z),x右=f2(y,z);
S3、获得左侧面和右侧面中最大y坐标和最小y坐标,y=[y-,y+];
获得左侧面和右侧面中最大z坐标和最小z坐标,z=[z-,z+];
S4、在y=[y-,y+]和z=[z-,z+]坐标范围内伪随机均匀撒点生成n组坐标值,[(y1,z1),(y2,z2),…,(yn,zn)];
S5、将步骤S4中的坐标值带入步骤S2中的曲面拟合方程,获得左侧面和右侧面的三坐标值;
左侧面:[(x左1,y1,z1),(x左2,y2,z2),…(x左i,yi,zi),…,(x左n,yn,zn)];
右侧面:[(x右1,y1,z1),(x右2,y2,z2),…(x右i,yi,zi),…,(x右n,yn,zn)];
S6、获取左侧面和右侧面的距离值;
(d1,d2,…,di,…,dn)=(|x左1-x右1|,|x左2-x右2|,…,|x左i-x右i|,…,|x左n-x右n|);
S7、动作闸板阀t次,t>0;
S8、重复步骤S3~S6,获得左侧面和右侧面的距离值;
(dt,1,dt,2,…,dt,i,…,dt,n)=(|xt,左1-xt,右1|,|xt,左2-xt,右2|,…,|xt,左i-xt,右i|,…,|xt,左n-xt,右n|);
S9、获得两次测量之间动作的磨损量:
(ds1,ds2,…,dsi,…,dsn)=(|d1-dt,1|,|d2-dt,2|,…,|di-dt,i|,…,|dn-dt,n|)
2.根据权利要求1所述的一种闸板阀磨损量测量方法,其特征在于,步骤S1中采用三坐标定位仪进行坐标测定。
3.根据权利要求1所述的一种闸板阀磨损量测量方法,其特征在于,步骤S2中采用matlab拟合工具箱curve fitting中的多项式拟合方法进行曲面拟合。
5.一种闸板阀磨损量测量设备,其特征在于,用于执行如权利要求1-4中任一项所述的一种闸板阀磨损量测量方法,所述测量设备包括:
曲面拟合模块,用于对闸板阀的左侧面和右侧面的多个测量点的坐标进行曲面拟合;
第一运算模块,用于根据曲面拟合模块的曲面拟合方程获得左侧面和右侧面中最大y坐标和最小y坐标和左侧面和右侧面中最大z坐标和最小z坐标;
伪随机数生成模块,用于在第一运算模块获得的坐标范围内均匀撒点生成n组坐标值;
第二运算模块,用于将伪随机数生成模块生成的坐标值带入曲面拟合模块的曲面拟合方程并获得三坐标值;
第三运算模块,用于根据第二运算模块获得的三坐标值获取左侧面和右侧面的距离值;
第四运算模块,用于根据第三运算模块获得的距离值获得两次测量之间的动作磨损量和单次动作磨损量。
6.一种闸板阀磨损量测量设备,包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-4中任一项所述的方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的方法的步骤。
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2021
- 2021-08-27 CN CN202110993624.8A patent/CN113702072B/zh active Active
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CN113702072A (zh) | 2021-11-26 |
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