CN114060356A - 一种四阀芯阀口独立控制阀流量测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四阀芯阀口独立控制阀流量测量方法及系统，包括温压传感器，温压传感器分别设置在四阀芯阀口独立控制阀四个阀口的前端和后端，用于将每个阀口的油压和油温数据发送给流量计算模块，流量计算模块利用每个阀口的油压和油温数据计算得到四阀芯阀口独立控制阀各阀口的流量值。测量方法准确性好，方便高效。

Description

一种四阀芯阀口独立控制阀流量测量方法及系统

技术领域

本发明属于液压换向阀技术领域，具体涉及一种四阀芯阀口独立控制阀流量测量方法及系统。

背景技术

液压换向阀是液压系统的核心控制元件，对液压换向阀进行精准的流量测量是实现液压系统高精度控制的前提。现有一种实时监测气体流量的阀门及阀门流量测量方法，通过测量阀门前后压力和阀门前温度，根据压差、温度和阀门流量的函数关系计算阀门流量值，流量测量精度较高，但阀门内工作介质的温压信息分别采用温度、压力传感器获取，测量系统集成度较低，同时阀前温度、压力的测量点并非同一位置，也未在流量计算时引入阀后的温度参量，都会对流量计算的准确性产生一定影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种四阀芯阀口独立控制阀流量测量方法及系统，测量方法准确性好，方便高效。

本发明采用以下技术方案：

一种四阀芯阀口独立控制阀流量测量系统，包括温压传感器，温压传感器分别设置在四阀芯阀口独立控制阀四个阀口的前端和后端，用于将每个阀口的油压和油温数据发送给流量计算模块，流量计算模块利用每个阀口的油压和油温数据计算得到四阀芯阀口独立控制阀各阀口的流量值。

具体的，四阀芯阀口独立控制阀的进油口与液压泵连接，液压泵连接有电机。

具体的，四阀芯阀口独立控制阀的负载油口分别连接正向加载阀和反向加载阀。

进一步的，四阀芯阀口独立控制阀的进油口连接有安全阀。

更进一步的，安全阀的溢流压力高于正向加载阀和反向加载阀的溢流压力。

本发明的另一技术方案是，一种四阀芯阀口独立控制阀流量测量方法，利用四阀芯阀口独立控制阀流量测量系统，包括以下步骤：

S1、将四阀芯阀口独立控制阀的进油口分别连接液压泵和安全阀，四阀芯阀口独立控制阀的负载油口分别连接正向加载阀和反向加载阀，分别调定正向加载阀、反向加载阀和安全阀的溢流压力；

S2、通过电机驱动液压泵工作，温压传感器检测四阀芯阀口独立控制阀各阀口前端和后端的油液压力和温度，流量计算模块接收温压传感器信号，根据四阀芯阀口独立控制阀各个阀口前端后和端压差，油液温度，阀芯实时位移x和阀口过流面积函数w(x)计算得到四阀芯阀口独立控制阀各阀口的流量。

具体的，步骤S1中，分别调定正向加载阀、反向加载阀和安全阀的溢流压力，使得安全阀的溢流压力高于正向加载阀和反向加载阀的溢流压力。

具体的，步骤S2中，四阀芯阀口独立控制阀任一阀口的流量值Q为：

其中，T₁和T₂分别为阀口前端和后端的油液温度，△p为阀口前端和后端的压差，w(x)为阀口过流面积函数，x_max为阀口开启后的阀芯最大位移量，β为液压油体积膨胀系数，T₀为液压油温度，ρ₀为液压油密度。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种四阀芯阀口独立控制阀流量测量，采用温压传感器作为测量元件，可同时测量阀内同一位置的油液压力和温度，无需单独布置压力传感器和温度传感器，同时考虑了阀口前后油温不同对流量测量的影响，引入阀口前后油温参量进行流量计算，方便高效，系统集成度和流量测量精度较高。

进一步的，流量计算，方便高效，系统集成度和流量测量精度较高。

进一步的，四阀芯阀口独立控制阀的进油口与液压泵连接，液压泵连接电机，为四阀芯阀口独立控制阀提供压力油。

进一步的，四阀芯阀口独立控制阀的负载油口分别连接正向加载阀和反向加载阀，便于调节四阀芯阀口独立控制阀负载油口的压力大小和方向。

进一步的，四阀芯阀口独立控制阀的进油口连接安全阀，防止测量系统过载。

进一步的，安全阀的溢流压力高于正向加载阀和反向加载阀的溢流压力，保证正向加载阀和反向加载阀压力可正常溢流以调节四阀芯阀口独立控制阀负载油口压力。

一种四阀芯阀口独立控制阀流量测量方法，首先将四阀芯阀口独立控制阀的进、出油口分别连接液压泵和安全阀、正向加载阀和反向加载阀，并调定正向加载阀、反向加载阀和安全阀的溢流压力，完成测量系统液压回路的搭建。然后通过电机驱动液压泵工作，流量计算模块接收各温压传感器测得的四阀芯阀口独立控制阀各阀口前后的温压信号，根据各个阀口前后两端的压差△p，油温T₁和T₂以及阀芯实时位移x计算各阀口的流量。测量方法充分考虑了油液流经四阀芯阀口独立控制阀各阀口前后的状态变化，在流量计算模块引入了各阀口前端和后端的油温参量，对各阀口流量进行实时测量，简单高效，测量精度高，重复性好。

进一步的，正向加载阀和反向加载阀的开启方向相反，通过调定正向加载阀和反向加载阀的溢流压力小于安全阀溢流压力，即可保证测量系统工作时正向加载阀和反向加载阀正常开启，满足四阀芯阀口独立控制阀不同大小和方向的负载调节需求。

进一步的，四阀芯阀口独立控制阀任一阀口的流量值Q可根据各个阀口前后两端的油压△p、油温T₁和T₂以及阀芯实时位移x进行计算，简单高效，测量精度高，重复性好。

综上所述，本发明采用若干温压传感器作为测量元件，可同时检测四阀芯阀口独立控制阀阀内同一位置的油液压力和温度，无需单独布置压力、温度测量元件，也无需布置造价高昂的流量计，同时考虑了阀口前后油温不同对流量测量的影响，引入阀口前后油温参量进行流量计算，方便高效，成本较低，系统集成度和流量测量精度较高。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为四阀芯阀口独立控制阀流量测量原理图；

图2为SimulationX软件仿真图。

其中：1.电机；2.液压泵；3.四阀芯阀口独立控制阀；4.第一温压传感器；5.第二温压传感器；6.第三温压传感器；7.第四温压传感器；8.正向加载阀；9.流量计算模块；10.反向加载阀；11.第五温压传感器；12.第六温压传感器；13.第七温压传感器；14.第八温压传感器；15.安全阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

本发明提供了一种四阀芯阀口独立控制阀流量测量系统，将八台温压传感器分别布置于四阀芯阀口独立控制阀的四个阀口的前端和后端，进行油压和油温感知，并与流量计算模块连接通讯。流量计算模块根据温压传感器测量数据计算四阀芯阀口独立控制阀各阀口的流量值。本发明在进行油液温压测量时，采用一体式的温压传感器代替温度、压力传感器的组合，测量系统集成度较高，并考虑了油液流经阀口时的温度变化对流量计算值的影响，同时引入阀口前后油温参量进行流量计算，保证了流量测量的准确性。

请参阅图1，四阀芯阀口独立控制阀流量测量系统，包括电机1、液压泵2、四阀芯阀口独立控制阀3、第一温压传感器4、第二温压传感器5、第三温压传感器6、第四温压传感器7、正向加载阀8、流量计算模块9、反向加载阀10、第五温压传感器11、第六温压传感器12、第七温压传感器13、第八温压传感器14、安全阀15。

电机1与液压泵2机械连接，为液压泵2提供动力；液压泵2与四阀芯阀口独立控制阀3的进油口连接，用于为四阀芯阀口独立控制阀3提供压力油；四阀芯阀口独立控制阀3四个阀口的前端和后端分别设置一个温压传感器，八个温压传感器均与流量计算模块9连接，通过若干温压传感器实现四阀芯阀口独立控制阀3内部流量测量，四阀芯阀口独立控制阀3的负载油口分别与正向加载阀8和反向加载阀10连接，能够为测量系统提供负载。

四阀芯阀口独立控制阀3包括第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口，第一阀口的前端连接第一温压传感器4，后端连接第二温压传感器5；第二阀口的前端连接第三温压传感器6，后端连接第四温压传感器7；第三阀口的前端连接第五温压传感器11，后端连接第六温压传感器12；第四阀口的前端连接第七温压传感器13，后端连接第八温压传感器14，实时计算四阀芯阀口独立控制阀各阀口流量。

优选地，四阀芯阀口独立控制阀3的进油口连接有安全阀15。

安全阀15的溢流压力高于正向加载阀8和反向加载阀10的溢流压力，在测量系统压力过高时进行溢流，防止测量系统过载。

本发明再一个实施例中，提供一种四阀芯阀口独立控制阀流量测量方法，采用温压传感器代替压力测量元件和温度测量元件，可同时获取阀内同一位置的油液温压信息，并考虑了油液流经阀口前后的油温变化，将阀后油温参量引入流量计算模块，具体步骤如下：

S1、电机1启动前，分别调定正向加载阀8、反向加载阀10和安全阀15的溢流压力，并保证安全阀15的溢流压力高于正向加载阀8和反向加载阀10，然后根据测量系统中四阀芯阀口独立控制阀3的技术样本确定阀口过流面积函数w(x)，阀口开启后的阀芯最大位移量x_max，并根据液压油型号确定液压油体积膨胀系数β，以及液压油温度T₀和密度ρ₀；

S2、启动电机1，流量计算模块9根据第一温压传感器4、第二温压传感器5、第三温压传感器6、第四温压传感器7、第五温压传感器11、第六温压传感器12、第七温压传感器13和第八温压传感器14测得的四阀芯阀口独立控制阀3各阀口前后两端的油液压力和温度，计算出各个阀口前后两端的压差△p，结合各阀口开启后的阀芯实时位移x，计算四阀芯阀口独立控制阀各阀口的流量。

四阀芯阀口独立控制阀3任一阀口的流量值Q为：

其中，T₁和T₂分别为该阀口前后油液温度，x_max、β、T₀、ρ₀的取值为步骤S1中电机1启动前确定的值。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

请参阅图2，根据四阀芯阀口独立控制阀的阀口面积参数，在SimulationX软件中搭建四阀芯阀口独立控制阀流量测量系统仿真模型，进行模拟试验，模拟试验中，流量计算模块计算出四阀芯阀口独立控制阀任一阀口的流量值。模拟试验结果表明，四阀芯阀口独立阀流量测量系统可正常运行，流量测量方法简单高效。

综上所述，本发明一种四阀芯阀口独立控制阀流量测量方法及系统，考虑了油液流经阀口时的温度变化对流量测量的影响，在流量计算过程中同时引入阀口前后的油温参量，更符合实际情况，保证了流量测量精度。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种四阀芯阀口独立控制阀流量测量系统，其特征在于，包括温压传感器，温压传感器分别设置在四阀芯阀口独立控制阀(3)四个阀口的前端和后端，用于将每个阀口的油压和油温数据发送给流量计算模块(9)，流量计算模块(9)利用每个阀口的油压和油温数据计算得到四阀芯阀口独立控制阀(3)各阀口的流量值。

2.根据权利要求1所述的四阀芯阀口独立控制阀流量测量系统，其特征在于，四阀芯阀口独立控制阀(3)的进油口与液压泵(2)连接，液压泵(2)连接有电机(1)。

3.根据权利要求1所述的四阀芯阀口独立控制阀流量测量系统，其特征在于，四阀芯阀口独立控制阀(3)的负载油口分别连接正向加载阀(8)和反向加载阀(10)。

4.根据权利要求3所述的四阀芯阀口独立控制阀流量测量系统，其特征在于，四阀芯阀口独立控制阀(3)的进油口连接有安全阀(15)。

5.根据权利要求4所述的四阀芯阀口独立控制阀流量测量系统，其特征在于，安全阀(15)的溢流压力高于正向加载阀(8)和反向加载阀(10)的溢流压力。

6.一种利用权利要求1所述的四阀芯阀口独立控制阀流量测量系统进行流量测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、分别调定四阀芯阀口独立控制阀负载油口处安装的正向加载阀、反向加载阀和安全阀的溢流压力；

S2、使用温压传感器检测四阀芯阀口独立控制阀各阀口前端和后端的油液压力和温度，流量计算模块接收温压传感器信号，根据四阀芯阀口独立控制阀各个阀口前端和后端的压差，油液温度，阀芯实时位移x和阀口过流面积函数w(x)计算得到四阀芯阀口独立控制阀各阀口的流量。

7.根据权利要求6所述的四阀芯阀口独立控制阀流量测量系统进行流量测量的方法，其特征在于，步骤S1中，安全阀的溢流压力高于正向加载阀和反向加载阀的溢流压力。

8.根据权利要求6所述的四阀芯阀口独立控制阀流量测量系统进行流量测量的方法，其特征在于，步骤S2中，四阀芯阀口独立控制阀任一阀口的流量值Q为：

其中，T₁和T₂分别为阀口前端和后端的油液温度，△p为阀口前端和后端的压差，w(x)为阀口过流面积函数，x_max为阀口开启后的阀芯最大位移量，β为液压油体积膨胀系数，T₀为液压油温度，ρ₀为液压油密度。

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