CN119860390A - 一种热轧生产线的液压控制系统 - Google Patents

一种热轧生产线的液压控制系统 Download PDF

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金松
唐年
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Abstract

本发明提供了一种热轧生产线的液压控制系统，涉及热轧技术领域，其包括液压监测模块、液压分析模块、液压评估模块以及液压警告模块；液压监测模块包含多个监测单元，液压监测模块对多个监测单元进行编号，每单个监测单元分别与单个液压系统进行网络连接，多个监测单元用于对液压系统的运行参数进行监测，并通过网络将监测数据发送给液压分析单元；液压分析单元根据监测数据进行计算设备故障率、设备异常指数、液压油泄露指数、系统控制精度，并结合设备故障率、设备异常指数、液压油泄露指数、系统控制精度对设备健康异常值进行计算，液压分析单元将计算数据发送给液压评估模块；液压评估模块对设备健康异常值进行评估。

Description

一种热轧生产线的液压控制系统
技术领域
本发明涉及热轧技术领域，具体为一种热轧生产线的液压控制系统。
背景技术
热轧生产线是现代冶金工业中至关重要的一环，它通过高温轧制将钢坯加工成各种规格和用途的钢材，热轧生产线是一个高度集成和自动化的生产过程，涉及多个关键设备和复杂的工艺流程。首先，加热炉是热轧生产线的起点，主要功能是将钢坯加热到再结晶温度以上。这一步骤对于后续轧制过程至关重要，因为只有达到一定的温度，金属才能在轧制过程中发生塑性变形而不破裂。加热炉通常采用步进式加热炉或连续式加热炉，根据生产需求选择不同类型的加热炉。先进的加热炉配备了最佳的燃烧控制模型，能够实现高效、低耗的加热过程。
液压控制系统是热轧生产线中不可或缺的一部分，它通过精确控制液压执行机构来实现对轧制过程的精细调节，长期高负荷运转易使液压泵内部出现零件磨损、密封失效等问题，进而导致系统故障，影响生产效率，由于液压系统结构复杂，涉及机、电、液、气等多个系统，一旦出现问题，检查与修理的难度较大，耗时较长。
发明内容
本发明提供了一种热轧生产线的液压控制系统，具备实时对多个液压系统进行同步监测，及时的发现系统存在的故障及问题，并根据监测的问题能精准的找到具体的故障设备，迅速定位故障点，减少排查时间，提高设备的可靠性和稳定性，有助于减少非计划停机时间，提高生产效率，同时减少误判漏判的问题等优点。
一种热轧生产线的液压控制系统，包括液压监测模块、液压分析模块、液压评估模块以及液压警告模块；
液压监测模块包含多个监测单元，液压监测模块对多个监测单元进行编号，每单个监测单元分别与单个液压系统进行网络连接，多个监测单元用于对液压系统的运行参数进行监测，并通过网络将监测数据发送给液压分析单元；
液压分析单元根据监测数据进行计算设备故障率、设备异常指数、液压油泄露指数、系统控制精度，并结合设备故障率、设备异常指数、液压油泄露指数、系统控制精度对设备健康异常值进行计算，液压分析单元将计算数据发送给液压评估模块；
液压评估模块对设备健康异常值进行评估，并根据评估结果发送信号给液压警告模块；
液压警告模块根据信号发出警报。
多个监测单元的编号分别为：YEjc1、YEjc2、YEjc3、···、YEjcn，其中，YEjc1代表第一个监测单元，第一个监测单元用于监测第一个液压系统，YEjcn代表第n个监测单元，第n个监测单元用于监测第n个液压系统，n代表监测单元的总个数以及液压系统的总个数。
监测数据包括响动数据、设备运行参数数据、液压油数据、液压位置数据。
响动数据的表达式为：
XDsj＝zd、zy
XDsj代表响动数据，zd代表响动数据中的振动数据，zy代表响动数据中的噪音数据；
设备运行参数数据的表达式为：
SByx＝dy、dl、gl、wd
SByx代表设备运行参数数据，dy代表设备运行参数数据中的电压数据，dl代表设备运行参数数据中的电流数据，gl代表设备运行参数数据中的功率数据，wd代表设备运行参数数据中的温度数据；
液压油数据的表达式为：
YYys＝yl、ll
YYys代表液压油数据，yl代表压力数据，ll代表流量数据；
液压位置数据的表达式为：
YYwz＝cgwz、zlwz
YYwz代表液压位置数据，cgwz代表液压位置数据中的位置传感器获取的实际位置数据，zlwz代表液压位置数据中的控制系统发出的指令位置数据。
设备故障率的计算式为：
SBgz代表设备故障率，代表以5个振动数据为一组，进行计算这组振动数据的均值，zdb代表振动数据的标准值，代表以5个噪音数据为一组，进行计算这组噪音数据的均值，zyb代表噪音数据的标准值，2代表评估设备故障率的两个因素。
设备异常指数的计算式为：
计算式中，SByc代表设备异常指数，代表以5个电压数据为一组，进行计算这组电压数据的均值，dyb代表电压的标准值，代表以5个电流数据为一组，dlb代表电流数据的标准值，代表以5个功率数据为一组，进行计算这组功率数据的均值，glb代表功率数据的标准值，代表以5个温度数据为一组，进行计算这组温度数据的均值，wdb代表温度数据的标准值，4代表评估设备异常指数的四个因素。
液压油泄露指数的计算式为：
XLzs＝(yls-ylb)*(lls-llb)
XLzs代表液压油泄露指数，yls代表实际的压力数据，ylb代表标准的压力数据，lls代表实际的流量数据，llb代表标准的流量数据。
系统控制精度的计算式为：
XXjd代表系统控制精度，|cgwz-zlwz|代表实际位置与指令位置的差值，bzc代表实际位置与指令位置的标准差。
设备健康异常值的计算式为：
SBjki＝(ω1·SBgz)*(ω2·SByc)*(ω3·XLzs)*(ω4·XXjd)
SBjki代表第i个监测单元，即第i个液压系统的设备健康异常值，ω1代表设备故障率的权重，ω2代表设备异常指数的权重，ω3代表液压油泄露指数的权重，ω4代表系统控制精度的权重。
设备健康异常值大于设备健康阈值的情况下，代表当前的设备存在故障，发送信号给液压警告模块。
发明的有益效果：
1、本发明通过将多个监测单元与多个液压系统进行绑定，实现对液压系统单独监测的效果，实时对多个液压系统进行同步监测，及时的发现系统存在的故障及问题，并根据监测的问题能精准的找到具体的故障设备，迅速定位故障点，减少排查时间。
2、本发明通过通过综合评估液体系统的多个关键参数，可以及时发现潜在的故障迹象，有助于在故障发生前采取预防措施，避免更严重的设备损坏和生产中断，可以帮助识别并解决可能导致设备故障的问题，从而提高设备的可靠性和稳定性，有助于减少非计划停机时间，提高生产效率，同时减少误判漏判的问题。
附图说明
图1为本发明结构系统示意图。
具体实施方式
请参阅图1，一种热轧生产线的液压控制系统，包括液压监测模块、液压分析模块、液压评估模块以及液压警告模块；
液压监测模块包含多个监测单元，液压监测模块对多个监测单元进行编号，每单个监测单元分别与单个液压系统进行网络连接，多个监测单元用于对液压系统的运行参数进行监测，并通过网络将监测数据发送给液压分析单元；
多个监测单元的编号分别为：YEjc1、YEjc2、YEjc3、···、YEjcn，其中，YEjc1代表第一个监测单元，第一个监测单元用于监测第一个液压系统，YEjcn代表第n个监测单元，第n个监测单元用于监测第n个液压系统，n代表监测单元的总个数以及液压系统的总个数；
将多个监测单元与多个液压系统进行绑定，实现对液压系统单独监测的效果，实时对多个液压系统进行同步监测，及时的发现系统存在的故障及问题，并根据监测的问题能精准的找到具体的故障设备，迅速定位故障点，减少排查时间；
监测数据包括响动数据、设备运行参数数据、液压油数据、液压位置数据；
响动数据的表达式为：
XDsj＝zd、zy
XDsj代表响动数据，zd代表响动数据中的振动数据，zy代表响动数据中的噪音数据；
设备运行参数数据的表达式为：
SByx＝dy、dl、gl、wd
SByx代表设备运行参数数据，dy代表设备运行参数数据中的电压数据，dl代表设备运行参数数据中的电流数据，gl代表设备运行参数数据中的功率数据，wd代表设备运行参数数据中的温度数据；
液压油数据的表达式为：
YYys＝yl、ll
YYys代表液压油数据，yl代表压力数据，ll代表流量数据；
液压位置数据的表达式为：
YYwz＝cgwz、zlwz
YYwz代表液压位置数据，cgwz代表液压位置数据中的位置传感器获取的实际位置数据，zlwz代表液压位置数据中的控制系统发出的指令位置数据；
液压分析单元根据监测数据进行计算设备故障率、设备异常指数、液压油泄露指数、系统控制精度，并结合设备故障率、设备异常指数、液压油泄露指数、系统控制精度对设备健康异常值进行计算，液压分析单元将计算数据发送给液压评估模块；
设备故障率的计算式为：
SBgz代表设备故障率，代表以5个振动数据为一组，进行计算这组振动数据的均值，zdb代表振动数据的标准值，代表以5个噪音数据为一组，进行计算这组噪音数据的均值，zyb代表噪音数据的标准值，2代表评估设备故障率的两个因素；
通过响动数据进行分析设备故障率，能够在故障早期阶段检测到微小的异常信号，例如，轴承的微小磨损、齿轮的轻微啮合不良等故障，在早期阶段可能不会对设备的正常运行造成明显影响，但通过振动与噪音可以及时发现这些潜在问题，进行预防性维护，避免故障进一步发展；
设备异常指数的计算式为：
SByc代表设备异常指数，代表以5个电压数据为一组，进行计算这组电压数据的均值，dyb代表电压的标准值，代表以5个电流数据为一组，dlb代表电流数据的标准值，代表以5个功率数据为一组，进行计算这组功率数据的均值，glb代表功率数据的标准值，代表以5个温度数据为一组，进行计算这组温度数据的均值，wdb代表温度数据的标准值，4代表评估设备异常指数的四个因素；
通过设备运行参数数据计算设备异常指数，可以及时发现液压设备在运行过程中出现的异常情况，例如，电流过大可能表示电机过载或短路，温度过高可能意味着设备过热或散热不良，这些异常情况如果不及时处理，可能会导致设备损坏或停机，通过分析这些异常指数，可以更准确地判断故障类型，从而制定更有效的维修策略；
液压油泄露指数的计算式为：
XLzs＝(yls-ylb)*(lls-llb)
XLzs代表液压油泄露指数，yls代表实际的压力数据，ylb代表标准的压力数据，lls代表实际的流量数据，llb代表标准的流量数据；
通过液压油数据进行计算液压油泄露指数，可以及时发现泄漏问题，例如，当系统压力下降或流量异常增加时，可能表明存在泄漏点，有助于在问题恶化之前进行维修，避免更严重的设备损坏和生产中断，通过及时检测和排除泄漏故障，可以减少设备的非计划停机次数，提高设备的运行效率，不仅可以提高生产效率，还可以降低维护成本和生产损失；
系统控制精度的计算式为：
XXjd代表系统控制精度，|cgwz-zlwz|代表实际位置与指令位置的差值，bzc代表实际位置与指令位置的标准差；
通过液压位置数据进行计算系统控制精度，可以深入了解液压系统的动态特性和工作状态，有助于对系统进行优化设计和参数调整，实现更节能、更高效的运行，在发生较大偏差的情况下，进行干预，避免故障进一步恶化，减少停机时间和维修成本，同时准确的液压缸位置控制是确保生产安全的重要前提，通过计算系统控制精度，可以及时发现并纠正潜在的安全隐患，防止因设备失控导致的安全事故；
设备健康异常值的计算式为：
SBjki＝(ω1·SBgz)*(ω2·SByc)*(ω3·XLzs)*(ω4·XXjd)
SBjki代表第i个监测单元，即第i个液压系统的设备健康异常值，ω1代表设备故障率的权重，ω2代表设备异常指数的权重，ω3代表液压油泄露指数的权重，ω4代表系统控制精度的权重；
通过综合评估液体系统的多个关键参数，可以及时发现潜在的故障迹象，有助于在故障发生前采取预防措施，避免更严重的设备损坏和生产中断，可以帮助识别并解决可能导致设备故障的问题，从而提高设备的可靠性和稳定性，有助于减少非计划停机时间，提高生产效率，同时减少误判漏判的问题；
液压评估模块对设备健康异常值进行评估，当设备健康异常值大于设备健康阈值的情况下，代表当前的设备存在故障，发送信号给液压警告模块；液压警告模块根据信号发出警报。

Claims (10)

1.一种热轧生产线的液压控制系统，其特征在于，包括液压监测模块、液压分析模块、液压评估模块以及液压警告模块；
液压监测模块包含多个监测单元，液压监测模块对多个监测单元进行编号，每单个监测单元分别与单个液压系统进行网络连接，多个监测单元用于对液压系统的运行参数进行监测，并通过网络将监测数据发送给液压分析单元；
液压分析单元根据监测数据进行计算设备故障率、设备异常指数、液压油泄露指数、系统控制精度，并结合设备故障率、设备异常指数、液压油泄露指数、系统控制精度对设备健康异常值进行计算，液压分析单元将计算数据发送给液压评估模块；
液压评估模块对设备健康异常值进行评估，并根据评估结果发送信号给液压警告模块；
液压警告模块根据信号发出警报。
2.根据权利要求1所述的一种热轧生产线的液压控制系统，其特征在于，多个监测单元的编号分别为：YEjc1、YEjc2、YEjc3、···、YEjcn，其中，YEjc1代表第一个监测单元，第一个监测单元用于监测第一个液压系统，YEjcn代表第n个监测单元，第n个监测单元用于监测第n个液压系统，n代表监测单元的总个数以及液压系统的总个数。
3.根据权利要求2所述的一种热轧生产线的液压控制系统，其特征在于，监测数据包括响动数据、设备运行参数数据、液压油数据、液压位置数据。
4.根据权利要求3所述的一种热轧生产线的液压控制系统，其特征在于，响动数据的表达式为：
XDsj＝zd、zy
XDsj代表响动数据，zd代表响动数据中的振动数据，zy代表响动数据中的噪音数据；
设备运行参数数据的表达式为：
SByx＝dy、dl、gl、wd
SByx代表设备运行参数数据，dy代表设备运行参数数据中的电压数据，dl代表设备运行参数数据中的电流数据，gl代表设备运行参数数据中的功率数据，wd代表设备运行参数数据中的温度数据；
液压油数据的表达式为：
YYys＝yl、ll
YYys代表液压油数据，yl代表压力数据，ll代表流量数据；
液压位置数据的表达式为：
YYwz＝cgwz、zlwz
YYwz代表液压位置数据，cgwz代表液压位置数据中的位置传感器获取的实际位置数据，zlwz代表液压位置数据中的控制系统发出的指令位置数据。
5.根据权利要求4所述的一种热轧生产线的液压控制系统，其特征在于，设备故障率的计算式为：
SBgz代表设备故障率，代表以5个振动数据为一组，进行计算这组振动数据的均值，zdb代表振动数据的标准值，代表以5个噪音数据为一组，进行计算这组噪音数据的均值，zyb代表噪音数据的标准值，2代表评估设备故障率的两个因素。
6.根据权利要求5所述的一种热轧生产线的液压控制系统，其特征在于，设备异常指数的计算式为：
计算式中，SByc代表设备异常指数，代表以5个电压数据为一组，进行计算这组电压数据的均值，dyb代表电压的标准值，代表以5个电流数据为一组，dlb代表电流数据的标准值，代表以5个功率数据为一组，进行计算这组功率数据的均值，glb代表功率数据的标准值，代表以5个温度数据为一组，进行计算这组温度数据的均值，wdb代表温度数据的标准值，4代表评估设备异常指数的四个因素。
7.根据权利要求6所述的一种热轧生产线的液压控制系统，其特征在于，液压油泄露指数的计算式为：
XLzs＝(yls-ylb)*(lls-llb)
XLzs代表液压油泄露指数，yls代表实际的压力数据，ylb代表标准的压力数据，lls代表实际的流量数据，llb代表标准的流量数据。
8.根据权利要求7所述的一种热轧生产线的液压控制系统，其特征在于，系统控制精度的计算式为：
XXjd代表系统控制精度，|cgwz-zlwz|代表实际位置与指令位置的差值，bzc代表实际位置与指令位置的标准差。
9.根据权利要求8所述的一种热轧生产线的液压控制系统，其特征在于，设备健康异常值的计算式为：
SBjki＝(ω1·SBgz)*(ω2·SByc)*(ω3·XLzs)*(ω4·XXjd)
SBjki代表第i个监测单元，即第i个液压系统的设备健康异常值，ω1代表设备故障率的权重，ω2代表设备异常指数的权重，ω3代表液压油泄露指数的权重，ω4代表系统控制精度的权重。
10.根据权利要求9所述的一种热轧生产线的液压控制系统，其特征在于，设备健康异常值大于设备健康阈值的情况下，代表当前的设备存在故障，发送信号给液压警告模块。
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