KR20130120337A - Monitoring device for hydraulic system - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a device for monitoring performance variation of a hydraulic system and, more specifically, to a device for monitoring the performance variation of the hydraulic system, capable of early detecting the error of the hydraulic system by sensing the performance variation generated in the hydraulic system in which is continuously operated. The present invention provides the device for monitoring the performance variation of the hydraulic system comprising: a system pressure sensor measuring fluid pressure supplied to an orifice; a cylinder pressure sensor measuring fluid pressure of a cylinder; a piston pressure sensor measuring fluid pressure of a piston; and a control unit determining the malfunction of the hydraulic system by a pressure value sensed with the sensors. [Reference numerals] (AA) Start;(BB,GG) No;(CC) No-load state &;(DD,II) Yes;(EE) Calculate current F(k);(FF) Calculate current G(k);(HH) |F(k)-F(k-1)|> F_th or |G(k)-G(k-1)|> G_th;(JJ) Alarm irregularity;(KK) End

Description

유압 설비의 성능 변화 모니터링 장치{MONITORING DEVICE FOR HYDRAULIC SYSTEM}Performance change monitoring device of hydraulic equipment {MONITORING DEVICE FOR HYDRAULIC SYSTEM}

본 발명은 유압 설비의 성능 변화 모니터링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운전중인 연속적으로 운전중인 유압설비에서 발생하는 성능 변화를 감지함으로써 유압 설비의 이상을 조기에 발견할 수 있도록 하는 유압 설비의 성능 변화 모니터링 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a performance change monitoring device of a hydraulic installation, and more particularly, the performance of the hydraulic installation to detect the abnormality of the hydraulic installation by detecting the performance change occurring in the continuous operating hydraulic equipment in operation. A change monitoring device.

일반적으로 판 압연은 유압설비를 이용하여 압하력 또는 롤갭을 조절함으로써 판의 두께(또는 폭)을 조절한다. 유압 설비의 특성에 따라서 두께(또는 폭) 제어의 성능이 결정되기 때문에, 유압 설비의 특성을 모니터링 하고 관리하는 것이 필요하다.In general, plate rolling is used to adjust the thickness (or width) of the plate by adjusting the pressing force or the roll gap using a hydraulic equipment. Since the performance of the thickness (or width) control is determined by the characteristics of the hydraulic system, it is necessary to monitor and manage the characteristics of the hydraulic system.

그러나, 유압 설비의 특성을 모니터링 하는 것을 쉬운 일이 아니다. 유압 설비의 특성은 사용하는 오일의 특성 또는 밸브의 성능과 직결된다.However, monitoring the characteristics of hydraulic installations is not an easy task. The characteristics of the hydraulic installation are directly related to the characteristics of the oil used or the performance of the valve.

유압 설비의 특성은 내부 누유, 외부 누유, 밸브 오리피스의 마모, 오일 특성의 변화 등과 같은 요인에 의하여 변하게 되는데, 이러한 것을 유압 설비의 운전 중에 직접적으로 측정하는 것은 매우 어렵다.The characteristics of the hydraulic system are changed by factors such as internal leakage, external leakage, wear of the valve orifice, change of oil characteristics, etc., which are difficult to directly measure during operation of the hydraulic system.

관련선행기술로는 대한민국공개특허공보 10-2011-0027613호 (공개일자 2011년 3월 16일) '유압 서보 밸브 성능 진단방법 및 그 장치' 가 있다.
Related prior arts include Korean Patent Publication No. 10-2011-0027613 (published March 16, 2011), 'Hydraulic Servo Valve Performance Diagnosis Method and Apparatus'.

본 발명의 목적은 연속적으로 운전중인 유압 설비의 성능 변화를 모니터링 할 수 있는 유압 설비의 성능 변화 모니터링 장치를 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a performance change monitoring apparatus of a hydraulic installation that can monitor the performance change of a hydraulic installation operating continuously.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 오리피스로 유입되는 유압을 측정하는 시스템 압력 감지센서; 실린더측의 유압을 측정하는 실린더 압력 감지센서; 피스톤측의 유압을 측정하는 피스톤 압력 감지센서; 및 상기 감지센서들이 감지한 압력값으로부터 유압설비의 이상유무를 판단하는 제어부;를 포함하는 유압 설비의 성능 변화 모니터링 장치를 제공한다.The present invention for achieving this object is a system pressure sensor for measuring the hydraulic pressure flowing into the orifice; Cylinder pressure sensor for measuring the hydraulic pressure on the cylinder side; A piston pressure sensor for measuring hydraulic pressure on the piston side; And a controller for determining whether the hydraulic equipment is abnormal from the pressure values detected by the detection sensors.

상기 제어부는 유압설비가 무부하 상태 또는 평형상태인 경우의 압력 측정 값들을 이용하여 유압 설비의 이상유무를 판단하는 것이 바람직하다.The control unit may determine whether there is an abnormality of the hydraulic equipment by using pressure measurement values when the hydraulic equipment is in a no-load state or an equilibrium state.

또한, 상기 제어부는 하기의 수학식으로 구해진 현재의 F(k)값과 이전에 구해진 F(k-1)값의 차가 미리설정된 임계값을 벗어나는 경우 유압 설비에 이상이 있는 것으로 판단하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the controller determines that there is an abnormality in the hydraulic equipment when the difference between the current F (k) value and the previously obtained F (k-1) value obtained by the following equation is out of a predetermined threshold value. .

Figure pat00001

Figure pat00001

그리고, 상기 제어부는 F(k)값의 이동평균인 G(k)값과, 직전의 이동평균인 G(k-1)값의 차가 미리 설정된 임계값을 벗어나느 경우 유압설비에 이상이 있는 것으로 판단한다.
The control unit may be abnormal in the hydraulic equipment when the difference between the G (k) value, which is the moving average of the F (k) value, and the G (k-1) value, which is the previous moving average, is out of the preset threshold. To judge.

본 발명은 유압 설비에 압력 감지 센서에서 측정된 압력값을 이용하여 유압 설비의 이상 유무를 모니터링 할 수 있어, 운전중인 유압 설비의 성능 변화를 실시간으로 파악할 수 있는 효과를 가져온다.The present invention can monitor the presence or absence of abnormality of the hydraulic equipment by using the pressure value measured by the pressure sensor in the hydraulic equipment, bringing the effect of grasping the performance change of the hydraulic equipment in operation in real time.

따라서, 유압설비를 이용하여 제조되는 제품의 불량을 미연에 방지할 수 있으며, 제조되는 제품이 일정한 품질을 유지할 수 있도록 하는 효과를 가져온다.
Therefore, it is possible to prevent the defect of the product manufactured by using the hydraulic equipment in advance, bringing the effect of maintaining a constant quality of the manufactured product.

도 1은 유압설비의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도
도 2는 본 발명에 따른 유압 설비의 성능 변화 모니터링 장치의 제어부 연산과정을 나타낸 흐름도,
도 3은 본 발명에 따른 유압 설비의 성능 변화 모니터링 장치에 의한 이상검출을 나타낸 그래프임.1 is a schematic diagram schematically showing the structure of a hydraulic equipment
2 is a flow chart showing a calculation process of the control unit of the performance change monitoring apparatus of the hydraulic installation according to the present invention;
Figure 3 is a graph showing the abnormal detection by the performance change monitoring device of the hydraulic installation according to the present invention.

이하 본 발명의 실시예에 따른 유압 설비의 성능 변화 모니터링 장치에 관하여 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a performance change monitoring apparatus for a hydraulic installation according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 유압설비의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.1 is a schematic diagram schematically showing the structure of a hydraulic equipment.

도시된 바와 같이, 유압설비는 유압발생장치에서 보내지는 유체를 공급받는 오리피스(100)와, 오리피스(100)로 부터 유체를 공급받는 실린더(200)와, 상기 실린더(200) 내부에서 유압에 따라 왕복직선운동하는 피스톤(300)을 포함한다.As shown, the hydraulic equipment is orifice 100 receives the fluid sent from the hydraulic generator, the cylinder 200 receives the fluid from the orifice 100, and the hydraulic pressure in the cylinder 200 And a piston 300 for reciprocating linear motion.

이러한 유압 설비의 성능에 미치는 인자로는 오일 자체의 특성 변화로 인한 것과, 피스톤 내부의 누유 량 변화에 따른 특성 변화, 실린더 내부 누유로 인한 특성 변화, 실린더 외부 누유로 인한 특성 변화 등이 있다.Factors affecting the performance of the hydraulic equipment are due to a change in the characteristics of the oil itself, a characteristic change due to the leakage amount inside the piston, a characteristic change due to the leakage inside the cylinder, and a characteristic change due to the leakage outside the cylinder.

그런데, 실질적으로 이러한 인자들을 모두 측정하거나 감지하는 것은 장비의 운전중에는 실질적으로 불가능하다.
However, measuring or sensing substantially all of these factors is practically impossible during operation of the equipment.

본 발명은 오리피스(100)로 공급되는 유체의 압력을 측정하기 위한 오리피스 압력센서(150))와, 실린더(200) 내부에서 피스톤(300)측의 유압을 측정하는 피스톤 압력 감지센서(350)와, 실린더(200) 내부에서 피스톤측의 반대측인 실린더측의 유압을 측정하는 실린더 압력 감지센서(250)를 포함하며, 이들의 측정값을 제어부(400)에서 전달받아 일련의 처리 과정을 통해 유압 설비의 이상 유무를 판단할 수 있도록 한 것이다.The present invention is the orifice pressure sensor 150 for measuring the pressure of the fluid supplied to the orifice 100, and the piston pressure sensor 350 for measuring the hydraulic pressure of the piston 300 inside the cylinder 200 and , The cylinder pressure sensor 250 for measuring the hydraulic pressure of the cylinder side opposite to the piston side in the cylinder 200, and receives the measured values from the control unit 400 through a series of processes of hydraulic equipment It is to be able to judge the abnormality of.

즉, 세개의 센서에서 측정된 세개의 압력값으로부터 유압 설비의 이상 유무를 감지할 수 있도록 한 것인데, 상기 세개의 센서는 유압 설비에 구비되어 있는 것을 이용할 수도 있으며, 별도로 설치하여 사용할 수도 있다. 이러한 압력 센서의 설치는 유압 설비의 동작에 영향을 주지 않는다.
That is, it is possible to detect the abnormality of the hydraulic equipment from the three pressure values measured by the three sensors, the three sensors may be used in the hydraulic equipment, or may be installed separately. The installation of this pressure sensor does not affect the operation of the hydraulic installation.

도 2는 본 발명에 따른 유압 설비의 성능 변화 모니터링 장치의 제어부 연산과정을 나타낸 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a control unit calculation process of a performance change monitoring apparatus of a hydraulic installation according to the present invention.

도시된 바와 같이, 유압 설비의 작동이 시작되면, 제어부는 실시간으로 각각의 압력 감지센서로 부터 측정된 압력값을 전달받게 된다. As shown, when the operation of the hydraulic installation is started, the control unit receives the measured pressure value from each pressure sensor in real time.

제어부가 유압 설비의 이상 유무를 판단하는 것은, 유압 설비가 무부하 상태이고 평형 상태일 때 가능하다. 따라서, 유압 설비가 무부하 상태가 아니거나 평형 상태가 아닌 경우에는 설비의 이상 유무를 진단하지 않고, 무부하 상태가 평형 상태가 될때 까지 기다리게 된다.It is possible for the controller to determine whether there is an abnormality in the hydraulic equipment when the hydraulic equipment is in a no-load state and an equilibrium state. Therefore, when the hydraulic equipment is not in a no-load state or an equilibrium state, it is not diagnosed as an abnormality of the equipment and waits until the no-load state is in an equilibrium state.

슬라브 압연 설비와 같이 단속적으로 압연을 수행하는 설비의 경우에는 슬라브와 슬라브 사이의 간격에서 유압 설비가 무부하 상태에서 평형 상태가 되면 유압 설비의 이상 유무를 판단하게 된다.
In the case of an intermittent rolling device such as slab rolling equipment, when the hydraulic equipment is in equilibrium with no load in the gap between the slab and the slab, it is determined whether the hydraulic equipment is abnormal.

제어부는 수학적인 연산과정을 통하여 유압 설비의 이상유무를 판단하게 된다.The controller determines whether there is an abnormality of the hydraulic equipment through a mathematical operation process.

실린더측 압력을 P1, 피스톤 측 압력을 P2, 시스템 압력을 Ps 라 하고, 무부하 상태이며 평형 상태일 때 외부 오일 누유가 없다고 가정하면, 아래의 식이 성립한다.If the cylinder side pressure is P1, the piston side pressure is P2, the system pressure is Ps, and there is no external oil leakage at no load and equilibrium, the following equation is established.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, Ci는 내부 누유 계수이며, Cd 는 discharge 계수, ρ는 오일 밀도이다.
Where Ci is the internal leakage coefficient, Cd is the discharge coefficient, and ρ is the oil density.

또한, F(k)와 G(k)를 아래와 같이 정의하면,If F (k) and G (k) are defined as follows,

Figure pat00003

Figure pat00003

F(k) 값은 위의 관계식에 의하면 유압 설비의 성능 변화를 그대로 반영하여 나타내게 된다.
The value of F (k) is expressed by reflecting the change in performance of the hydraulic equipment according to the above relationship.

이러한 수학식으로부터, 본 발명은 압력센서들의 감지값들로부터 도출된 F(k) 값과, F(k) 값의 이동 평균인 G(K) 값을 이용하여 유압 설비의 이상 유무를 판단하게 된다.
From the above equation, the present invention determines whether there is an abnormality of the hydraulic equipment by using the F (k) value derived from the detection values of the pressure sensors and the G (K) value which is a moving average of the F (k) values. .

F(k) 값과, 직전의 연산값인 F(k-1)의 차가 미리 설정된 임계값을 벗어나게 되면, 유압 설비에 이상이 생긴 것으로 판단하게 된다.If the difference between the value of F (k) and F (k-1), which is the previous calculation value, is out of the preset threshold value, it is determined that an abnormality occurs in the hydraulic equipment.

또한, 아울러 이동평균 값인 G(k) 값과, 직전의 이동 평균값인 G(k-1) 값의 차가 미리 설정된 임계값을 벗어나게 되어도, 유압 설비에 이상이 생긴 것으로 판단하게 된다.Further, even when the difference between the G (k) value, which is the moving average value, and the G (k-1) value, which is the previous moving average value, deviates from the preset threshold, it is determined that an abnormality occurs in the hydraulic equipment.

여기서 F(k)값과 F(k-1)값의 차의 입계값은 유압설비의 특성에 따라서 달라질 수 있는데, 이러한 임계값은 반복실험을 통해서 도출될 수 있다.Here, the threshold value of the difference between the F (k) value and the F (k-1) value may vary depending on the characteristics of the hydraulic equipment, and this threshold value may be derived through repeated experiments.

G(k)값과 G(k-1)값의 차의 입계값도 유사한 방법으로 도출될 수 있다.
The grain boundary value of the difference between the G (k) value and the G (k-1) value can also be derived in a similar manner.

도 3은 본 발명에 따른 유압 설비의 성능 변화 모니터링 장치에 의한 이상검출을 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing abnormal detection by the performance change monitoring device of the hydraulic installation according to the present invention.

도시된 실시예는 실험실에서 유압 설비를 구성하고, 본 발명의 모니터링 장치를 연결한 후, 의도적으로 내부 누유를 발생시키고 그로 인한 F(k) 값과 G(k) 값의 변화를 관찰한 것이다.In the illustrated embodiment, after constructing a hydraulic installation in a laboratory, connecting the monitoring device of the present invention, the internal leakage is intentionally generated and the resulting change in the F (k) and G (k) values is observed.

도시한 바와 같이, 오일 누유가 발생한 직후에 F(k)값과 G(k)값이 급격하게 변화한 것을 알 수 있다.As shown, it can be seen that the F (k) value and the G (k) value changed immediately after the oil leakage occurred.

이로부터, 유압 설비 내부의 오일 누유가 본 발명에 따른 모니터링 장치를 이용하여 감지된다는 것을 확인할 수 있다.
From this, it can be seen that the oil leakage inside the hydraulic installation is sensed using the monitoring device according to the invention.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명은 오리피스로 유입되는 유압을 측정하는 시스템 압력 감지센서와, 실린더측의 유압을 측정하는 실린더 압력 감지센서와, 피스톤측의 유압을 측정하는 피스톤 압력 감지센서를 이용하여, 여러가지 원인으로 발생하는 유압설비의 이상유무를 판단할 수 있도록 해주는 효과를 가져온다.
As described above, the present invention uses a system pressure sensor for measuring the hydraulic pressure flowing into the orifice, a cylinder pressure sensor for measuring the hydraulic pressure on the cylinder side, and a piston pressure sensor for measuring the hydraulic pressure on the piston side, It has the effect of judging whether there is any abnormality of hydraulic equipment caused by various causes.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. It will be understood that the invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

100 : 오리피스
150 : 시스템 압력 감지센서
200 : 실린더
250 : 실린더 압력 감지센서
300 : 피스톤
350 : 피스톤 압력 감지센서
400 : 제어부100: orifice
150: system pressure sensor
200: cylinder
250: cylinder pressure sensor
300: piston
350: piston pressure sensor
400:

Claims (4)

오리피스로 유입되는 유압을 측정하는 시스템 압력 감지센서;
실린더측의 유압을 측정하는 실린더 압력 감지센서;
피스톤측의 유압을 측정하는 피스톤 압력 감지센서; 및
상기 감지센서들이 감지한 압력값으로부터 유압설비의 이상유무를 판단하는 제어부;를 포함하는 유압 설비의 성능 변화 모니터링 장치.
A system pressure sensor for measuring the hydraulic pressure flowing into the orifice;
Cylinder pressure sensor for measuring the hydraulic pressure on the cylinder side;
A piston pressure sensor for measuring hydraulic pressure on the piston side; And
And a control unit for determining an abnormality of the hydraulic equipment from the pressure values detected by the detection sensors.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는
유압설비가 무부하 상태 또는 평형상태인 경우의 압력 측정 값들을 이용하여 유압 설비의 이상유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 유압 설비의 성능 변화 모니터링 장치.
The method of claim 1,
The control unit
An apparatus for monitoring the change in performance of a hydraulic system, characterized in that it is determined whether the hydraulic system is abnormal by using pressure measurement values when the hydraulic system is in a no-load state or an equilibrium state.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부는 하기의 수학식으로 구해진 현재의 F(k)값과 이전에 구해진 F(k-1)값의 차가 미리설정된 임계값을 벗어나는 경우 유압 설비에 이상이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 유압 설비의 성능 변화 모니터링 장치.
Figure pat00004

3. The method of claim 2,
The controller may be configured to determine that there is an abnormality in the hydraulic equipment when the difference between the current F (k) value obtained from the following equation and the previously obtained F (k-1) value is out of a predetermined threshold value. Device for monitoring changes in performance of equipment.
Figure pat00004

 제 3 항에 있어서,
상기 제어부는
F(k)값의 이동평균인 G(k)값과, 직전의 이동평균인 G(k-1)값의 차가 미리 설정된 임계값을 벗어나느 경우 유압설비에 이상이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 유압 설비의 성능 변화 모니터링 장치.The method of claim 3, wherein
The control unit
When the difference between the G (k) value, which is the moving average of the F (k) value, and the G (k-1) value, which is the previous moving average, is out of the preset threshold value, the hydraulic equipment is determined to be abnormal. To monitor the performance changes of hydraulic equipment.
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