一种用于热连轧生产线液压系统的泄漏实时监测方法

技术领域

本发明涉及机械设备智能化技术领域，特别涉及一种用于热连轧生产线液压系统的泄漏实时监测方法。

背景技术

金属压力加工技术的发展对板带产品的质量标准要求越来越高，技术的发展依赖于轧钢装备的发展。轧钢装备的工作状态、参数将会直接影响带钢产品的质量和生产效率，因此，研究轧钢装备在线监测与故障诊断技术对于钢铁企业提高核心竞争力具有至关重要的作用。

在传统液压系统漏油监测中，只能依靠人工点检方式，按班次对液压系统进行巡检观察，漏油现象一般是事故后才被发现，已造成大量液压油浪费污染环境，甚至给生产机组造成重大事故。

发明内容

本发明提供了一种用于热连轧生产线液压系统的泄漏实时监测方法，以解决目前现场只能依靠人工点检方式，按班次对液压系统进行巡检观察，漏油现象难以及时被发现的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种用于热连轧生产线液压系统的泄漏实时监测方法，所述用于热连轧生产线液压系统的泄漏实时监测方法包括：

获取液压系统的设备参数；其中，所述设备参数包括液压缸参数、液压站油箱参数、管路参数、阀台参数以及蓄能器参数；

基于所述设备参数计算液压系统内的液压油总体积；其中，所述液压系统内的液压油总体积为液压系统中的液压缸内液压油体积、油箱内液压油体积、管路中液压油体积、阀台内液压油体积以及蓄能器内液压油体积之和；

计算出所述液压油总体积的周期变化率，对所述液压油总体积的周期变化率进行评价，并根据所述液压油总体积的周期变化率的评价结果输出报警；

计算出所述液压油总体积的变化趋势，对所述液压油总体积的变化趋势进行评价，并根据液压油总体积的变化趋势的评价结果输出报警。

进一步地，所述液压缸参数包括液压缸位移传感器位置、液压缸缸筒内径、液压缸活塞杆直径以及液压缸位置极限信号；

所述液压站油箱参数包括液压站圆筒形油箱圆柱面半径、液压站圆筒形油箱筒体长度、液压站圆筒形油箱封头高度、液压站圆筒形油箱液位、液压站方形油箱长度、液压站方形油箱宽度以及液压站方形油箱液位；

所述管路参数包括液压系统内管路的内径和液压系统内管路的长度；

所述阀台参数包括阀台数量、阀台内开孔直径和长度；

所述蓄能器参数包括蓄能器数量与容积。

进一步地，所述基于所述设备参数计算液压系统内的液压油总体积，包括：

基于所述液压缸参数计算液压系统中液压缸内的液压油体积；

基于所述液压站油箱参数计算油箱内液压油体积；

基于所述管路参数计算管路内液压油体积；

基于所述阀台参数计算阀台内液压油体积；

基于所述蓄能器参数计算蓄能器内液压油的体积；

将液压系统中液压缸内的液压油体积、油箱内液压油体积、管路内液压油体积、阀台内液压油体积以及蓄能器内液压油的体积相加，得到液压油总体积。

进一步地，所述液压系统中的液压缸内液压油体积包括液压系统中所有通过本液压系统液压站油箱供油的液压缸内液压油的体积；所述油箱内液压油体积包括本液压系统中油箱内液压油的体积；所述管路中液压油体积包括本液压系统中液压站内管路、液压站与阀台之间管路，以及阀台与液压缸之间管路中的液压油的体积；阀台内液压油体积包括本液压系统中所有阀台中的液压油的体积；蓄能器内液压油体积包括本液压系统中所有蓄能器内的液压油的体积；

所述阀台内液压油体积及蓄能器内液压油体积根据实际蓄能器设为常数。

进一步地，对所述液压油总体积的周期变化率进行评价，并根据所述液压油总体积的周期变化率的评价结果输出报警，包括：

设定周期变化率区间，当周期变化率超出设定的周期变化率区间时，输出一级漏油预警；

设定最大周期变化率，当周期变化率超出设定的最大周期变化率时，输出二级漏油预警。

进一步地，计算出所述液压油总体积的变化趋势，对所述液压油总体积的变化趋势进行评价并根据液压油总体积的变化趋势的评价结果输出报警，包括：

统计预设时期内的液压油总体积变化量，并输出结果，设定变化量区间，当液压油总体积变化量超出设定的变化量区间时，输出一级漏油预警。

进一步地，计算出所述液压油总体积的变化趋势，对所述液压油总体积的变化趋势进行评价并根据液压油总体积的变化趋势的评价结果输出报警还包括：

统计一日内液压油一级漏油预警次数，设定一级漏油预警次数上限值A，当一日内液压油一级漏油预警次数大于A时，输出二级漏油预警。

进一步地，所述用于热连轧生产线液压系统的泄漏实时监测方法还包括：

生成液压系统油箱的液位和液压系统中液压油总体积的日、月、季、度、半年和年变化量，以及一日内的一级漏油预警次数和一日内的二级漏油预警次数的数据曲线，并进行显示，以建立数据趋势分析。

再一方面，本发明还提供了一种电子设备，其包括处理器和存储器；其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现上述方法。

又一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现上述方法。

本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本发明提供的液压系统泄漏实时监测方法克服了现有液压系统漏油监测滞后的问题，本发明技术方案在线即可实时监控液压系统参数，通过使用正态分布、聚类算法、决策树等方法对液压系统状态进行在线分析。在传统液压系统漏油监测只关注油箱液位的基础上进行拓展，引入液压系统内各个设备同时监测的方法，通过对系统内油箱、液压缸、油管、阀台、蓄能器等设备全方位监测的方案，并对安全阈值范围进行设定，可实现液压系统各部分设备实时地动态评价，避免了由于系统内各个设备动作不同步造成的误差导致监测失效，实现了液压系统漏油在线评价的效果。本发明在传统液压系统漏油监测只关注油箱液位的基础上进行拓展，引入液压系统内各个设备同时监测的方法，通过对系统内油箱、液压缸、油管、阀台、蓄能器等设备全方位监测的方案，不仅对液压系统的动态研究具有重要意义，而且对设备在线故障诊断也具有参考意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的用于热连轧生产线液压系统的泄漏实时监测方法的执行流程示意图。

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，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

第一实施例

本实施例提供了一种用于热连轧生产线液压系统的泄漏实时监测方法，该方法通过获取影响液压系统内液压油变化量的特征参数，计算液压系统周期时间液压油总体积的变化量，并对液压系统液压油总体积变化趋势的特征值进行评价，输出报警。从而全面监测了液压系统，即不仅监测油箱液位，同时将与液压站相关的设备如蓄能器、阀台、液压缸等进行监测，从整个液压系统油量的角度进行判断是否存在泄漏问题。对液压系统的动态研究具有重要意义。

下面，为了验证本发明实施例所述的用于热连轧生产线液压系统的泄漏实时监测方法的准确性，在某2150mm热连轧带钢生产线进行了监测实验，实时采集精轧伺服液压站20组液压系统动作数据，运用本实施例提供的监测方法将液压系统的监测结果在HMI上实时展示，其判定结果和现场实际情况基本一致。

具体地，该方法的执行流程如图1所示，包括以下步骤：

S1，获取液压系统的设备参数；其中，所述设备参数包括液压缸参数、液压站油箱参数、管路参数、阀台参数以及蓄能器参数；

其中，所述液压缸参数包括液压缸位移传感器位置、液压缸缸筒内径、液压缸活塞杆直径以及液压缸位置极限信号；所述液压站油箱参数包括液压站圆筒形油箱圆柱面半径、液压站圆筒形油箱筒体长度、液压站圆筒形油箱封头高度、液压站圆筒形油箱液位、液压站方形油箱长度、液压站方形油箱宽度以及液压站方形油箱液位；所述管路参数包括液压系统内管路的内径和液压系统内管路的长度；所述阀台参数包括阀台数量、阀台内开孔直径和长度；所述蓄能器参数包括蓄能器数量与容积。如表1所示为本实施例取得的系统参数。

表1系统参数表

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S2，基于所述设备参数计算液压系统内的液压油总体积；其中，所述液压系统内的液压油总体积为液压系统中的液压缸内液压油体积、油箱内液压油体积、管路中液压油体积、阀台内液压油体积以及蓄能器内液压油体积之和；

进一步地，所述基于所述设备参数计算液压系统内的液压油总体积，包括：

S21，基于液压缸参数计算液压系统中液压缸内的液压油体积；所述液压系统中的液压缸内液压油体积包括液压系统中所有通过本液压系统液压站油箱供油的液压缸内液压油的体积；液压系统中液压缸内的液压油体积计算方式为：

根据下列公式，计算出液压系统中液压缸内的液压油体积V

根据模型设计需要，本实施例将液压缸分为单出杆液压缸和双出杆液压缸两种情况进行分析。

对于单出杆液压缸，可分为3种情况，即活塞在极限位置且液压缸未内置位移传感器，活塞在任意位置且液压缸内置位移传感器，液压缸未内置位移传感器但是有编码器间接检测活塞位置：

(1)活塞在极限位置且液压缸未内置位移传感器

r

其中

(2)活塞在任意位置且液压缸内置位移传感器

油量V

其中：r

k＝位移传感器读数-活塞杆完全缩回时位移传感器读数

(3)液压缸未内置位移传感器但是有编码器间接检测活塞位置(以活套液压缸为例)；油量估算方式如下

其中：α是活套角，l是活塞行程，l

对于双出杆液压缸，油量计算如下：

r

S22，基于所述液压站油箱参数计算油箱内液压油体积；所述油箱内液压油体积包括本液压系统中油箱内液压油的体积；根据油箱形状，将油箱内液压油体积分为圆筒形和方形两种情况进行计算；

对于圆筒形油箱，a是油箱圆柱面半径，L是筒体长度，b是封头高度，s是液位，则

对于方形油箱，a是油箱底面长，b是油箱底面宽，s是液位，则

V

S23，基于所述管路参数计算管路内液压油体积；所述管路中液压油体积包括本液压系统中液压站内管路、液压站与阀台之间管路，以及阀台与液压缸之间管路中的液压油的体积；油管内油液为常数，d是管路内径，l是管路长度：

S24，基于所述阀台参数计算阀台内液压油体积；阀台内液压油的体积包括本液压系统中所有阀台中的液压油的体积；

阀台内油液为常数，d是阀台开孔直径，l是阀台内孔路总长度：

S25，基于所述蓄能器参数计算蓄能器内液压油的体积；所述蓄能器内液压油体积包括本液压系统中所有蓄能器内的液压油的体积；

液压系统中蓄能器内的液压油体积，是每个蓄能器内液压油的体积总和，n是液压系统中蓄能器的数量，Q

V

进一步地，所述阀台内液压油体积及蓄能器内液压油体积根据实际蓄能器可设定为常数。具体地，在本实施例中，油量计算如下表所示。

表2油量计算结果

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S26，将液压系统中液压缸内的液压油体积、油箱内液压油体积、管路内液压油体积、阀台内液压油体积和蓄能器内液压油的体积相加得到液压油总体积。

V

S3，计算出所述液压油总体积的周期变化率，对所述液压油总体积的周期变化率进行评价，并根据所述液压油总体积的周期变化率的评价结果输出报警；

具体地，在本实施例中，上述S3的实现过程如下：

设定周期T，按照周期为T计算液压系统中液压油的总体积，并计算周期变化率，设定周期变化率区间[-c,c]，当周期变化率超出设定的周期变化率区间时，输出一级漏油预警；其中，周期变化率的计算方式如下：

连续两次的液压油总体积为V

设定最大周期变化率，当周期变化率超出设定的最大周期变化率时，输出二级漏油预警。

具体地，在本实施例中，液压油周期变化率>1％，≤2％输出一级漏油预警，周期变化率>2％时输出二级漏油预警。

S4，计算出所述液压油总体积的变化趋势，对所述液压油总体积的变化趋势进行评价，并根据液压油总体积的变化趋势的评价结果输出报警。

具体地，在本实施例中，上述S4的实现过程如下：

统计日、月、季度、半年、年液压油总体积变化量，并输出结果，设定变化量区间[-q,q]，当液压油总体积变化量超出变化量区间时，输出一级漏油预警。

统计一日内液压油一级漏油预警次数，设定一级漏油预警次数上限值A，当一日内液压油一级漏油预警次数大于A时，输出二级漏油预警。

具体地，在本实施例中，设定变化量区间[-1％,1％]，超出变化量区间，输出一级漏油预警，设定周期变化率超出2％，预警升级，输出二级漏油预警。

本实施例得到的预警信息如下表。

表3预警信息表

进一步地，所述用于热连轧生产线液压系统的泄漏实时监测方法还包括：

S5，生成液压系统油箱的液位和液压系统中液压油总体积的日、月、季、度、半年和年变化量，以及一日内的一级漏油预警次数和一日内的二级漏油预警次数的数据曲线，并进行显示，以建立数据趋势分析。

综上，本实施例提供了一种液压系统泄漏实时监测方法，克服了现有液压系统漏油监测滞后的问题，在线即可实时监控液压系统参数，通过使用正态分布、聚类算法、决策树等方法对液压系统状态进行在线分析。在传统液压系统漏油监测只关注油箱液位的基础上进行拓展，引入液压系统内各个设备同时监测的方法，通过对系统内油箱、液压缸、油管、阀台、蓄能器等设备全方位监测的方案，并对安全阈值范围进行设定，可实现液压系统各部分设备实时地动态评价，避免了由于系统内各个设备动作不同步造成的误差导致监测失效，实现了液压系统漏油在线评价的效果。本方法在传统液压系统漏油监测只关注油箱液位的基础上进行拓展，引入液压系统内各个设备同时监测的方法，通过对系统内油箱、液压缸、油管、阀台、蓄能器等设备全方位监测的方案，不仅对液压系统的动态研究具有重要意义，而且对设备在线故障诊断也具有参考意义。

第二实施例

本实施例提供一种电子设备，其包括处理器和存储器；其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行，以实现第一实施例的方法。

该电子设备可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(central processing units，CPU)和一个或一个以上的存储器，其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行上述方法。

第三实施例

本实施例提供一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行，以实现上述第一实施例的方法。其中，该计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。其内存储的指令可由终端中的处理器加载并执行上述方法。

此外，需要说明的是，本发明可提供为方法、装置或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

最后需要说明的是，以上所述是本发明优选实施方式，应当指出，尽管已描述了本发明优选实施例，但对于本技术领域的技术人员来说，一旦得知了本发明的基本创造性概念，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。