一种基于数据分析的单向阀运行效率评估系统

技术领域

本发明属于单向阀领域，涉及运行评估技术，具体是一种基于数据分析的单向阀运行效率评估系统。

背景技术

单向阀是一种用于控制流体在管道中单向流动的阀门。它具有一个内部机制，可以允许流体在一个方向上自由通过，而在另一个方向上阻止流体的逆流，单向阀在各种工业领域和应用中起着重要作用，它们被广泛应用于液体和气体管道系统，以确保流体在正常工作条件下的单向流动，并防止逆流或倒流，单向阀还可以减轻管道系统中的压力冲击和水锤现象。在管道中发生突然的流体停止或逆流时，单向阀可以关闭以减缓压力变化，保护管道和相关设备免受损坏。

但是现阶段对于单向阀的运行效率进行评估时，其评估方式较为单一，仅通过单向阀内液体的种类、型号和实时状态进行评估，没有结合静态下单向阀的运行效率和动态下单向阀的运行效率进行综合评估，进而导致对于单向阀的运行效率评估不准确；

为此，我们提出一种基于数据分析的单向阀运行效率评估系统。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种基于数据分析的单向阀运行效率评估系统，以解决上述背景技术中提出的当前单向阀运行效率评估不准确和不全面的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于数据分析的单向阀运行效率评估系统，包括数据采集模块、液体监测模块、静态分析模块、动态分析模块、液体分析模块、用户终端、数据库以及综合分析模块，所述用户终端用于输入目标单向阀的型号、目标单向阀内流通液体的液体种类并发送至数据库，数据库依据型号将目标单向阀的单向阀数据发送至静态分析模块和依据液体密度将液体标准密度区间发送至液体分析模块；所述液体监测模块用于监测未启动状态下目标单向阀出口处流通液体的出口液体密度和入口处流通液体的入口液体密度并发送至液体分析模块和静态分析模块；

所述液体分析模块用于对目标单向阀内流通液体的液体情况进行分析，若生成液体异常信号则将其发送至用户终端，若生成液体正常信号则将其发送至数据采集模块；所述数据采集模块接收到液体正常信号后用于采集在不同工作状态下目标单向阀的实时入口压力值和实时出口压力值，将在启动状态下目标单向阀的实时入口压力值和实时出口压力值发送至动态分析模块，以及将在未启动状态下目标单向阀的实时入口压力值和实时出口压力值发送至静态分析模块；

所述静态分析模块用于对未启动状态下目标单向阀进行静态分析，分析生成静压异常信号或密度异常信号发送至用户终端，或分析得到目标单向阀的静态评估系数发送至综合分析模块；

所述动态分析模块用于对启动状态下目标单向阀进行动态分析，分析生成流通异常信号或动压异常信号发送至用户终端，或分析得到目标单向阀的动态评估系数发送至综合分析模块；

所述综合分析模块用于对目标单向阀的运行性能进行综合评估，得到目标单向阀的运行效率等级发送至用户终端。

优选的，阀门数据表中包含目标单向阀的阀口半径、阀孔长度和阀门流通值区间。

优选的，所述液体分析模块的分析过程具体如下：

依据液体种类得到目标单向阀内流通液体的液体标准密度区间；

而后获取未启动状态下目标单向阀出口处流通液体的出口液体密度和入口处流通液体的入口液体密度；

若出口液体密度和入口液体密度均处于液体标准密度区间，则生成液体正常信号；

若出口液体密度和入口液体密度中的任一项不处于液体标准密度区间，则生成液体异常信号。

优选的，所述静态分析模块的静态分析过程具体如下：

获取目标单向阀在未启动状态时的实时入口压力值以及实时出口压力值；

将目标单向阀在未启动状态时的实时入口压力值与目标单向阀在未启动状态时的实时出口压力值进行比对；

若实时入口压力值大于等于实时出口压力值，则不进行任何操作；

若实时入口压力值小于实时出口压力值，则认定目标单向阀可能出现回流现象，利用实时入口压力值减去实时出口压力值得到在未启动状态时目标单向阀的静态压力差值，当静态压力差值大于静态压力差阈值，则生成静压异常信号发送至用户终端，当静态压力差值小于等于静态压力差阈值，则继续获取未启动状态时目标单向阀出口处的出口液体密度和目标单向阀入口处的入口液体密度；

若入口液体密度大于等于出口液体密度，则不进行任何操作；

若入口液体密度小于出口液体密度，则利用出口液体密度减去入口液体密度得到未启动状态时目标单向阀内流通液体的密度差值，当密度差值大于密度差阈值，则生成密度异常信号发送至用户终端，当密度差值小于等于密度差阈值，则计算在未启动状态下目标单向阀的回流影响值；

若回流影响值小于第一回流影响阈值，则目标单向阀的静态评估系数为α3；

若回流影响值大于等于第一回流影响阈值且小于第二回流影响阈值，则目标单向阀的静态评估系数为α2；

若回流影响值大于等于第二回流影响阈值，则目标单向阀的静态评估系数为α1；其中，第二回流影响阈值大于第一回流影响阈值，α1、α2和α3均为固定数值，0＜α1＜α2＜α3，回流影响值的取值与静态评估系数的取值成反比。

优选的，其中，第二回流影响阈值大于第一回流影响阈值，α1、α2和α3均为固定数值，0＜α1＜α2＜α3；

流影响值的取值与静态评估系数的取值成反比。

优选的，所述动态分析模块的动态分析过程具体如下：

依据型号从数据库中读取目标单向阀的阀口半径和阀孔长度；

计算在启动状态下目标单向阀的阀门流通值；

获取该型号目标单向阀的阀门流通值区间，若在启动状态下目标单向阀的阀门流通值不处于阀门流通值区间，则生成流通异常信号发送至用户终端，若在启动状态下目标单向阀的阀门流通值处于阀门流通值区间，则继续获取在启动状态下目标单向阀的实时入口压力值和实时出口压力值；

将实时出口压力值与实时入口压力值进行比对，若实时出口压力值大于等于实时入口压力值，则生成动压异常信号；

若实时出口压力值小于实时入口压力值，通过目标单向阀的实时入口压力值减去实时出口压力值计算得到在启动状态下目标单向阀的动态压差值；

若动态压差值小于等于第一动态压差阈值，则将目标单向阀的动态评估系数为β2；

若动态压差值大于第一动态压差阈值小于等于第二动态压差阈值，则将目标单向阀的动态评估系数为β3；

若动态压差值大于第二动态压差阈值，则将目标单向阀的动态评估系数为β1。

优选的，阀门流通值越大，目标单向阀的流通能力越强；

第二动态压差阈值大于第一动态压差阈值，β1、β2和β3均为固定数值，且0＜β1＜β2＜β3。

优选的，所述综合分析模块的评估过程具体如下：

获取目标单向阀的静态评估系数和动态评估系数；

通过公式计算得到目标单向阀的综合评估值，公式具体如下：

综合评估值＝动态评估系数×b1+静态评估系数×b2；式中，b1和b2均为固定数值的权重系数；

若综合评估值小于等于第一综合评估阈值，则目标单向阀的运行效率等级为三级运行效率等级；

若动态压差值大于第一综合评估阈值小于等于第二综合评估阈值，则目标单向阀的运行效率等级为二级运行效率等级；

若动态压差值大于第二综合评估阈值，则目标单向阀的运行效率等级为一级运行效率等级。

优选的，第二综合评估阈值大于第一综合评估阈值；

一级运行效率等级的运行效率优于一级运行效率等级的运行效率，二级运行效率等级的运行效率优于三级运行效率等级的运行效率。

优选的，所述用户终端用于依据运行效率等级或不同信号对目标单向阀进行查看。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明首先通过液体分析模块对目标单向阀内流通液体的液体情况进行分析，若生成液体异常信号则发送至用户终端，若生成液体正常信号采集在不同工作状态下目标单向阀的实时入口压力值和实时出口压力值，而后一方面利用静态分析模块对未启动状态下目标单向阀进行静态分析，分析得到目标单向阀的静态评估系数则发送至综合分析模块，若生成静压异常信号或密度异常信号发送至用户终端，另一方面动态分析模块对启动状态下目标单向阀进行动态分析，若分析得到目标单向阀的动态评估系数则发送至综合分析模块，若生成流通异常信号或动压异常信号发送至用户终端，最后利用综合分析模块对目标单向阀的运行性能进行综合评估，评估得到目标单向阀的运行效率等级发送至用户终端，用户终端依据运行效率等级或不同信号对目标单向阀进行查看，本发明实现对单向阀运行效率的全方面评估和精准评估。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的整体系统框图。

图2为本发明中目标单向阀的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1和图2所示，本发明提供一种基于数据分析的单向阀运行效率评估系统，包括数据采集模块、液体监测模块、静态分析模块、动态分析模块、液体分析模块、用户终端、数据库以及综合分析模块；本系统用于监测目标单向阀在不同工作状态下的运行情况，工作状态分为未启动状态和启动状态；

用户可以通过用户终端输入目标单向阀的型号、目标单向阀内流通液体的液体种类，并将目标单向阀的型号和目标单向阀内流通液体的液体种类发送至数据库，所述数据库用于存储目标单向阀的阀门数据表以及不同液体种类的液体标准密度区间，数据库分别与液体分析模块和静态分析模块数据连接，所述数据库依据型号将目标单向阀的单向阀数据发送至静态分析模块，所述数据库还依据液体密度将液体标准密度区间发送至液体分析模块；

其中，阀门数据表中包含目标单向阀的阀口半径、阀孔长度和阀门流通值区间，具体请参阅如下的阀门数据表，阀门数据表为不同型号的目标单向阀在27摄氏度下的阀门数据，具体如下：

上表中，X1、X2、X3和X4均为固定数值，且X1＜X2＜X3＜X4……＜Xn＜∞；

所述液体监测模块用于监测未启动状态下目标单向阀出口处流通液体的出口液体密度和入口处流通液体的入口液体密度，并将出口液体密度和入口液体密度发送至液体分析模块和静态分析模块；实际的，液体监测模块具体为装在目标单向阀中的密度计；

所述液体分析模块用于对目标单向阀内流通液体的液体情况进行分析，分析过程具体如下：

依据液体种类得到目标单向阀内流通液体的液体标准密度区间；

而后获取未启动状态下目标单向阀出口处流通液体的出口液体密度和入口处流通液体的入口液体密度；

若出口液体密度和入口液体密度均处于液体标准密度区间，则生成液体正常信号；

若出口液体密度和入口液体密度中的任一项不处于液体标准密度区间，则生成液体异常信号；

若生成液体异常信号则液体分析模块将其发送至用户终端，若生成液体正常信号则液体分析模块将其发送至数据采集模块，实际情况下，液体分析模块还可以将目标单向阀内流通液体的流速纳入分析范畴；

所述数据采集模块接收到液体正常信号后用于采集在不同工作状态下目标单向阀的实时入口压力值和实时出口压力值，所述数据采集模块将在启动状态下目标单向阀的实时入口压力值和实时出口压力值发送至动态分析模块，所述数据采集模块还将在未启动状态下目标单向阀的实时入口压力值和实时出口压力值发送至静态分析模块；如图2所示，目标单向阀的入口和出口的所在位置均设置有一组压力传感器，压力传感器具体用于检测目标单向阀在不同工作状态下出口处和入口处的实时压力值；

在本实施例中，所述静态分析模块用于对未启动状态下目标单向阀进行静态分析，静态分析过程具体如下：

获取目标单向阀在未启动状态时的实时入口压力值以及实时出口压力值；

将目标单向阀在未启动状态时的实时入口压力值与目标单向阀在未启动状态时的实时出口压力值进行比对；此处用于判断目标单向阀是否会发生回流情况；

若实时入口压力值大于等于实时出口压力值，则不进行任何操作；

若实时入口压力值小于实时出口压力值，则认定目标单向阀可能出现回流现象，利用实时入口压力值减去实时出口压力值得到在未启动状态时目标单向阀的静态压力差值

同时获取未启动状态时目标单向阀出口处的出口液体密度和目标单向阀入口处的入口液体密度；

若入口液体密度大于等于出口液体密度，则不进行任何操作；

若入口液体密度小于出口液体密度，则利用出口液体密度减去入口液体密度得到未启动状态时目标单向阀内流通液体的密度差值

通过公式FHL＝(

若回流影响值小于第一回流影响阈值，则目标单向阀的静态评估系数为α3；

若回流影响值大于等于第一回流影响阈值且小于第二回流影响阈值，则目标单向阀的静态评估系数为α2；

若回流影响值大于等于第二回流影响阈值，则目标单向阀的静态评估系数为α1；其中，第二回流影响阈值大于第一回流影响阈值，α1、α2和α3均为固定数值，0＜α1＜α2＜α3，回流影响值的取值与静态评估系数的取值成反比；

所述静态分析模块将目标单向阀的静态评估系数发送至综合分析模块；

在本实施例中，所述动态分析模块用于对启动状态下目标单向阀进行动态分析，动态分析过程具体如下：

依据型号从数据库中读取目标单向阀的阀口半径FBR和阀孔长度FCD；

通过公式FLT＝1/FCD×a1+FBR×a2计算得到在启动状态下目标单向阀的阀门流通值FLT，式中，a1和a2均为固定数值的权重系数，且a1和a2的取值均大于零；

其中，阀门流通值为目标单向阀工作时的流通能力，阀门流通值越大的目标单向阀，其流通能力越强，阀门流量为目标单向阀完全开启下的流量，实际的，阀门流通值可以视作为单位时间内目标单向阀单位时间内水流量，单位可以公升/秒、立方/米/秒；

获取该型号目标单向阀的阀门流通值区间，若在启动状态下目标单向阀的阀门流通值不处于阀门流通值区间，则生成流通异常信号发送至用户终端，若在启动状态下目标单向阀的阀门流通值处于阀门流通值区间，则进入下一步骤；

获取在启动状态下目标单向阀的实时入口压力值和实时出口压力值；

将实时出口压力值与实时入口压力值进行比对，若实时出口压力值大于等于实时入口压力值，则生成动压异常信号发送至用户终端，这种情况下可能无法有效阻止流通液体的反向流动，单向阀的功能失效；

若实时出口压力值小于实时入口压力值，通过目标单向阀的实时入口压力值减去实时出口压力值计算得到在启动状态下目标单向阀的动态压差值

若动态压差值小于等于第一动态压差阈值，则将目标单向阀的动态评估系数为β2；

若动态压差值大于第一动态压差阈值小于等于第二动态压差阈值，则将目标单向阀的动态评估系数为β3；

若动态压差值大于第二动态压差阈值，则将目标单向阀的动态评估系数为β1；

其中，第二动态压差阈值大于第一动态压差阈值，β1、β2和β3均为固定数值，且0＜β1＜β2＜β3；

需要说明的是，目标单向阀在工作工程中需要保证动态压差值在合理的范围内，若动态压差值较小可能会导致目标单向阀内的流通液体流动缓慢甚至停止，若动态压差值较大则可能会导致目标单向阀出现泄漏等情况；

所述动态分析模块将目标单向阀的动态评估系数发送至综合分析模块；

所述综合分析模块用于对目标单向阀的运行性能进行综合评估，评估过程具体如下：

获取目标单向阀的静态评估系数和动态评估系数；

通过公式计算得到目标单向阀的综合评估值，公式具体如下：

综合评估值＝动态评估系数×b1+静态评估系数×b2；式中，b1和b2均为固定数值的权重系数；

若综合评估值小于等于第一综合评估阈值，则目标单向阀的运行效率等级为三级运行效率等级；

若动态压差值大于第一综合评估阈值小于等于第二综合评估阈值，则目标单向阀的运行效率等级为二级运行效率等级；

若动态压差值大于第二综合评估阈值，则目标单向阀的运行效率等级为一级运行效率等级；

其中，第二综合评估阈值大于第一综合评估阈值，一级运行效率等级的运行效率优于一级运行效率等级的运行效率，二级运行效率等级的运行效率优于三级运行效率等级的运行效率；

进一步地，所述液体监测模块还可以监测在启动状态下目标单向阀内流通液体的实时流速值，并将实时流速值发送至动态分析模块；实际的，液体监测模块还可以为装在目标单向阀中的流速计，同时，数据库中存储的目标单向阀的阀门数据表还可以包含目标单向阀的标准流速区间，通过实时流速值比对标准流速区间，其比对结果也可以作为影响动态评估系数的一项参数；

所述综合分析模块将目标单向阀的运行效率等级发送至用户终端，所述用户终端用于接收目标单向阀的运行效率等级，同时的，所述用户终端接收到液体异常信号、静压异常信号、密度异常信号、流通异常信号、动压异常信号对目标单向阀进行相应的查看，例如，当用户终端接收到液体异常信号时，则对处于未启动状态下单向阀内的流通液体进行查看，当用户终端接收到静压异常信号时，则对处于未启动状态下单向阀进出口处的压力进行查看；

在本申请中，若出现相应的计算公式，则上述计算公式均是去量纲取其数值计算，公式中存在的权重系数、比例系数等系数，其设置的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个结果值，关于权重系数和比例系数的大小，只要不影响参数与结果值的比例关系即可。

实施例2

基于同一发明的又一构思，现提出一种基于数据分析的单向阀运行效率评估方法，方法具体如下：

步骤S101，用户终端输入目标单向阀的型号、目标单向阀内流通液体的液体种类，并将目标单向阀的型号和目标单向阀内流通液体的液体种类发送至数据库，数据库依据型号将目标单向阀的单向阀数据发送至静态分析模块和依据液体密度将液体标准密度区间发送至液体分析模块；

步骤S102，液体监测模块监测未启动状态下目标单向阀出口处流通液体的出口液体密度和入口处流通液体的入口液体密度，并将出口液体密度和入口液体密度发送至液体分析模块和静态分析模块；

步骤S103，液体分析模块对目标单向阀内流通液体的液体情况进行分析，分析生成液体异常信号或生成液体正常信号，若生成液体异常信号则发送至用户终端，若生成液体正常信号则发送至数据采集模块，数据采集模块接收到液体正常信号后采集在不同工作状态下目标单向阀的实时入口压力值和实时出口压力值，数据采集模块将在启动状态下目标单向阀的实时入口压力值和实时出口压力值发送至动态分析模块，还将在未启动状态下目标单向阀的实时入口压力值和实时出口压力值发送至静态分析模块；

步骤S104，静态分析模块对未启动状态下目标单向阀进行静态分析，分析得到目标单向阀的静态评估系数发送至综合分析模块，或生成静压异常信号/密度异常信号发送至用户终端；

步骤S105，动态分析模块对启动状态下目标单向阀进行动态分析，分析得到目标单向阀的动态评估系数发送至综合分析模块，或生成流通异常信号/动压异常信号发送至用户终端；

步骤S106，综合分析模块对目标单向阀的运行性能进行综合评估，评估得到目标单向阀的运行效率等级发送至用户终端，用户终端依据运行效率等级或不同信号对目标单向阀进行查看。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。