用于螺线管阀优化和响应劣化测量的系统和方法技术方案

一种用于检测故障和优化螺线管阀的功率使用的系统和方法。该方法包括获得螺线管线圈的电流特征，使用专用电路来检测各种特征，以及使用脉宽调制控制器来优化该系统的功率输出。此外，通过使用机器学习，可以使用来自该专用电路的数据来优化该系统。用电路的数据来优化该系统。用电路的数据来优化该系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于螺线管阀优化和响应劣化测量的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年12月12日提交的印度专利申请号201911051558的权益，该印度专利申请的披露内容通过援引以其全文并入本文。

技术介绍

[0003]许多流体动力系统(比如液压系统)包括调节流体流量的阀。有各种类型的阀用于不同的目的，比如方向控制、压力控制、开/关流量控制和比例流量控制。阀通常被结合在用于各种工业和移动应用的机器中，包括注塑成型机、高压加工机、车床和移动机器。给定机器中使用的阀数量可能会有很大不同。
[0004]一些流体动力系统包括滑阀。滑阀包括阀芯形式的调节构件，该调节构件在由阀体限定的孔或通道内线性移动。阀芯可以包括一个或多个台肩，这些台肩基于阀芯的线性位置来控制由阀体限定的端口之间的流体连通。在一些系统中，调节构件由螺线管线性致动器驱动。单个系统包含多达50个或更多阀的情况并不少见。
[0005]在示例系统中，多个阀以串联或并联组合的方式连接。即使是单个阀发生故障也会妨碍整个系统的正常操作。由于阀芯故障而导致的阀故障可能导致比如压力不足或预期气缸排量不足等问题。两种常见的阀芯故障类型包括阀芯完全卡住(即阀芯不移动)、或阀芯移动减少或受限。阀芯故障的一些常见原因是流体污染或零件磨损。
[0006]阀故障会导致许多需要时间和金钱来修复的问题。如果可以检测和定位阀芯故障，则可以避免由于阀芯故障而导致的阀故障。

技术实现思路

[0007]总的来说，本披露内容涉及提供更具成本效益和/或在其他方面改进螺线管阀操作的系统和方法。某些方面涉及提供了增强的螺线管阀诊断(例如，故障检测)的系统和方法。其他方面涉及控制阀功耗以允许螺线管阀更高效地操作的系统和方法。
[0008]一个示例是一种螺线管操作阀，包括：至少一个线圈和至少一个调节构件；控制器，该控制器与电流计进行接口连接，以在通过在致动模式下操作该螺线管操作阀来致动该螺线管操作阀时监测该线圈的电流特征，在该致动模式下，使用第一功率水平驱动电流通过该线圈，并且该控制器包括处理器和存储器，该存储器与该处理器进行电子通信以用于执行调节构件功率优化算法，该功率优化算法能够操作用于：基于由该电流计感测的该电流特征的感测电流，检测该调节构件何时已开始移位；基于由该电流计感测的该电流特征的感测电流，检测该调节构件何时已到达最终位置；并且一旦该调节构件已被确定处于该最终位置，就将该螺线管操作阀从该致动模式移位到保持模式。当该螺线管操作阀在该保持模式下操作时，使用第二功率水平驱动电流通过该线圈，并且该第二功率水平低于该第一功率水平。该保持模式的第二功率水平可以由脉宽调制控制器控制。在其他示例中，该控制器包括具有螺线管线圈的集成电路。该控制器可以通过检测该电流何时从正斜率转变为负斜率来检测调节构件何时已开始移位。然后，该控制器可以通过检测该电流已从正斜
率转变为负斜率然后回到正斜率来检测该调节构件已到达其最终位置。该控制器可以使用第一锁存器，当该系统检测到负斜率时，该锁存器被设置为高输出，当该控制器在该第一锁存器的输出状态已被设置为高之后检测到正斜率时，该控制器使用第二锁存器，该第二锁存器然后被设置为高，一旦该第一锁存器和该第二锁存器都被设置为高，控制器就将该电流转变为保持状态。
[0009]不同的示例螺线管操作阀包括至少一个线圈和至少一个调节构件、以及控制器，该控制器与电流计进行接口连接，以在致动该螺线管操作阀时监测该线圈的电流特征，并且该控制器监测来自该电流计的与该电流特征相关的测量数据，该测量数据包括测量的操作值，这些操作值包括：达到电流的第一峰值所需的时间、达到电流的第一谷值所需的时间、达到最大电流输出所需的时间、达到该第一谷值所需的时间与达到该第一峰值所需的时间的比值，并且该控制器将这些测量的操作值与存储在存储器中的基线操作值进行比较，以该监测螺线管操作阀的健康状况。
[0010]披露了一种用于减少螺线管操作滑阀的意外停机时间的方法，该方法包括：确定该滑阀的阀芯的响应时间；确定该滑阀的阀芯的位置；计算阀芯响应时间误差值；计算滑阀位置误差值；将该阀芯响应时间误差值和该滑阀位置误差值中的一者或两者与阈值进行比较；以及当该阀芯响应时间误差值和该滑阀位置误差值中的一者或两者超过这些阈值时，生成误差信号。
[0011]在一些示例中，确定该阀的响应时间的步骤包括基于以下中的一项或多项来计算响应时间：达到第一峰值电流的时间；
[0012]达到最后谷值电流的时间；达到最大电流的90％的时间；低洼点的数量；以及距理想电流特征线接近零的最小点。
[0013]在一些示例中，计算响应时间的步骤是用回归模型来执行的。
[0014]在一些示例中，计算阀芯响应时间误差值包括将该阀响应时间与基线响应时间进行比较。
[0015]在一些示例中，该基线响应时间是在该滑阀的训练期间确定的。
[0016]在一些示例中，该阀芯响应时间误差被计算为相对于该基线响应时间的百分比变化。
[0017]在一些示例中，确定该阀的阀芯位置的步骤包括基于以下中的一项或多项来计算响应时间：第一谷值处的电流与稳态电流的差；参考卡住曲线与最新记录的电流特征之间的欧几里德距离；达到第一峰值电流的时间；达到最后谷值电流的时间；达到最大电流的90％的时间；以及第一谷值处的电流的平方与该第一峰值处的电流的比值。
[0018]在一些示例中，计算位置的步骤是用回归模型来执行的。
[0019]在一些示例中，计算位置误差值包括将该阀位置与基线响应时间进行比较。
[0020]在一些示例中，该基线响应时间是在该滑阀的训练期间确定的。
[0021]在一些示例中，该阀芯响应时间误差被计算为相对于该基线响应时间的百分比变化。
[0022]在以下的描述中将阐述各种附加的方面。这些方面可以涉及单独的特征以及特征的组合。将理解的是，前述一般性描述和以下详细描述两者都仅是示例性和解释性的，并且不限制本文披露的示例所基于的广泛专利技术性概念。
附图说明
[0023]并入说明书中并构成说明书一部分的附图中展示了本披露内容的若干方面。附图的简要描述如下：
[0024]图1是包括具有根据本披露内容的特征的螺线管阀的示例系统的示意性表示。
[0025]图2是使用了线性可变差动变压器的现有技术的螺线管阀。
[0026]图2A是图2所示的现有技术的螺线管阀的截面。
[0027]图3是由图1的螺线管阀产生的示例电流特征。
[0028]图4是展示了电流特征的曲线图，并且该曲线图还描绘了在哪里可以实施脉宽调制控制以修改电流特征。
[0029]图5描绘了可以与图1的螺线管阀的螺线管线圈接线的阀芯移位检测电路系统。
[0030]图6描绘了可以与图1的螺线管阀的螺线管线圈接线的另一阀芯移位检测布置。
[0031]图7是示出了图6的阀芯移位检测布置的更详细示意图。
[0032]图8是具有关于图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种螺线管操作阀，包括：至少一个线圈和至少一个调节构件；控制器，该控制器与电流计进行接口连接，以在通过在致动模式下操作该螺线管操作阀来致动该螺线管操作阀时监测该线圈的电流特征，在该致动模式下，使用第一功率水平驱动电流通过该线圈，从而移动该调节构件；并且该控制器包括处理器和存储器，该存储器与该处理器进行电子通信以用于执行功率优化算法，该功率优化算法能够操作用于：基于由该电流计感测的该电流特征的感测电流，检测该调节构件何时已开始移位；基于由该电流计感测的该电流特征的感测电流，检测该调节构件何时已到达最终位置；以及一旦该调节构件已被确定处于该最终位置，就将该螺线管操作阀从该致动模式移位到保持模式，其中，当该螺线管操作阀在该保持模式下操作时，使用第二功率水平驱动电流通过该线圈，并且其中，该第二功率水平低于该第一功率水平。2.如权利要求1所述的阀，其中，该保持模式的第二功率水平由脉宽调制控制器控制。3.如权利要求1所述的阀，其中，该控制器包括具有该螺线管线圈的集成电路。4.如权利要求1所述的阀，其中，该控制器通过检测该电流何时从正斜率转变为负斜率来检测该调节构件是否已开始移位。5.如权利要求1所述的阀，其中，该控制器通过检测该电流已从正斜率转变为负斜率然后回到正斜率来检测该调节构件已到达其最终位置。6.如权利要求5所述的阀，其中，该控制器使用第一锁存器，当该系统检测到负斜率时，该第一锁存器被设置为高输出，当该控制器在该第一锁存器的输出状态已被设置为高之后检测到正斜率时，该控制器使用第二锁存器，该第二锁存器然后被设置为高；一旦该第一锁存器和该第二锁存器都被设置为高，该控制器就将该电流转变为保持状态。7.如权利要求1所述的阀，其中，该调节构件是阀芯。8.一种螺线管操作阀，包括：至少一个线圈和至少一个调节构件；控制器，该控制器与电流计进行接口连接，以在致动该螺线管操作阀时监测该线圈的电流特征，并且：该控制器监测来自该电流计的与该电流特征相关的测量数据，该测量数据包括测量的操作值，这些操作值包括：达到电流的第一峰值所需的时间；达到电流的第一谷值所需的时间；达到最大电流输出所需的时间；达到该第一谷值所需的时间与达到该第一峰值所需的时间的比值；并且其中，该控制器将这些测量的操作值与存储在存储器中的基线操作值进行比较，以该监测螺线管操作阀的健康状况。9.如权利要求8所述的阀，其中，该控制器存储来自至少两次完整的调节构件致动的数据，并基于所存储的数据创建线性回归方程。10.如权利要求9所述的阀，其中，其中，这些基线操作值是否对应于健康的调节构件，
并且其中，这些测量的操作值是否与这些基线操作值偏离预定量。11.如权利要求9所述的阀，其中，如果这些测量的操作值中的任何一个与其对应的基线操作值...

【专利技术属性】
技术研发人员：马乌拉，
申请(专利权)人：丹佛斯动力系统II技术有限公司，
类型：发明
国别省市：