一种液压系统污染平衡控制方法与流程
本发明涉及轧钢技术领域，尤其涉及一种液压系统污染平衡控制方法。
背景技术：
据统计，在液压系统中，约有70％-80％的故障与液压系统污染有关，液压系统中存在的污染物进入间隙会对阀芯和阀体造成磨损，污染也极易造成液压泵磨损，国内外学者也开展了广泛研究，液压系统污染已成为各有关行业急需解决的问题。因此，分析污染产生的原因及其规律，实施液压系统油液污染控制，对于提高液压元件的使用寿命和液压系统的可靠性、降低故障率和保障安全具有重要意义。
但本发明申请人发现现有技术至少存在如下技术问题：
现有技术中污染处理方式主要采用针对故障位置进行局部处理，不能全面、系统性的找出所有关键影响因素，需要反复维修的技术问题。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种液压系统污染平衡控制方法，解决了现有技术中污染处理方式主要采用针对故障位置进行局部处理，不能全面、系统性的找出所有关键影响因素，需要反复维修的技术问题。
鉴于上述问题，本发明提供了一种液压系统污染平衡控制方法，所述方法应用于一液压系统中，所述液压系统具有吸油、压油两个过滤器，且，所述液压系统包括系统油箱、动力元件组、控制及工作元件组，所述方法包括：获得所述吸油过滤器的过滤比和第一污染浓度，所述第一污染浓度为所述系统油箱的污染浓度值；根据所述吸油过滤器的过滤比和所述第一污染浓度，获得第二污染浓度，所述第二污染浓度为所述动力元件组的污染浓度值；获得所述压油过滤器的过滤比和第一侵入速率，所述第一侵入速率为所述动力元件组内部磨损生产污染物的侵入速率，根据所述压油过滤器的过滤比和所述第一侵入速率，获得第三污染浓度，所述第三污染浓度为所述控制及工作元件组的污染浓度值；根据所述第二污染浓度、所述第三污染浓度，获得所述系统油箱在任一微时段的动态污染浓度关系；获得第二侵入速率、第三侵入速率，根据所述第一侵入速率、所述第二侵入速率、所述第三侵入速率，获得所述系统油箱的侵入速率关系，其中，所述第二侵入速率为外部污染物的侵入速率、所述第三侵入速率为所述控制及工作元件组磨损生产污染物的入速率，根据所述侵入速率关系和所述系统油箱在任一微时段的动态污染浓度关系，获得所述系统油箱的污染物浓度变化关系；获得所述动力元件组的要求污染度、所述控制及工作元件组的要求污染度；根据所述系统油箱的污染物浓度变化关系、所述动力元件组的要求污染度、所述控制及工作元件组的要求污染度，分别获得所述动力元件组的污染物浓度变化关系、所述控制及工作元件组的污染物浓度变化关系；根据所述动力元件组的污染物浓度变化关系、所述控制及工作元件组的污染物浓度变化关系，确定污染物浓度影响因子，并设定对应的污染物平衡控制策略。
优选的，所述根据所述吸油过滤器的过滤比和所述第一污染浓度，获得第二污染浓度，包括：根据公式
优选的，所述获得所述压油过滤器的过滤比和第一侵入速率，所述第一侵入速率为所述动力元件组的污染物侵入速率，根据所述压油过滤器的过滤比和所述第一侵入速率，获得第三污染浓度，包括：获得所述液压系统的液压系统流量；根据公式
优选的，所述根据所述第二污染浓度、所述第三污染浓度，获得所述系统油箱在任一微时段的动态污染浓度关系，包括：
获得所述系统油箱中的液压油体积；根据公式
优选的，所述根据所述侵入速率关系和所述系统油箱在任一微时段的动态污染浓度关系，获得所述系统油箱的污染物浓度变化关系，包括：根据公式
优选的，所述根据所述系统油箱的污染物浓度变化关系、所述动力元件组的要求污染度、所述控制及工作元件组的要求污染度，分别获得所述动力元件组的污染物浓度变化关系、所述控制及工作元件组的污染物浓度变化关系，包括：将所述动力元件组的要求污染度代入所述系统油箱的污染物浓度变化关系中，获得所述动力元件组的污染物浓度变化关系
优选的，所述根据所述动力元件组的污染物浓度变化关系、所述控制及工作元件组的污染物浓度变化关系，确定污染物浓度影响因子，包括：根据所述动力元件组的污染物浓度变化关系
优选的，所述确定污染物浓度影响因子，并设定对应的污染物平衡控制策略，包括：根据所述污染物浓度影响因子，获得所述污染物平衡控制策略，所述污染物平衡控制策略为消除污染源、油液循环冲洗过滤、保持滤芯过滤性能。
优选的，所述油液循环冲洗过滤包括：步骤a：选择所述液压系统中敏感元件进行回避，冲洗所述液压系统中支路管道；步骤b：隔开所述支路管道与所述液压系统中主管道，对所述主管道进行冲洗；步骤c：检测所述液压系统中液压油污染物浓度，获得液压油污染物浓度值；获得所述液压系统的液压油污染物浓度等级要求值，判断液压油污染物浓度值是否满足所述液压油污染物浓度等级要求值，若所述液压油污染物浓度值不满足所述液压油污染物浓度等级要求值，则重复步骤a-步骤c，直至所述液压油污染物浓度值满足所述液压油污染物浓度等级要求值。
本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
本发明实施例提供的一种液压系统污染平衡控制方法，所述方法应用于一液压系统中，所述液压系统具有吸油、压油两个过滤器，且，所述液压系统包括系统油箱、动力元件组、控制及工作元件组，所述方法包括：获得所述吸油过滤器的过滤比和第一污染浓度，所述第一污染浓度为所述系统油箱的污染浓度值；根据所述吸油过滤器的过滤比和所述第一污染浓度，获得第二污染浓度，所述第二污染浓度为所述动力元件组的污染浓度值；获得所述压油过滤器的过滤比和第一侵入速率，所述第一侵入速率为所述动力元件组内部磨损生产污染物的侵入速率，根据所述压油过滤器的过滤比和所述第一侵入速率，获得第三污染浓度，所述第三污染浓度为所述控制及工作元件组的污染浓度值；根据所述第二污染浓度、所述第三污染浓度，获得所述系统油箱在任一微时段的动态污染浓度关系；获得第二侵入速率、第三侵入速率，根据所述第一侵入速率、所述第二侵入速率、所述第三侵入速率，获得所述系统油箱的侵入速率关系，其中，所述第二侵入速率为外部污染物的侵入速率、所述第三侵入速率为所述控制及工作元件组磨损生产污染物的入速率，根据所述侵入速率关系和所述系统油箱在任一微时段的动态污染浓度关系，获得所述系统油箱的污染物浓度变化关系；获得所述动力元件组的要求污染度、所述控制及工作元件组的要求污染度；根据所述系统油箱的污染物浓度变化关系、所述动力元件组的要求污染度、所述控制及工作元件组的要求污染度，分别获得所述动力元件组的污染物浓度变化关系、所述控制及工作元件组的污染物浓度变化关系；根据所述动力元件组的污染物浓度变化关系、所述控制及工作元件组的污染物浓度变化关系，确定污染物浓度影响因子，并设定对应的污染物平衡控制策略。达到了从影响污染浓度的关键影响因子入手，针对影响原因进行污染物平衡控制，实现了污染物侵入和过滤的动态平衡过程，避免因污染物浓度大而造成的机械故障，提高了冷轧模拟器运行的准确性与稳定性，保证轧机的长期稳定生产的技术效果，从而解决了现有技术中污染处理方式主要采用针对故障位置进行局部处理，不能全面、系统性的找出所有关键影响因素，需要反复维修的技术问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
图1为本发明实施例的一种液压系统污染平衡控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中液压系统污染控制结构示意图；
图3本发明实施例中液压缸抖动值的对比曲线图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种液压系统污染平衡控制方法，用于解决现有技术中污染处理方式主要采用针对故障位置进行局部处理，不能全面、系统性的找出所有关键影响因素，需要反复维修的技术问题。
本发明提供的技术方案总体思路如下：
获得所述吸油过滤器的过滤比和第一污染浓度，所述第一污染浓度为所述系统油箱的污染浓度值；根据所述吸油过滤器的过滤比和所述第一污染浓度，获得第二污染浓度，所述第二污染浓度为所述动力元件组的污染浓度值；获得所述压油过滤器的过滤比和第一侵入速率，所述第一侵入速率为所述动力元件组内部磨损生产污染物的侵入速率，根据所述压油过滤器的过滤比和所述第一侵入速率，获得第三污染浓度，所述第三污染浓度为所述控制及工作元件组的污染浓度值；根据所述第二污染浓度、所述第三污染浓度，获得所述系统油箱在任一微时段的动态污染浓度关系；获得第二侵入速率、第三侵入速率，根据所述第一侵入速率、所述第二侵入速率、所述第三侵入速率，获得所述系统油箱的侵入速率关系，其中，所述第二侵入速率为外部污染物的侵入速率、所述第三侵入速率为所述控制及工作元件组磨损生产污染物的入速率，根据所述侵入速率关系和所述系统油箱在任一微时段的动态污染浓度关系，获得所述系统油箱的污染物浓度变化关系；获得所述动力元件组的要求污染度、所述控制及工作元件组的要求污染度；根据所述系统油箱的污染物浓度变化关系、所述动力元件组的要求污染度、所述控制及工作元件组的要求污染度，分别获得所述动力元件组的污染物浓度变化关系、所述控制及工作元件组的污染物浓度变化关系；根据所述动力元件组的污染物浓度变化关系、所述控制及工作元件组的污染物浓度变化关系，确定污染物浓度影响因子，并设定对应的污染物平衡控制策略。达到了从影响污染浓度的关键影响因子入手，针对影响原因进行污染物平衡控制，实现了污染物侵入和过滤的动态平衡过程，避免因污染物浓度大而造成的机械故障，提高了冷轧模拟器运行的准确性与稳定性，保证轧机的长期稳定生产的技术效果，
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
图1为本发明实施例中一种液压系统污染平衡控制方法的流程示意图。本发明实施例提供了一种液压系统污染平衡控制方法，所述方法应用于一液压系统中，所述液压系统具有吸油、压油两个过滤器，且，所述液压系统包括系统油箱、动力元件组、控制及工作元件组，请参考图1，所述方法包括：
步骤10：获得所述吸油过滤器的过滤比和第一污染浓度，所述第一污染浓度为所述系统油箱的污染浓度值。
步骤20：根据所述吸油过滤器的过滤比和所述第一污染浓度，获得第二污染浓度，所述第二污染浓度为所述动力元件组的污染浓度值。
进一步的，所述根据所述吸油过滤器的过滤比和所述第一污染浓度，获得第二污染浓度，包括：根据公式
具体而言，为了控制污染，保证液压系统的正常工作，主要通过污染物入侵和过滤的平衡关系进行控制，来分析影响液压系统造成污染而破坏系统正常工作的关键影响因子，根据液压系统实际情况，通常存在吸油、压油两个过滤器，把液压系统分为系统油箱、动力元件组、控制及工作元件组3部分，对应的分别作为3个污染物侵入点，如图2所示，图2中v为油箱中液压油的体积，q为系统流量，r0(t)、r1(t)、r2(t)分别为外部污染物、泵内部磨损污染物、控制与工作元件组磨损生成污染物的侵入速率；k0(t)、k1(t)、k2(t)分别为油箱中、动力元件组上游、控制及工作元件组上游油液的污染浓度；β1、β2分别为吸油、压油过滤器的过滤比，对于正常工作的液压系统来说，设计和选择过滤系统型式及参数时，总是设法使系统油液在各个时刻的颗粒污染浓度不大于系统中对污染颗粒最敏感的元件所要求的颗粒污染浓度。首先确定在任一微时段[t，t+δt]，过滤系统中系统油箱与动力元件组之间的污染平衡关系如下：
步骤30：获得所述压油过滤器的过滤比和第一侵入速率，所述第一侵入速率为所述动力元件组内部磨损生产污染物的侵入速率，根据所述压油过滤器的过滤比和所述第一侵入速率，获得第三污染浓度，所述第三污染浓度为所述控制及工作元件组的污染浓度值。
进一步的，所述获得所述压油过滤器的过滤比和第一侵入速率，所述第一侵入速率为所述动力元件组的污染物侵入速率，根据所述压油过滤器的过滤比和所述第一侵入速率，获得第三污染浓度，包括：获得所述液压系统的液压系统流量；根据公式
具体而言，再获得动力元件组与系统油箱之间的污染平衡关系为
步骤40：根据所述第二污染浓度、所述第三污染浓度，获得所述系统油箱在任一微时段的动态污染浓度关系。
进一步的，所述根据所述第二污染浓度、所述第三污染浓度，获得所述系统油箱在任一微时段的动态污染浓度关系，包括：获得所述系统油箱中的液压油体积；根据公式
具体而言，获得所述系统油箱在任一微时段[t，t+δt]的污染浓度关系为
步骤50：获得第二侵入速率、第三侵入速率，根据所述第一侵入速率、所述第二侵入速率、所述第三侵入速率，获得所述系统油箱的侵入速率关系，其中，所述第二侵入速率为外部污染物的侵入速率、所述第三侵入速率为所述控制及工作元件组磨损生产污染物的入速率，根据所述侵入速率关系和所述系统油箱在任一微时段的动态污染浓度关系，获得所述系统油箱的污染物浓度变化关系。
进一步的，所述根据所述侵入速率关系和所述系统油箱在任一微时段的动态污染浓度关系，获得所述系统油箱的污染物浓度变化关系，包括：根据公式
步骤60：获得所述动力元件组的要求污染度、所述控制及工作元件组的要求污染度。
具体而言，对于过滤系统，为了防止系统内元件因污染物浓度高而影响正常使用，因而获取系统中对污染物浓度要求最高的元件的浓度要求作为系统油箱污染物浓度的设定值，这样保证了要求最高的污染物浓度要求，其他要求值不高的元件也能保证其正常工作，因而从所述液压系统中查找到动力元件组、控制及工作元件组中最敏感元件所要求的油液颗粒污染物浓度作为限定值。
步骤70：根据所述系统油箱的污染物浓度变化关系、所述动力元件组的要求污染度、所述控制及工作元件组的要求污染度，分别获得所述动力元件组的污染物浓度变化关系、所述控制及工作元件组的污染物浓度变化关系。
进一步的，所述根据所述系统油箱的污染物浓度变化关系、所述动力元件组的要求污染度、所述控制及工作元件组的要求污染度，分别获得所述动力元件组的污染物浓度变化关系、所述控制及工作元件组的污染物浓度变化关系，包括：将所述动力元件组的要求污染度代入所述系统油箱的污染物浓度变化关系中，获得所述动力元件组的污染物浓度变化关系
进一步的，所述根据所述动力元件组的污染物浓度变化关系、所述控制及工作元件组的污染物浓度变化关系，确定污染物浓度影响因子，包括：根据所述动力元件组的污染物浓度变化关系
具体而言，利用获得的所述动力元件组、控制及工作元件组中最敏感元件所要求的油液颗粒污染物浓度作为限定值，对所述动力元件组、控制及工作元件组污染浓度进行设定，即
步骤80：根据所述动力元件组的污染物浓度变化关系、所述控制及工作元件组的污染物浓度变化关系，确定污染物浓度影响因子，并设定对应的污染物平衡控制策略。
进一步的，所述确定污染物浓度影响因子，并设定对应的污染物平衡控制策略，包括：根据所述污染物浓度影响因子，获得所述污染物平衡控制策略，所述污染物平衡控制策略为消除污染源、油液循环冲洗过滤、保持滤芯过滤性能。
进一步的，所述油液循环冲洗过滤包括：步骤a：选择所述液压系统中敏感元件进行回避，冲洗所述液压系统中支路管道；步骤b：隔开所述支路管道与所述液压系统中主管道，对所述主管道进行冲洗；步骤c：检测所述液压系统中液压油污染物浓度，获得液压油污染物浓度值；获得所述液压系统的液压油污染物浓度等级要求值，判断液压油污染物浓度值是否满足所述液压油污染物浓度等级要求值，若所述液压油污染物浓度值不满足所述液压油污染物浓度等级要求值，则重复步骤a-步骤c，直至所述液压油污染物浓度值满足所述液压油污染物浓度等级要求值。
具体而言，根据所述动力元件组的污染物浓度变化关系
在消除污染源实施中，由于分析获得污染物中贴化合物为主要污染来源，首先查找铁化合物杂质来源，分析液压系统各个液压元件及附件，其中重点分析铁质元件及附件。液压系统主回油路存在截止阀，该阀为铸铁材质，检测截止阀存在大量锈迹，更换铸铁截止阀为不锈钢截止阀，从而彻底消除液压系统污染源。
油液循环冲洗过滤时，对液压油油箱及管道中油液进行循环冲洗过滤，采取的主要冲洗原则是：选择的冲洗回路跳过敏感元件，并尽可能减少流动阻力，且应该在冲洗时先从支路冲洗到主管道，然后将支路与主管道隔开，再冲洗主管道。循环冲洗过滤完成后，再次检测油液污染浓度，等级达到5级，满足液压伺服系统使用要求为止。
保持滤芯过滤性能，通过污染平衡机理分析，滤芯过滤性能是污染控制关键影响因子。因为截止阀生锈，存在污染源，污染入侵率高，高污染入侵率增加了滤芯负担，缩短了滤芯使用寿命，污染程度越高，滤芯使用寿命越低。检查吸油及压油过滤器滤芯，原滤芯存在较多铁屑及塑料杂质，杂质在滤芯孔径通道淤积滞留，使滤芯有效纳污容量降低，滤芯过滤性能下降，需要更换新滤芯，保持滤芯在高过滤性能，从而保证污染物侵入和过滤的动态平衡。
实施例二
为了更好的介绍本发明的一种液压系统污染平衡控制方法的技术特点和用途，下面将结合具体实施例来对本发明的应用情况进行详细说明，请参考图3。
某钢铁公司内部轧机负责中试车间新钢种模拟轧制，使用的模拟器采用液压伺服控制系统。液压伺服系统具有反应快、系统刚度大和控制精度高等优点。模拟器液压系统分四套系统：1#控制油路系统，2#系统主要负责液压agc、切断、换辊等，3#张力液压系统，4#循环冷却系统，张力液压系统执行元件由入口液压缸和出口液压缸组成，两个油缸规格相同。两侧液压缸分别夹持引带，引带与试样焊接进行轧制。经过多年使用后，轧机运行稳定性下降，存在张力液压缸抖动，抖动过大造成张力波动进而无法正常轧制。对液压油进行污染浓度检测，油液污染浓度为7级，冷轧模拟器是伺服液压系统，油液等级要求为5级，目前液压油污染浓度无法满足使用要求，由于污染物浓度高，对液压元件寿命及液压系统稳定运行有较大危害。
采用本发明实施例的一种液压系统污染平衡控制方法中得到的对应污染物平衡控制策略对污染源进行分析消除-油液循环冲洗过滤-保持滤芯过滤性能这三方面，对轧机进行了维护，经污染平衡控制措施后，液压缸抖动幅值从2.61mm/s降低至1.08mm/s，标准差从1.21mm/s降低至0.29mm/s，如图3所示，均值与波动程度大幅降低，轧机运行的准确性与稳定性显著提高。
经实践发现，利用本发明实施例的液压系统污染平衡控制方法是液压系统的污染控制过程，实质上是污染物侵入和过滤的动态平衡过程，系统流量、液压油污染浓度、过滤性能是影响液压系统污染平衡控制的三个关键影响因子，提出的消除污染源-油液循环冲洗过滤-保持滤芯过滤性能的策略是一整套前后协调、相互统一的设备液压系统油液污染控制指导方法，可以推广到其它设备作为参考应用，该策略实施后，液压缸抖动均值与波动程度大幅降低，提高了冷轧模拟器运行的准确性与稳定性。
本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
本发明实施例提供的一种液压系统污染平衡控制方法，所述方法应用于一液压系统中，所述液压系统具有吸油、压油两个过滤器，且，所述液压系统包括系统油箱、动力元件组、控制及工作元件组，所述方法包括：获得所述吸油过滤器的过滤比和第一污染浓度，所述第一污染浓度为所述系统油箱的污染浓度值；根据所述吸油过滤器的过滤比和所述第一污染浓度，获得第二污染浓度，所述第二污染浓度为所述动力元件组的污染浓度值；获得所述压油过滤器的过滤比和第一侵入速率，所述第一侵入速率为所述动力元件组内部磨损生产污染物的侵入速率，根据所述压油过滤器的过滤比和所述第一侵入速率，获得第三污染浓度，所述第三污染浓度为所述控制及工作元件组的污染浓度值；根据所述第二污染浓度、所述第三污染浓度，获得所述系统油箱在任一微时段的动态污染浓度关系；获得第二侵入速率、第三侵入速率，根据所述第一侵入速率、所述第二侵入速率、所述第三侵入速率，获得所述系统油箱的侵入速率关系，其中，所述第二侵入速率为外部污染物的侵入速率、所述第三侵入速率为所述控制及工作元件组磨损生产污染物的入速率，根据所述侵入速率关系和所述系统油箱在任一微时段的动态污染浓度关系，获得所述系统油箱的污染物浓度变化关系；获得所述动力元件组的要求污染度、所述控制及工作元件组的要求污染度；根据所述系统油箱的污染物浓度变化关系、所述动力元件组的要求污染度、所述控制及工作元件组的要求污染度，分别获得所述动力元件组的污染物浓度变化关系、所述控制及工作元件组的污染物浓度变化关系；根据所述动力元件组的污染物浓度变化关系、所述控制及工作元件组的污染物浓度变化关系，确定污染物浓度影响因子，并设定对应的污染物平衡控制策略。达到了从影响污染浓度的关键影响因子入手，针对影响原因进行污染物平衡控制，实现了污染物侵入和过滤的动态平衡过程，避免因污染物浓度大而造成的机械故障，提高了冷轧模拟器运行的准确性与稳定性，保证轧机的长期稳定生产的技术效果，从而解决了现有技术中污染处理方式主要采用针对故障位置进行局部处理，不能全面、系统性的找出所有关键影响因素，需要反复维修的技术问题。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。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范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
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