用于确定泵送设备的泵送方量的方法和装置及泵送设备与流程
本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种用于确定泵送设备的泵送方量的方法和装置及泵送设备。
背景技术：
目前，诸如混凝土泵等泵送机械一般采用的均是液压驱动双缸往复式活塞泵，其利用两个砼缸交替作用，推动两个活塞运动压送诸如混凝土等待输送物，以实现待输送物的连续输送。
泵送方量是泵送机械的一个重要数据，是评估泵送机械的性能、查看泵送机械的使用情况的重要依据。精准的泵送方量也是实现泵送设备自动布料、无人布料的重要前提。
在现有技术中，确定泵送方量的方法主要是根据以下公式进行确定的：
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于确定泵送设备的泵送方量的方法和装置及泵送设备，其可实现解决或至少部分解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种用于确定泵送设备的泵送方量的方法，该方法包括：确定每次泵送的活塞有效行程；以及基于每次泵送的活塞有效行程和所述泵送设备的砼缸面积确定所述泵送方量。
可选地，所述基于每次泵送的活塞有效行程和所述泵送设备的砼缸面积确定所述泵送方量包括：基于每次泵送的活塞有效行程确定所述活塞有效行程的平均值；以及将所述平均值、所述砼缸面积及泵送次数相乘，确定所述泵送方量。
可选地，所述基于每次泵送的活塞有效行程和所述泵送设备的砼缸面积确定所述泵送方量包括：将每次泵送的活塞有效行程与所述砼缸面积相乘，确定单次泵送方量；以及将所确定出的所有单次泵送方量累加，确定所述泵送方量。
可选地，每次泵送的活塞有效行程基于以下内容被确定：该次泵送的活塞开始运动的时间、泵送压力达到稳定值的时间、泵送完成的时间及活塞的理论行程。
可选地，每次泵送的活塞有效行程基于以下内容被确定：该次泵送的从泵送开始至泵送压力达到稳定值活塞的实际行程、该次泵送的从泵送压力达到稳定值至泵送结束活塞的实际行程及预设吸料系数。
可选地，所述实际行程基于以下公式被确定：
可选地，所述预设系数基于所述泵送设备的工况及所述工况与所述预设系数的预设对应关系被确定。
可选地，所述预设对应关系基于自学习方法被确定。
相应地，本发明的另一方面提供一种用于确定泵送设备的泵送方量的装置，该装置包括：活塞有效行程确定模块，用于确定每次泵送的活塞有效行程；以及泵送方量确定模块，用于基于每次泵送的活塞有效行程和所述泵送设备的砼缸面积确定所述泵送方量。
可选地，所述泵送方量确定模块基于每次泵送的活塞有效行程和所述泵送设备的砼缸面积确定所述泵送方量包括：基于每次泵送的活塞有效行程确定所述活塞有效行程的平均值；以及将所述平均值、所述砼缸面积及泵送次数相乘，确定所述泵送方量。
可选地，所述泵送方量确定模块基于每次泵送的活塞有效行程和所述泵送设备的砼缸面积确定所述泵送方量包括：将每次泵送的活塞有效行程与所述砼缸面积相乘，确定单次泵送方量；以及将所确定出的所有单次泵送方量累加，确定所述泵送方量。
可选地，每次泵送的活塞有效行程基于以下内容被确定：该次泵送的活塞开始运动的时间、泵送压力达到稳定值的时间、泵送完成的时间及活塞的理论行程。
可选地，每次泵送的活塞有效行程基于以下内容被确定：该次泵送的从泵送开始至泵送压力达到稳定值活塞的实际行程、该次泵送的从泵送压力达到稳定值至泵送结束活塞的实际行程及预设吸料系数。
可选地，所述实际行程基于以下公式被确定：
可选地，所述预设系数基于所述泵送设备的工况及所述工况与所述预设系数的预设对应关系被确定。
可选地，所述预设对应关系基于自学习方法被确定。
此外，本发明的另一方面还提供一种泵送设备，该泵送设备包括上述的装置。
通过上述技术方案，基于活塞有效行程和砼缸面积确定泵送设备的泵送方量，活塞的有效行程为泵送设备的砼缸被填满情况下活塞的行程，解决了现有技术中因每次泵送不能将砼缸填满导致的计算不准确的技术问题，提高了计算泵送方量的准确性。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的用于确定泵送设备的泵送方量的方法的流程图；
图2是泵送系统的示意图；
图3是本发明另一实施例提供的行程示意图；
图4是本发明另一实施例提供的泵送压力曲线图；
图5是泵送过程吸料示意图；
图6是本发明另一实施例提供的泵送压力曲线图；以及
图7是本发明另一实施例提供的用于确定泵送设备的泵送方量的装置的结构框图。
附图标记说明
1活塞有效行程确定模块2泵送方量确定模块
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明实施例的一个方面提供一种用于确定泵送设备的泵送方量的方法。
图1是本发明一实施例提供的用于确定泵送设备的泵送方量的方法的流程图。其中，控制泵送物料的泵送系统可以参加图2所示。另外，在本发明实施例中，被泵送的物料可以是混凝土，泵送设备可以是任何可以泵送物料的设备，例如，泵车、车载泵、混凝土泵及喷射机等。
在步骤s10中，确定每次泵送的活塞有效行程，其中，活塞的有效行程为泵送设备的砼缸被填满情况下活塞的行程。
在步骤s11中，基于每次泵送的活塞有效行程和泵送设备的砼缸面积确定泵送方量。
通过上述技术方案，基于活塞有效行程和砼缸面积确定泵送设备的泵送方量，活塞的有效行程为泵送设备的砼缸被填满情况下活塞的行程，解决了现有技术中因每次泵送不能将砼缸填满导致的计算不准确的技术问题，提高了计算泵送方量的准确性。
可选地，在本发明实施例中，确定泵送方量可以是基于每次泵送的活塞有效行程确定活塞有效行程的平均值，将平均值、砼缸面积及泵送次数相乘来确定泵送方量。其中，该泵送次数为截止至计算泵送方量时止总的泵送次数。具体地，泵送方量的计算公式可以是
可选地，在本发明实施例中，确定泵送方量还可以是单次泵送方量的累加。具体地，基于每次泵送的活塞有效行程与砼缸面积确定出单次泵送方量，然后将所确定出的所有单次泵送方量累加，确定泵送方量。例如，计算公式可以是
可选地，在本发明实施例中，确定每次泵送的活塞有效行程的方式有很多种。例如，对于某一次确定活塞有效行程，可以是基于该次泵送的活塞开始运动的时间、泵送压力达到稳定值的时间、泵送完成的时间及活塞的理论行程来确定该次泵送的活塞有效行程。
下面以泵车泵送混凝土为例介绍如何确定有效行程。如图3所示，砼缸的理论行程为l理论，其中，理论行程l理论可以是指每个泵车的砼缸的固有结构尺寸；或者还可以是设定的活塞的预设行程，当达到预设行程时开始换向。但是，每次泵送混凝土不会将砼缸填满，定义有效行程为活塞实际压实混凝土的运动距离，也就是，活塞的有效行程为泵车的砼缸被填满情况下活塞的行程，如图3所示l有效，灰色部分为物料，将灰色三角形部分的物料没有填满砼缸，将灰色三角形部分的物料等效到填满砼缸，再加上填满砼缸的灰色部分的物料，即得到砼缸被填满情况下活塞的有效行程。因此，有效行程l有效小于l理论，基于图3也可以看出。
根据泵送压力(即活塞压混凝土产生的压力)曲线，如图4所示，可以计算出有效行程。
单次泵送周期内，活塞从tmin(n-1)开始运动，至tmax(n-1)泵送压力达到平稳值，即活塞在tmax(n-1)-tmin(n-1)这段运动时间为压实混凝土的过程，即这段距离可以看做是没有混凝土的(少量混凝土)，tmin(n)为本次泵送完成时间，因此有效行程计算公式为：l有效＝(tmin(n)-tmax(n-1))/(tmin(n)-tmin(n-1))*l理论，l有效为有效行程，l理论为理论行程。
优选地，在本发明实施例中，在有效行程时，还可以考虑预设的吸料系数，以使得计算出的有效行程更准确。具体地，l有效＝((tmin(n)-tmax(n-1))+(tmax(n-1)-tmin(n-1))*k1)/(tmin(n)-tmin(n-1))*l理论，k1为第一预设吸料系数。优选地，k可以为0.5左右，例如0.4-0.6之间。
可选地，在本发明实施例中，每次泵送的活塞有效行程还可以基于以下内容被确定：该次泵送的从泵送开始至泵送压力达到稳定值活塞的实际行程、该次泵送的从泵送压力达到稳定值至泵送结束活塞的实际行程及预设吸料系数。
其中，计算每次泵送的活塞有效行程为：计算出从泵送开始至泵送压力达到稳定值活塞的实际行程与预设吸料系数的乘积，再加上从泵送压力达到稳定值至泵送结束活塞的实际行程。如图5所示，泵送设备泵送过程中吸料的多少(充满程度)主要受以下三个因素的影响：1)料斗内混凝土料的多少(料位高低)，料位过低时，砼缸吸料时，一部分吸空，不能充分发挥吸料能力，如图5所示；2)吸料的多少还与混凝土料的流动性相关，流动性好，吸料就多；3)与混凝土料本身的匀质性相关，匀质性好，即混凝土骨料之间分布均匀物料之间空隙较少，吸料就多。泵送起点至泵送压力稳定点之间的过程真实反映了混凝土吸料至压实混凝土的过程，因此，通过计算从泵送开始至泵送压力达到稳定值活塞的实际行程与预设吸料系数的乘积能够较为精确的反映砼缸泵送过程中物料的充填程度。现有技术中用从泵送开始到泵送结束的活塞行程乘以吸料系数的方案，不能准确反映物料的充填程度。因为，每次泵送的从泵送开始至泵送结束的活塞行程不一致主要是受泵送油缸活塞与油缸缸筒之间液压油液泄漏量的影响，与泵送过程中物料充填程度无关。
此外，从泵送开始至泵送压力达到稳定值活塞的实际行程可以用泵送从开始至结束活塞的实际行程减去从泵送压力达到稳定值至泵送结束活塞的实际行程得到，则每次泵送的活塞有效行程可以用泵送从开始至结束活塞的实际行程、从泵送压力达到稳定值至泵送结束活塞的实际行程及预设吸料系数得到，其中，实际行程可以通过直接检测得到。例如，如图6所示，确定出第i次泵送过程中从tmax(n-1)(压力达稳定值)至tmin(n)(泵送结束)的实际行程limin及tmin(n-1)(泵送开始)至tmin(n)的实际行程limax，则每次泵送的活塞有效行程li为li＝limin+(limax-limin)×k2，其中，k2为第二预设吸料系数，一般为0.5左右，例如0.4-0.6之间。另外，从泵送压力达到稳定值至泵送结束活塞的实际行程可以用泵送从开始至结束活塞的实际行程减去从泵送开始至泵送压力达到稳定值活塞的实际行程得到，则每次泵送的活塞有效行程可以用泵送从开始至结束活塞的实际行程、从泵送开始至泵送压力达到稳定值活塞的实际行程及预设吸料系数得到。
本发明实施例中介绍的两种确定活塞有效行程的方法，一是将每次泵送活塞行程用活塞理论行程计算，二是将每次泵送活塞行程实际行程计算。第一种计算方法简化了计算量，第二种计算方法提高了方量的计量准确度。基于设备操作自动化、无人化的需求，通常需要方量计算精准，上述第二种方案(采用实际行程计算活塞有效行程)能较好的满足这种需求。
其中，在本发明实施例中，实际行程可以通过检测直接获得。具体地，增加油缸活塞行程检测装置，例如，磁滞伸缩传感器，结合泵送压力，可接检测以直从开始至结束活塞的实际行程及从泵送压力达到稳定值至结束的实际行程。
此外，实际行程还可以基于活塞运动速度的积分来被确定。具体地，参加以下内容。
基于油泵排量、油泵转速/发动机转速、油缸结构参数建立液压缸的活塞行程计算模型。将此计算方法应用于泵送机构，通过活塞行程计算模型实时计算活塞实际行程lj。
液压缸内活塞由液压油推动，活塞的速度为液压油的流速，流速＝液压油流量/油缸截面积。以下为流速的一个具体示例。vs根据油泵转速/发动机转速n、排量电流/直接决定排量电流的参数得到，活塞运动速度模型
对于某一次泵送，如图6所示，tmin(n-1)是活塞开始运动的起点；终点tmin(n)是下一次活塞开始运动的起点，这个起点可以从控制系统得知(具体而言是可以通过控制活塞运动的电磁阀的得电情况得知)；tmax(n-1)泵送压力达到平稳值的点。则tmax(n-1)至tmin(n)的行程
此外，泵送压力达到平稳值的点，可以通过检测压力大小达到设定值范围确定。但因为不同料况压力值大小不一致，通过检测压力大小达到设定值范围应用有诸多不便，需要针对不同料况分别设定。更优选的，本申请通过检测压力的变化率来确定，即通过压力曲线的斜率来确定泵送压力达到平稳值的点(压力曲线是通过采集多个时刻的压力值得到的拟合曲线)，具体的，可以是当压力的变化率趋向于0(可以是接近0的某一设定区间)时，压力达到平稳状态。可以理解，检测压力的变化率时，可以选择多个区间段的压力变化率，当多个区间压力变化率同时趋向于0时，确认压力达到平稳状态。应该指出，上述获取压力或压力变化率，还可以对异常值进行剔除去噪处理。另外，在本申请中，拟合曲线可以采用最小二乘法进行。最小二乘法的原则是找到一条最佳的拟合曲线，各测量值与这条拟合曲线上的对应点之差(即偏差)的平方和最小。当然，本发明也可以采取其他现有技术中常见的拟合曲线的方法，使用最小二乘法进行计算比较方便。
在公式
在本发明实施例中，作为一种可选方案，上述k系数的选择，也可以是根据试验不同工况情况，在设备出厂时，进行预先设定。也就是，通过试验不同工况情况，得到不同工况对应的预设系数k，从而得到工况与预设系数的预设对应关系，在出厂时进行预先设定。在泵送过程中，根据泵送设备的实际工况及预先设定的预设对应关系确定出实际工况对应的预设系数。
此外，工况与预设系数k之间的预设对应关系还可以通过自学习方法被确定，在实际泵送过程中根据实际工况参数自学习得到。
具体地，自学习方法基于在线网络进行学习。通过功能选择开关工作在学习模式下，在液压缸活塞行程检测装置未出现故障时，检测装置实时采集工作过程中不同工况下的实际行程，也就是采用本发明实施例中所述的直接检测实际行程的方法，检测出不同工况下的实际行程。根据不同工况下的实际行程不断调整优化行程模型系数(也就是预设系数k)，得到不同工况下行程模型系数与工况的对应关系，也就是得到本发明实施例中所述的预设对应关系，并将不同工况下行程模型系数存储在网络中(即，将预设对应关系存储在网络中)；选择开关工作在行程计算模式下，根据不同的工况调取最优行程模型系数并利用计算模型，完成活塞行程计算输出。
上述自学习或出厂前预设系数k，系数k的选择，是通过计算limax与活塞行程检测装置检测得到的行程进行不断对比来优化的，如limax的计算结果小于检测得到的行程，则增大k值再进行下一次计算，使计算得到的limax不断逼近行程检测装置检测得到的行程。
需要指出，通过自学习方法获得工况与预设系数k的预设对应关系还可应用于某些不带有行程检测功能的泵送设备。例如，则每次的行程由公式
另外，依据本发明实施例提供的泵送方量计算方法，可以得到一种泵送定量控制方法，预设泵送目标方量，按上述实施例中所述的泵送方量计算方法，实时计算泵送方量，当计算的泵送方量达到泵送目标方量时，停止泵送。
本申请中泵送方量计算时考虑了每次泵送过程中物料没有充满砼缸的情况，并且不同于现有技术中简单的乘以一个吸料系数的做法，本申请中结合对泵送压力、压力变化率的检测，考虑了每次泵送过程中未充满砼缸的不同情况(即通过获取泵送起点和压力平稳点，得到未充满砼缸的时间)，本申请考虑了混凝土未充满砼缸的情况，且动态的考虑了每次泵送行程不同及每次泵送过程充满程度的不同。因此本申请的方量计算比现有技术更准确。
相应地，本发明实施例的另一方面还提供一种用于确定泵送设备的泵送方量的装置。
图7是本发明另一实施例提供的用于确定泵送设备的泵送方量的装置的结构框图。如图7所示，该装置包括活塞有效行程确定模块1和泵送方量确定模块2。其中，活塞有效行程确定模块1用于确定每次泵送的活塞有效行程；泵送方量确定模块2用于基于每次泵送的活塞有效行程和泵送设备的砼缸面积，确定泵送方量。
可选地，在本发明实施例中，泵送方量确定模块基于每次泵送的活塞有效行程和泵送设备的砼缸面积确定泵送方量包括：基于每次泵送的活塞有效行程，确定活塞有效行程的平均值；以及将平均值、砼缸面积及泵送次数相乘，确定泵送方量。
可选地，在本发明实施例中，泵送方量确定模块基于每次泵送的活塞有效行程和泵送设备的砼缸面积确定泵送方量包括：将每次泵送的活塞有效行程与砼缸面积相乘，确定单次泵送方量；以及将所确定出的所有单次泵送方量累加，确定泵送方量。
可选地，在本发明实施例中，每次泵送的活塞有效行程基于以下内容被确定：该次泵送的活塞开始运动的时间、泵送压力达到稳定值的时间、泵送完成的时间及活塞的理论行程。
可选地，在本发明实施例中，每次泵送的活塞有效行程基于以下内容被确定：该次泵送的从泵送开始至泵送压力达到稳定值活塞的实际行程、该次泵送的从泵送压力达到稳定值至泵送结束活塞的实际行程及预设吸料系数。
可选地，在本发明实施例中，实际行程基于以下公式被确定：
可选地，在本发明实施例中，预设系数基于泵送设备的工况及工况与预设系数的预设对应关系被确定。
可选地，在本发明实施例中，预设对应关系基于自学习方法被确定。
本发明实施例提供的用于确定泵送设备的泵送方量的装置的具体工作原理及益处与本发明实施例提供的用于确定泵送设备的泵送方量的方法的具体工作原理及益处相似，这里将不再赘述。
此外，本发明实施例的另一方面还提供一种泵送设备，该泵送设备上述实施例中所述的装置。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
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