[發(fā)明專利]閥門粘滯跳躍特性模型實現(xiàn)方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910080634.1
• 申請日: 2009-03-24
• 公開（公告）號: CN101846587A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王國華;王建東
• 申請（專利權(quán)）人: 星楓科技(北京)有限公司;王國華;王建東
• 主分類號: G01M19/00
• 分類號: G01M19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明所屬領(lǐng)域為過程控制、閥門檢測等領(lǐng)域。針對閥門的粘滯跳躍特性，提出了一種基于物理力學(xué)分析的模型實現(xiàn)方法。采用該方法可以建立兩參數(shù)的閥門粘滯跳躍特性模型，用于實現(xiàn)對閥門工作性能的分析和檢測，也可以把該模型置于過程控制環(huán)路，用于實現(xiàn)對過程控制性能的分析和診斷。

背景技術(shù)

在廣泛使用的各類過程控制閥門中，其粘滯跳躍特性是衡量一個閥門是否性能合格的重要指標(biāo)。一般來說，使用初期質(zhì)量合格的閥門其粘滯跳躍量都很小，不同的閥門有不同的數(shù)量指標(biāo)。而隨著閥門在過程控制環(huán)路中的不斷使用，其自身的磨損和老化將直接導(dǎo)致閥門粘滯跳躍特性增大。當(dāng)閥門粘滯跳躍特性量大于一定程度時，就會給過程控制環(huán)路帶來惡劣影響，可能導(dǎo)致生產(chǎn)過程的震蕩并使產(chǎn)品控制指標(biāo)變異而產(chǎn)出廢品次品。為此，如何及時地發(fā)現(xiàn)閥門的粘滯跳躍量對于確保過程生產(chǎn)合格有效具有重要的意義。然而，傳統(tǒng)的方法是將閥門從生產(chǎn)環(huán)路中拆下進(jìn)行離線檢測。這種方法將直接導(dǎo)致生產(chǎn)停工，帶來的經(jīng)濟損失太大。而且，一般的過程生產(chǎn)環(huán)路中使用的各類閥門數(shù)量很多，少則幾十個，多則數(shù)百個。對這么多的閥門依次進(jìn)行離線檢測，費時費力，嚴(yán)重制約過程生產(chǎn)的順利進(jìn)行。對閥門的粘滯跳躍特性進(jìn)行建模，也有一類基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的邏輯方法，但那類方法缺少物理力學(xué)解釋，難以方便使用并應(yīng)用到過程控制環(huán)路的性能分析中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明包括閥門結(jié)構(gòu)的物理解釋、彈性力分析和閥門運動分析三個方面。

閥門結(jié)構(gòu)的物理解釋：我們采用易于物理解釋的嚙合齒結(jié)構(gòu)來解釋閥門的工作。如圖1所示，A為主動齒，B為從動齒，分別繞軸A和軸B轉(zhuǎn)動。齒輪A的轉(zhuǎn)動即為閥門的輸入驅(qū)動力，齒輪B的轉(zhuǎn)動則為閥門的輸出轉(zhuǎn)動。齒輪B的軸存在摩擦阻力，當(dāng)齒輪B要轉(zhuǎn)動則必須克服軸B上的摩擦阻力。摩擦阻力分為兩類：從靜止到運動需要克服靜摩擦力，保持運動則需要克服動摩擦阻力。一般情形，靜摩擦阻力大于動摩擦阻力。

齒A和齒B的接觸面存在彈性力，因為彈性力是普遍存在的。若齒A要驅(qū)動齒B運動，則必須要有足夠的力首先抵消兩齒之間的彈性力。齒A的驅(qū)動力足夠大才能作用于軸B并克服相應(yīng)的摩擦阻力使齒B轉(zhuǎn)動，閥門才有輸出。

當(dāng)閥門有輸入時，輸入量產(chǎn)生驅(qū)動力，使得齒A運動；齒A的運動首先越過齒間游隙與齒B貼合，由于彈性力的存在使得兩齒的緊密貼合消耗掉一部分驅(qū)動力；如果驅(qū)動力足夠大，則仍有驅(qū)動力作用于齒B并傳遞到軸B，這一部分驅(qū)動力則要克服軸B的靜摩擦阻力。如果能夠克服靜摩擦阻力，則軸B將運動，閥門即有輸出。

附圖說明

圖1閥門物理結(jié)構(gòu)示意圖

圖2閥門輸入輸出關(guān)系示意圖

具體實施方式

實施例1：

(1)指定閥門的粘滯量和跳躍量；

(2)設(shè)定閥門的初始狀態(tài)和運動標(biāo)志為靜止；

(3)給定輸入值，輸入閥門粘滯跳躍特性模型；

(4)觀察閥門輸出，并繪制閥門輸入輸出關(guān)系圖；

實施例2：

(1)指定閥門的粘滯量和跳躍量；

(2)設(shè)定閥門的初始狀態(tài)和運動標(biāo)志為運動；

(3)給定輸入值，輸入閥門粘滯跳躍特性模型；

(4)觀察閥門輸出，并繪制閥門輸入輸出關(guān)系圖；