用于泵送设备压力切换的方法、处理器、装置及泵送设备
阅读说明:本技术 用于泵送设备压力切换的方法、处理器、装置及泵送设备 (Method, processor, device and pumping equipment for pressure switching of pumping equipment ) 是由 罗青竹 赵佩珩 王国庆 唐宁东 于 2021-07-26 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种用于泵送设备压力切换的方法、处理器、装置及泵送设备。本发明通过确定所述泵送设备是否处于低压状态;在所述泵送设备处于低压状态的情况下,获取泵送压力指标;确定在预设时间内所述泵送压力指标是否大于预设阈值;在所述泵送压力指标大于所述预设阈值的情况下,将所述低压状态切换至高压状态。通过高低压切换的自动控制,不仅避免了人工拨动高低压切换按钮,而且可以准确把握切换时机,防止压力过大对液压元件造成冲击。(The invention discloses a method, a processor, a device and pumping equipment for switching pressure of the pumping equipment. The invention determines whether the pumping equipment is in a low pressure state; acquiring a pumping pressure index under the condition that the pumping equipment is in a low-pressure state; determining whether the pumping pressure indicator is greater than a preset threshold within a preset time; and switching the low-pressure state to a high-pressure state under the condition that the pumping pressure index is larger than the preset threshold value. Through the automatic control of high-low pressure switching, not only avoided the manual work to stir high-low pressure and switched the button, can accurately grasp the switching opportunity moreover, prevent that too big to cause the impact to hydraulic component of pressure.)
技术领域
本发明涉及机械工程控制技术领域,具体地涉及一种用于泵送设备压力切换的方法、处理器、装置及泵送设备。
背景技术
在泵送设备处于低压状态的情况下,无杆腔联通,液压油从有杆腔进入;在泵送设备处于高压状态的情况下,有杆腔联通,液压油从无杆腔进入。参照图1,图1为泵送机构的结构示意图,在低压状态下,联通腔2被关断,联通腔1联通,在高压状态下,联通腔1被关断,联通腔2联通。联通腔的联通和关断由高低压切换阀块实现,配合两个主缸阀的交替得电过程即可实现高压状态下或者低压状态下砼缸吸料推料。
目前,泵送设备上通常配置有高低压切换按钮或切换手柄,以适用于各种工况。用户在使用设备的过程中,需要根据工况人工拨动按钮或推置手柄控制高低压切换阀,实现联通腔的关断和联通,进而达到高低压状态的切换的目的。通过人工操作切换高低压状态,用户难以把握准确的切换时机,且切换前后不易保证泵送速度一致。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于泵送设备压力切换的方法、处理器、装置及泵送设备,旨在解决现有技术中通过人工切换高低压状态时,用户难以把握准确的切换时机的问题。
为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种用于泵送设备压力切换的方法,包括以下步骤:
确定泵送设备是否处于低压状态;
在泵送设备处于低压状态的情况下,获取泵送压力指标;
确定在预设时间内泵送压力指标是否大于预设阈值;
在泵送压力指标大于预设阈值的情况下,将低压状态切换至高压状态。
在本发明实施例中,泵送压力指标包括泵送平均压力,确定在预设时间内泵送压力指标是否大于预设阈值,包括:
确定在预设数量的泵送周期内泵送平均压力是否均大于第一阈值。
在本发明实施例中,泵送设备包括主油泵,在泵送压力指标大于预设阈值的情况下,将低压状态切换至高压状态,包括:
在泵送平均压力均大于第一阈值的情况下,确定主油泵的换向时刻;
在换向时刻将低压状态切换至高压状态。
在本发明实施例中,泵送压力指标包括泵送压力,确定在预设时间内泵送压力指标是否大于预设阈值,包括:
确定在一个泵送周期的预设时长内泵送压力是否均大于第二阈值,其中,第二阈值大于第一阈值且小于液压系统的切断压力。
在本发明实施例中,在泵送压力指标大于预设阈值的情况下,将低压状态切换至高压状态,包括:
在泵送压力均大于第二阈值的情况下,将低压状态切换至高压状态。
在本发明实施例中,泵送设备包括主油泵、油缸和有杆腔,用于泵送设备压力切换的方法还包括:
确定在同一排量档位下主油泵处于高压状态的第一流量、处于低压状态的第二流量、油缸的长度、油缸的缸径及有杆腔的杆径;
根据第一流量、长度及缸径确定第一泵送速度;
根据第二流量、长度、缸径及杆径确定第二泵送速度;
在第一泵送速度等于第二泵送速度的情况下,获取主油泵处于低压状态的出口压力值;
将出口压力值确定为第一阈值。
在本发明实施例中,泵送设备包括排量旋钮,用于泵送设备压力切换的方法还包括:
检测是否存在排量旋钮的调节操作;
在存在调节操作的情况下,根据排量旋钮的位置确定切换后的排量电流。
在本发明实施例中,用于泵送设备压力切换的方法还包括:
在不存在调节操作的情况下,获取切换至高压状态前的第一排量档位、第一泵送压力、第三泵送速度及第一排量电流;
将第一排量档位、第一泵送压力、第三泵送速度及第一排量电流输入至预设模型中,以得到第二排量电流;
获取切换至高压状态后的第四泵送速度;
根据第三泵送速度和第四泵送速度的差值确定调节值;
根据第二排量电流及调节值确定切换后的排量电流。
在本发明实施例中,将第一排量档位、第一泵送压力、第三泵送速度及第一排量电流输入至预设模型中,以得到第二排量电流,包括:
确定第一排量档位、第一泵送压力、第三泵送速度及第一排量电流与预设模型中的历史数据的适配度;
在适配度小于或等于第三阈值的情况下,从历史数据中确定适配度最小的数据;
将适配度最小的数据中的排量电流确定为第二排量电流;
在适配度大于第三阈值的情况下,将预设排量电流确定为第二排量电流。
在本发明实施例中,预设排量电流根据以下公式得到:
其中,IA'为预设排量电流,D1为缸径,D2为杆径,Imax为主油泵标定的最大排量电流,Imin为主油泵标定的最小排量电流,IA为第一排量电流,α为标定最小排量电流时主油泵的开度百分比,β为标定最大排量电流时主油泵的开度百分比。
在本发明实施例中,用于泵送设备压力切换的方法还包括:
确定泵送设备是否停泵;
在泵送设备停泵的情况下,将高压状态切换至低压状态。
本发明第二方面提供一种处理器,被配置成执行上述的用于泵送设备压力切换的方法。
本发明第三方面提供一种用于泵送设备压力切换的装置,包括:
压力传感器,用于检测泵送压力;以及
上述的处理器。
本发明第四方面提供一种泵送设备,包括上述的用于泵送设备压力切换的装置。
通过上述技术方案,确定泵送设备是否处于低压状态;在泵送设备处于低压状态的情况下,获取泵送压力指标;确定在预设时间内泵送压力指标是否大于预设阈值;在泵送压力指标大于预设阈值的情况下,将低压状态切换至高压状态。通过高低压切换的自动控制,不仅避免了人工拨动高低压切换按钮,而且可以准确把握切换时机并确保切换前后速度基本一致,防止压力过大对液压元件造成冲击。
本发明实施例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实施例的进一步理解,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实施例,但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中:
图1为现有技术中泵送机构的结构示意图;
图2为本发明用于泵送设备压力切换的方法一实施例的流程示意图;
图3为本发明用于泵送设备压力切换的方法另一实施例的流程示意图;
图4为图3中预设模型的工作流程示意图;
图5为本发明用于泵送设备压力切换的方法又一实施例的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例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实施例,并不用于限制本发明实施例。
图2为本发明用于泵送设备压力切换的方法一实施例的流程示意图。参照图2,本发明实施例中,用于泵送设备压力切换的方法可以包括以下步骤:
S10:确定泵送设备是否处于低压状态。
应当理解的是,泵送设备上通常配置有高低压切换按钮或切换手柄,用户在使用设备的过程中,可以人工拨动按钮或推置手柄控制高低压切换阀,实现联通腔的关断和联通,进而达到高低压状态切换的目的。
在具体实现中,可以通过检测高低压切换按钮或切换手柄是否在高压侧,确定泵送设备是否处于高压状态,也可以通过检测高低压切换按钮或切换手柄是否在低压侧,确定泵送设备是否处于低压状态。在泵送设备处于高压状态的情况下,保持高压状态运行,在泵送设备处于低压状态的情况,并且满足切换条件时,将低压状态切换为高压状态。
S20:在泵送设备处于低压状态的情况下,获取泵送压力指标。
需要说明的是,泵送压力指标可以包括泵送压力或泵送平均压力。泵送平均压力指在一定的泵送周期内泵送压力的平均值,可以通过在一个泵送周期内计算压力稳定期间的泵送压力值,得到泵送平均压力。
S30:确定在预设时间内泵送压力指标是否大于预设阈值。
在具体实现中,预设时间可以是预设数量的泵送周期,也可以是一个泵送周期内的预设时长,或其他预先设定的时间,本发明实施例对此不加以限制。
在一个示例中,当泵送压力指标包括泵送平均压力时,可以确定在预设数量的泵送周期内泵送平均压力是否均大于第一阈值。
在另一个示例中,当泵送压力指标包括泵送压力时,可以确定在一个泵送周期的预设时长内泵送压力是否均大于第二阈值,其中,第二阈值大于第一阈值且小于液压系统的切断压力。
S40:在泵送压力指标大于预设阈值的情况下,将低压状态切换至高压状态。
在一个示例中,在预设数量的泵送周期内泵送平均压力均大于第一阈值的情况下,确定泵送设备中主油泵的换向时刻,在换向时刻将低压状态切换至高压状态。
需要说明的是,在泵送过程中,泵送设备的液压系统会经历换向过程,在换向时刻液压系统会短暂地丢负载,并且泵送压力重新建立需要一定的时间,在换向时刻切换有利于减小对液压系统的冲击。
在另一个示例中,在一个泵送周期的预设时长内泵送压力均大于第二阈值的情况下,将低压状态切换至高压状态。
需要说明的是,当检测到一个泵送周期内泵送压力大于第二阈值的时间持续达到预设秒后,无需等待换向时刻,直接切换到高压状态。
在具体实现中,泵送设备包括主油泵、油缸和有杆腔,第一阈值可以通过以下步骤确定:确定在同一排量档位下主油泵处于高压状态的第一流量、处于低压状态的第二流量、油缸的长度、油缸的缸径及有杆腔的杆径;根据第一流量、长度及缸径确定第一泵送速度;根据第二流量、长度、缸径及杆径确定第二泵送速度;在第一泵送速度等于第二泵送速度的情况下,获取主油泵处于低压状态的出口压力值;将出口压力值确定为第一阈值。
主油泵输出的流量Q可以根据下式(1)计算:
Q=ν×noil×α1; (1)
其中,ν是主油泵的实际排量,noil是主油泵的转速,α1是综合效率(包含主油泵的容积效率和机械效率)。
主油泵的输出功率P根据下式(2)计算:
其中,p是主油泵的出口压力。
通过式(1)理论计算高压状态时第一流量QH,并结合油缸的长度L和油缸的缸径D1可以得到对应排量档位d下的第一泵送速度SpH。
具体地,可以根据油缸的缸径D1计算出截面积,根据第一流量QH和截面积计算活塞的运动速度,根据油缸的长度L和活塞的运动速度得到对应档位d下的第一泵送速度SpH。
低压状态下保持转速noil不变,假设综合效率α1不变。由于主油泵压力油从有杆腔进入,相同外部负载下主油泵的出口压力p增大,根据式(2)可知,要保持和高压状态下主油泵的输出功率一致(主油泵的输出功率不能超过发动机提供的功率,否则会引起发动机掉速)则必须减小主油泵的实际排量ν。当主油泵的实际排量ν减小到νL且此时主油泵的出口压力为p1,低压状态时的第二流量QL根据下式(3)计算:
QL=νL×noil×α1; (3)
根据低压状态时的第二流量QL,并结合油缸的长度L和油缸的缸径D1和有杆腔的杆径D2可以得到对应排量档位d下的第二泵送速度SpL。
若此时第二泵送速度SpL等于第一泵送速度SpH,则此时低压状态下的主油泵的出口压力值p1为压力切换点,即第一阈值Y1。
本发明实施例通过确定泵送设备是否处于低压状态;在泵送设备处于低压状态的情况下,获取泵送压力指标;确定在预设时间内泵送压力指标是否大于预设阈值;在泵送压力指标大于预设阈值的情况下,将低压状态切换至高压状态。通过高低压切换的自动控制,不仅避免了人工拨动高低压切换按钮,而且可以准确把握切换时机,防止压力过大对液压元件造成冲击。
图3为本发明用于泵送设备压力切换的方法另一实施例的流程示意图,参照图3,本发明实施例中,用于泵送设备压力切换的方法还可以包括以下步骤:
S50:检测是否存在排量旋钮的调节操作。
应当理解的是,高低压切换前后不易保证泵送速度,如果某种施工环境下需要保证出料速度基本一定,通常需要在切换后操作排量旋钮使切换到高压状态的泵送速度和切换前泵送速度保持一致。
本发明实施例中,在切换至高压状态后,自动检测是否存在排量旋钮的调节操作,根据检测结果实施不同的排量电流控制策略来实现切换前后泵送速度一致。
S60:在存在调节操作的情况下,根据排量旋钮的位置确定切换后的排量电流。
应当理解的是,在存在调节操作的情况下,启用常规的排量电流控制策略,此时排量电流受排量旋钮控制,可以根据排量旋钮的位置确定切换后的排量电流。
S70:在不存在调节操作的情况下,获取切换至高压状态前的第一排量档位、第一泵送压力、第三泵送速度及第一排量电流。
应当理解的是,在不存在调节操作的情况下,为了保证切换到高压状态时的泵送速度与切换前的泵送速度一致,需要按照一定的规则控制切换后的排量电流。
S80:将第一排量档位、第一泵送压力、第三泵送速度及第一排量电流输入至预设模型中,以得到第二排量电流。
具体地,可以确定第一排量档位、第一泵送压力、第三泵送速度及第一排量电流与预设模型中的历史数据的适配度;在适配度小于或等于第三阈值的情况下,从历史数据中确定适配度最小的数据;将适配度最小的数据中的排量电流确定为第二排量电流;在适配度大于第三阈值的情况下,将预设排量电流确定为第二排量电流。
假设切换前主油泵的实际反馈电流值为IA,主油泵标定的最大排量电流为Imax,标定的最小排量电流为Imin,主油泵的最大排量为νmax,则切换前主油泵的排量ν根据下式(4)确定:
其中,β是标定最大排量电流时主油泵的开度百分比(β值接近100);α是标定最小排量电流时主油泵的开度百分比;α1是主油泵的综合效率(包括主油泵的机械效率和容积效率)。则切换前的流量值Q1可以根据下式(5)确定:
其中,noil是主油泵的转速,在发动机和主油泵直连的情况下,发动机转速等于主油泵的转速。假设油缸的缸径为D1,有杆腔的杆径为D2,在不改变发动机转速的情况下,理论上要保证泵送速度不变,则切换后的需求流量Q2和切换前的流量Q1应满足:
利用上式可求得切换后的理论需求流量Q2和对应理论排量电流值IA'。
将IA'值作为切换到高压状态时的排量电流输入理论值,即预设排量电流。
预设排量电流IA'的计算过程较为理想化,并未考虑到主油泵在工作过程中排量电流和输出流量的关系曲线会发生变化,即变成非线性关系,且这种变化无法精确通过理论公式计算得出,为了进一步保证切换前后泵送速度的一致性,本发明实施例引入预设模型和排量电流的调节策略。
预设模型的工作过程如图4所示。通过预设模型可以将历史自动高低压切换过程前后的排量档位D、泵送压力P、泵送速度SP、排量电流CA记录下来,当进行本次自动高压切换后,泵送参数记录模型会根据本次切换前的排量档位D、泵送压力P、泵送速度SP、排量电流CA适配历史数据,匹配出最佳的切换后的排量电流值以减少动态调节时间。
进行每一次自动高低压切换并达到稳定状态,即切到高压状态后泵送速度和切换前的泵送速度基本一致后,该模型会将切换前和切换后的排量档位、泵送压力、泵送速度、排量电流导入历史对应关系库中。
历史对应关系库中的数据覆盖所有常用工况后,当再进行本次自动高低压切换时,将本次泵送切换前的第一排量档位、第一泵送压力、第三泵送速度、第一排量电流和历史对应关系库中的切换前数据进行对比,当发现和历史数据中切换前的某一组对应关系满足适配条件,则将历史对应关系库中对应的切换后的排量电流值赋给本次切换后的排量电流值。适配关系是否满足可以用适配度TH来表征,适配度TH的计算公式如下:
当适配度TH小于或等于第三阈值TH1时,从历史对应关系库中选择一组与本次切换前数据适配度最小的一组数据,直接将该组数据切换后的排量电流值赋值给第二排量电流CA本次后。
当适配度TH大于第三阈值TH1时,本次切换前数据和历史对应关系库中所有数据适配度都不符合要求,则将理论计算出的预设排量电流IA'赋值给第二排量电流CA本次后,再对第二排量电流CA本次后进行调节。
本次切换完成后再将该组切换前和切换后的数据导入到历史对应关系库中,实时更新历史对应关系库。采用该模型后,由于历史对应关系库中的数据随着每一次自动高低压切换都会更新迭代,故可以更加快速和准确地给出切换到高压状态后应该给定排量电流值大小,减少排量电流动态调节的时间。
S90:获取切换至高压状态后的第四泵送速度。
在具体实现中,可以利用电控程序记录低压状态时切换瞬间的泵送速度,即第三泵送速度SP1和切换到高压状态后的实时泵送速度,即第四泵送速度SP2。
泵送速度Sp(单位:次/min)可以通过电控程序中一个主缸阀得电到失电的时间间隔T(单位:秒)以及下式来计算:
S100:根据第三泵送速度和第四泵送速度的差值确定调节值。
本发明实施例中,利用第三泵送速度和第四泵送速度的差值SP1-SP2得到排量电流的调节值。
当差值SP1-SP2大于第四阈值Th1时,表明切到高压状态后泵送速度过慢,应增大排量电流的调节值,增大排量电流后再实时检测高压状态的泵送速度SP2,若差值SP1-SP2仍然大于第四阈值Th1,则在上次调节的基础上再次增加排量电流的调节值。
当差值SP1-SP2小于或等于第五阈值Th2时,表明切到高压状态后泵送速度过块,应减小排量电流的调节值。经过实时动态调整可以将泵送速度较为准确的控制在第三泵送速度SP1附近。第四阈值Th1和第五阈值Th2可以在程序中设置,本发明实施例对此不加以限制。
S110:根据第二排量电流及调节值确定切换后的排量电流。
通过根据切换前的泵送速度和切换后的泵送速度的差值确定调节值,并根据该调节值对第二排量电流的大小进行调节,使得切换后的排量电流保障了切换前和切换后泵送速度的一致,避免了切换至高压状态后需要人工调整排量电流。通过采用不停泵切换的方式进行切换,确保了泵送的连续性。
图5为本发明用于泵送设备压力切换的方法又一实施例的流程示意图。参照图5,本发明实施例中,用于泵送设备压力切换的方法还可以包括以下步骤:
S120:确定泵送设备是否停泵。
S130:在泵送设备停泵的情况下,将高压状态切换至低压状态。
应当理解的是,泵送设备在实际使用过程中,由于泵送的物料性质(如本次泵送的混凝土料是C30或者C60)较稳定且输料设备(如混凝土搅拌车)容积有限,在本次泵送完成后泵送设备也会短暂停泵送等待下一车泵送物料到位,故在本次泵送过程中,在切换至高压状态后,一直使用高压模式工作直到本次送泵送完成。当泵送设备停泵后,再切换回至低压状态。
本发明实施例考虑到泵送设备在使用过程中的具体情况,在切换至高压状态后一直保持高压状态泵送物料,直至泵送设备停泵时才切换回至低压状态,提高了泵送的效率。
本发明实施例提供了一种处理器,处理器用于运行程序,其中,程序运行时执行用于泵送设备压力切换的方法。
本发明实施例提供了一种用于泵送设备压力切换的装置,压力传感器,用于检测泵送压力;以及上述的处理器。
本发明用于泵送设备压力切换的装置的具体实施例与上述控制方法各实施例基本相同,在此不作赘述。
本发明实施例还提供一种泵送设备,包括上述的用于泵送设备压力切换的装置。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在如上的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机,计算机,服务器,空调器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
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