CN103291691A - 一种液压冷却***温度控制方法、设备以及工程机械 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液压冷却***温度控制方法、一种液压冷却***温度控制设备以及一种工程机械。该方法包括:以采样时间间隔Δt连续采集液压油温度数据;根据至少两个连续的所述采样时间间隔Δt的时间点采集到的液压油温度数据来确定液压油温度T随时间t变化的函数T(t);根据所述液压油温度T随时间t变化的函数T(t)来计算液压油温度T达到警戒温度TN的警戒时刻tN;根据所述警戒时刻tN进行相应地温度控制操作。本发明可以获知液压油温度到达警戒温度的时间,并提前对液压油温度进行控制。
Description
技术领域
本发明涉及液压冷却***领域,具体地,涉及一种液压冷却***温度控制方法、一种液压冷却***温度控制设备以及一种工程机械。
背景技术
工程机械(例如,泵车等)在作业时会产生大量的热量,当油温过高时,将造成液压油特性变坏,影响设备安全以及使用寿命。因此,需要通过冷却风机来控制液压油的温度(即降温),从而将液压油维持在相对低的温度,以保证工程机械的正常工作以及安全性。
在现有技术中,冷却***一般根据液压油的温度来控制风机的转速,例如,液压油温度增大则增大风机转速。并且,为了使设备能在较多情况下应用,一般会设定不可接受的高温阈值(例如,一些泵车将该阈值设定为90℃)并且当***检测到液压油温高于该温度时就采取措施的方式(此时一般是执行停机熄火操作,因为此时工程机械冷却***的降温能力已经全部调动了)。
但是,当***的液压油已经达到阈值温度时,其特性已经变坏或局部已经变坏,如果未能及时排除散热失效或散热不良的隐患将造成安全隐患。而且在某些极端环境下,即使冷却风机已经全速运转其也不能阻止液压油温度的持续地上升。由于***仅当液压油温度达到阈值温度时才采取安全措施,很容易造成工程机械在运行不良的情况下作业,并且紧急的安全措施也会造成设备不能在采取必要的措施后停机(如泵车未能将输送管及料斗里的物料排出),而造成其他经济损失。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题,本发明提供了一种液压冷却***温度控制方法,该方法包括以采样时间间隔Δt连续采集液压油温度数据;根据至少两个连续的所述采样时间间隔Δt的时间点采集到的液压油温度数据来确定液压油温度T随时间t变化的函数T(t);根据所述液压油温度T随时间t变化的函数T(t)来计算液压油温度T达到警戒温度TN的警戒时刻tN;以及根据所述警戒时刻tN进行相应地温度控制操作。
相应地,本发明还提供了一种液压冷却***温度控制设备,该设备包括采集装置,以采样时间间隔Δt连续采集液压油温度数据;与所述采集装置连接的控制器,该控制器用于:根据至少两个连续的所述采样时间间隔Δt的时间点采集到的液压油温度数据来确定液压油温度T随时间t变化的函数T(t);根据所述液压油温度T随时间t变化的函数T(t)来计算液压油温度T达到警戒温度TN的警戒时刻tN;以及根据所述警戒时刻tN进行相应地温度控制操作。
另外,本发明还提供了一种包括根据本发明实施方式的液压冷却***温度控制设备的工程机械。
采用本发明提供的液压冷却***温度控制方法、设备以及工程机械,可以预先设定警戒温度TN(即不可接受的高温阈值),根据采集到液压油温度数据来确定液压油温度T随时间t变化的函数T(t),由此预见液压油的温度走势,从而可以估算出液压油温度T达到警戒温度TN的警戒时刻tN,以给操作者留下应急处理的时间,并且可以根据该时间的长短进行不同的温度控制操作,提前对液压油温度进行控制,可以将液压油温度控制在理想温度区间,保证工程机械(例如泵车)的安全运行并且降低由于设备过热而只能采取紧急措施(例如,停止设备运行)所带来的经济损失。
本发明的其他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是根据本发明的一种实施方式的示例液压冷却***温度控制设备的结构示意图;
图2是根据本发明的一种实施方式的示例液压冷却***温度变化曲线;
图3是根据本发明的另一种实施方式的示例液压冷却***温度控制设备的结构示意图;以及
图4是根据本发明的一种实施方式的示例液压冷却***温度控制方法的流程图。
附图标记说明
100采集装置 200控制器 300报警装置
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。
图1是根据本发明的一种实施方式的示例液压冷却***温度控制设备的示意图。如图1所示,该设备包括:采集装置100,以采样时间间隔Δt连续采集液压油温度数据;与所述采集装置连接的控制器200,该控制器200用于:根据至少两个连续的所述采样时间间隔Δt的时间点采集到的液压油温度数据来确定液压油温度T随时间t变化的函数T(t);根据所述液压油温度T随时间t变化的函数T(t)来计算液压油温度T达到警戒温度TN的警戒时刻tN;以及根据所述警戒时刻tN进行相应地温度控制操作。
具体来说,采集装置100首先以采样时间间隔Δt来采集液压油温度数据,该采集装置100可以是任何适当的温度采集装置(例如,温度传感器等),并且应当理解的是,可以根据实际情况(例如,发动机怠速或高速运行)来设置和选择采样时间间隔Δt。优选地,采样时间间隔Δt的范围为可以设置为5-10分钟,因为在该时间段内液压油交换较为充分且负载变化相对较小;同时,也可以将采样时间间隔Δt设置为其他值(例如30分钟),本发明对此不进行限定。之后,采集装置100将采集到的液压油温度数据发送给与其连接的控制器200。
图2是根据本发明的一种实施方式的示例液压冷却***温度变化曲线。根据本发明的一种实施方式,由于增大液压冷却***中冷风机的转速可以改变温度变化曲线,考虑到尽早对温度进行控制和预警,可以根据冷风机转速最大情况下的液压油温度T随时间t变化的函数T(t)来计算到达警戒温度TN的警戒时刻tN(如图2所示),即:
T(t)=Ae-kt+B (1)
其中,A为暂态温度系数,k为时间常数,B为稳态温度系数。
控制器200可以首先根据至少两个连续的采样时间间隔Δt的时间点采集到的液压油温度数据(例如,如图2所示,时刻t1、t2、t3的液压油温度T1、T2、T3)来确定液压油温度T随时间t变化的函数T(t),即公式(1)。例如,根据上述两个连续的采样时间间隔Δt的时间点采集到的液压油温度数据可以计算出公式(1)中的参数A、B、k。即:
k=ln[(T1-T2)/(T2-T3)]/Δt
A=(T1-T2)/(1-e-kΔt) (2)
B=T1-A
将公式(2)代入公式(1)即可得出液压油温度T随时间t变化的函数T(t)。
应当理解的是,上述根据两个连续的采样时间间隔Δt的时间点来采集液压油温度数据从而确定上述函数T(t)仅是一种说明本发明的示例实施方式,本领域技术人员还可以根据多个连续的采样时间间隔Δt的时间点(例如,五个时间点或更多个时间点)的液压油温度数据来确定参数A、B、k。根据本发明的另一种实施方式,可以通过实时调整采样时间间隔Δt或对采集到的液压油温度数据进行去噪等处理(例如,均值滤波等滤波方式)等方式来优化得出的液压油温度T随时间t变化的函数T(t),从而进一步精确计算出的警戒时刻tN,本发明对此不进行限定。
之后,控制器200可以根据目前所确定的函数T(t)预见目前的油温走势,并计算出液压油温度T达到警戒温度TN的警戒时刻tN(如图2所示)。例如,控制器200可以预先存储有警戒温度TN,该警戒温度TN可以根据实际情况进行设置,可以设置为液压油工作的期望或理想温度以外的某个数值(例如,理想工作温度为20°C-70°C,可以将警戒温度TN设置为80°C)。优选地,控制器200可以根据预先设置的程序,通过计算出的警戒时刻tN确定预警等级,并根据所确定的预警等级进行相应地温度控制操作。
根据本发明的一种实施方式,控制器200可以接收当前时刻tc(例如来自相关人员的人工输入或***中的计时等),并根据警戒时间tN-tc来确定预警等级,之后根据所确定的预警等级进行相应地温度控制操作,其中tN-tc即所述警戒时间。也就是说,通过当前时刻到警戒时刻tN的警戒时间(即给操作者留下的应急处理时间)的长度可以采取相应的温度控制措施,以避免超温状况的发生。
具体来说,控制器200可以将警戒时间tN-tc与预先存储的预警范围进行比较,并且根据比较结果来确定预警等级,以进行相应地温度控制操作。例如,当第一阈值≤警戒时间tN-tc≤第二阈值时,控制器200可以确定为一级预警,控制增加冷却风机的转速和/或减少作业强度;当警戒时间tN-tc<第一阈值时,控制器200可以确定为二级预警,停止作业并发出报警指令,其中所述第二阈值大于所述第一阈值,并且所述第一阈值和第二阈值可以根据实际情况来设置,本发明对此不进行限定。
举例来说,可以将采样时间间隔Δt设置为10分钟,将第一阈值和第二阈值分别设置为20分钟和50分钟。例如,当警戒时间tN-tc>50分钟时,控制器200可以确定此时尚不需要进行报警,继续采集液压油温度数据并根据上述过程更新液压油温度T随时间t变化的函数T(t),并计算出新的警戒时刻tN等执行上述温度控制过程;当20分钟≤警戒时间tN-tc≤50分钟时,控制器200可以确定为一级预警,此时通过控制增加冷却风机的转速和/或减少作业强度,例如控制冷却风机增大转速,或在风机已达到最大转速的情况下则减少作业量(例如,减少泵车的泵送排量)来降低***产生的热能;当警戒时间tN-tc<20分钟时,控制器200可以确定为二级预警,此时即将发生超温状况,控制器200可以控制停止作业(例如对于泵车马上停止泵送)并发出报警指令(例如可以将报警指令输出到蜂鸣器、指示灯、显示屏等具有警示功能的装置)提醒操作者采取必要的措施(例如提醒操作者采取反泵等措施,避免混凝土物料因为设备停机而凝结在输送管内造成报废损失)。根据本发明的实施方式,可以实现提前对液压油温度进行控制,并将液压油温度控制在理想温度区间。
根据另一种实施方式,控制器200还可以将警戒时间与采样时间间隔Δt之间的比值(即tN-tc/Δt)与预先存储的预警范围进行比较,并且根据比较结果来确定预警等级,以进行相应地温度控制操作,举例来说,可以将预警范围设置成与上述第一阈值或第二阈值相对应的值,例如将预警范围设置为2≤tN-tc/Δt≤5等,并且该预警范围可以根据实际情况来设置,本发明对此不进行限定。
上述预警范围以及警戒时间的比较方式仅是一种说明本发明的示例性实施方式,本领域技术人员可以根据实际情况或液压冷却***的配置来设置预警范围和选择比较方式,以根据实际工况或期望值来灵活地控制温度。
根据本发明的另一种实施方式,为了在当前时刻tc下更加精确地预见目前的油温走势,当前时刻tc为上述两个连续的采样时间间隔Δt的时间点中的最后一个时间点,这样通过上述过程所确定的函数T(t)反映的是当前一段时间内的油温情况,更为接近实际油温走势。
举例来说,假设在图2中时刻t3为当前时刻tc,控制器200可以通过采集时刻t1、t2、t3下的液压油温度数据来确定液压油温度T随时间t变化的函数T(t),其中时刻t3对应于两个连续的采样时间间隔Δt的时间点中的最后一个时间点(如图2所示),之后控制器200可以根据警戒时间tN-t3来确定上述预警等级,并进行上述温度控制操作。
图3是根据本发明的另一种实施方式的示例液压冷却***温度控制设备的示意图。根据本发明的另一种实施方式,如图3所示,该设备还可以包括报警装置300,与控制器200连接,用于根据所述报警指令进行报警操作。优选地,所述报警装置300包括显示屏、指示灯、蜂鸣器等具有指示作用的装置。
例如,报警装置300可以在显示屏上实时显示确定的预警等级(例如,一级预警或二级预警),来提醒相关人员。当报警装置300接收到来自控制200的报警指令,其可以开启指示灯和蜂鸣器来警示操作人员应当立即停止作业,避免误操作。根据上述实施方式,可以实现对液压冷却***温度控制的同时,又提高整个控制过程的安全性。
图4是根据本发明的一种实施方式的示例液压冷却***温度控制方法的流程图。如图4所示,该方法包括:
在步骤1001,以采样时间间隔Δt连续采集液压油温度数据;
在步骤1002,根据至少两个连续的所述采样时间间隔Δt的时间点采集到的液压油温度数据来确定液压油温度T随时间t变化的函数T(t);
在步骤1003,根据液压油温度T随时间t变化的函数T(t)来计算液压油温度T达到警戒温度TN的警戒时刻tN;以及
在步骤1004,根据所述警戒时刻tN进行相应地温度控制操作。
其中,所述液压油温度T随时间t变化的函数T(t)为T(t)=Ae-kt+B,即公式(1)。优选地,采样时间间隔Δt的范围可以为5-10分钟。
其中,在步骤1004,所述根据所述警戒时刻tN进行相应地温度控制操作,具体包括:根据所述警戒时刻tN来确定预警等级,并根据所确定的预警等级进行所述相应地温度控制操作。优选地,所述根据所述警戒时刻tN来确定预警等级包括:接收当前时刻tc,并根据警戒时间tN-tc来确定所述预警等级。
优选地,所述当前时刻tc对应于所述至少两个连续的所述采样时间间隔Δt的时间点中的最后一个时间点。
优选地,所述根据警戒时间tN-tc来确定所述预警等级并根据所确定的预警等级进行所述相应地温度控制操作,包括当第一阈值≤警戒时间tN-tc≤第二阈值时,确定为一级预警,增加冷却风机的转速和/或减少作业强度,以及当警戒时间tN-tc<第一阈值时,确定为二级预警,停止作业并发出报警指令,其中所述第二阈值大于第一阈值。
上述方法步骤中对于液压油温度T随时间t变化的函数T(t)的确定、采样时间间隔Δt的设置、预警范围、以及当前时刻tc等的选择和设置等的实施方式如上所述,在此不再赘述。
相应地,本发明还提供了一种根据本发明实施方式的液压冷却***温度控制设备的工程机械(未示出),该工程机械不但可以如上所述包括根据本发明实施方式的液压冷却***温度控制设备,而且该工程机械也可以采用上述液压冷却***温度控制方法进行上述温度控制操作。应当理解的是,该工程机械可以是任何需要冷却***的设备,例如泵车。
采用本发明提供的液压冷却***温度控制方法、设备以及工程机械,可以预先设定警戒温度TN(即不可接受的高温阈值),根据采集到液压油温度数据来确定液压油温度T随时间t变化的函数T(t),由此预见液压油的温度走势,从而可以估算出液压油温度T达到警戒温度TN的警戒时刻tN,以给操作者留下应急处理的时间,并且可以根据该时间的长短进行不同的温度控制操作,提前对液压油温度进行控制,可以将液压油温度控制在理想温度区间,保证工程机械(例如泵车)的安全运行并且降低由于设备过热而只能采取紧急措施(例如,停止设备运行)所带来的经济损失。
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。
Claims (15)
1.一种液压冷却***温度控制方法,其特征在于,该方法包括:
以采样时间间隔Δt连续采集液压油温度数据;
根据至少两个连续的所述采样时间间隔Δt的时间点采集到的液压油温度数据来确定液压油温度T随时间t变化的函数T(t);
根据所述液压油温度T随时间t变化的函数T(t)来计算液压油温度T达到警戒温度TN的警戒时刻tN;以及
根据所述警戒时刻tN进行相应地温度控制操作。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述液压油温度T随时间t变化的函数T(t)为T(t)=Ae-kt+B,A为暂态温度系数,k为时间常数,B为稳态温度系数。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述采样时间间隔Δt的范围为5-10分钟。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述警戒时刻tN进行相应地温度控制操作,具体包括:根据所述警戒时刻tN来确定预警等级,并根据所确定的预警等级进行所述相应地温度控制操作。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述根据所述警戒时刻tN来确定预警等级包括:接收当前时刻tc,并根据警戒时间tN-tc来确定所述预警等级。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述当前时刻tc对应于所述至少两个连续的所述采样时间间隔Δt的时间点中的最后一个时间点。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述根据警戒时间tN-tc来确定所述预警等级并根据所确定的预警等级进行所述相应地温度控制操作,包括当第一阈值≤警戒时间tN-tc≤第二阈值时,确定为一级预警,增加冷却风机的转速和/或减少作业强度,以及当警戒时间tN-tc<第一阈值时,确定为二级预警,停止作业并发出报警指令,其中所述第二阈值大于所述第一阈值。
8.一种液压冷却***温度控制设备,其特征在于,该设备包括:
采集装置,以采样时间间隔Δt连续采集液压油温度数据;
与所述采集装置连接的控制器,该控制器用于:根据至少两个连续的所述采样时间间隔Δt的时间点采集到的液压油温度数据来确定液压油温度T随时间t变化的函数T(t);根据所述液压油温度T随时间t变化的函数T(t)来计算液压油温度T达到警戒温度TN的警戒时刻tN;以及
根据所述警戒时刻tN进行相应地温度控制操作。
9.根据权利要求8所述的设备,其特征在于,所述液压油温度T随时间t变化的函数T(t)为T(t)=Ae-kt+B,A为暂态温度系数,k为时间常数,B为稳态温度系数。
10.根据权利要求8所述的设备,其特征在于,所述采样时间间隔Δt的范围为5-10分钟。
11.根据权利要求8所述的设备,其特征在于,所述根据所述警戒时刻tN进行相应地温度控制操作,具体包括:根据所述警戒时刻tN来确定预警等级,并根据所确定的预警等级进行所述相应地温度控制操作。
12.根据权利要求11所述的设备,其特征在于,所述根据所述警戒时刻tN来确定预警等级包括:接收当前时刻tc,并根据警戒时间tN-tc来确定所述预警等级。
13.根据权利要求12所述的设备,其特征在于,所述当前时刻tc对应于所述至少两个连续的所述采样时间间隔Δt的时间点中的最后一个时间点。
14.根据权利要求12所述的设备,其特征在于,所述根据警戒时间tN-tc来确定所述预警等级并根据所确定的预警等级进行所述相应地温度控制操作,包括当第一阈值≤警戒时间tN-tc≤第二阈值时,确定为一级预警,控制增加冷却风机的转速和/或减少作业强度,以及所述控制器当警戒时间tN-tc<第一阈值时,确定为二级预警,停止作业并发出报警指令,其中所述第二阈值大于所述第一阈值。
15.一种工程机械,其特征在于,该工程机械包括权利要求8-14中任一项所述的液压冷却***温度控制设备。
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