CN116044731A - 一种液压***压油泵控制***及方法 - Google Patents
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Abstract
一种液压***压油泵控制***及方法，包括打压设备，传感器，通用控制功能模块，人机交互装置；所述打压设备包括n台压油泵，分别编号为1#，2#……n#，打压设备连接通用控制功能模块，通用控制功能模块控制打压设备启停；n台泵按启泵优先级从高到低分为m+1组，分别为0级主泵组、1级备泵组、……m级备泵组。所述通用控制功能模块用于对打压设备中n台压油泵进行自动控制，通用控制功能模块连接人机交互装置。本发明***可灵活扩展；当控制***技术改造时，可灵活改变主泵组、各级备泵组和全泵站压油泵台数，不需要大规模改动或重新设计编写控制程序，只需要通过人机交互装置修改控制参数即可，大大节省人力物力财力。
Description
技术领域
本发明属于水轮发电机组调速器液压***控制领域，具体涉及一种液压***压油泵控制***及方法。
背景技术
水轮发电机组调速器调节导叶开度、机组功率和频率，需要调速器液压***提供长效稳定并压力、温度、压力油颗粒物含量等各方面指标达标的压力油源去操作导叶开度执行机构，当水轮发电机组调速器液压***泵站技术改造时，改变主泵组、各级备泵组以及全泵站压油泵台数，必须重新编写或大规模改动控制程序，技术改造程序修改需要消耗大量的人力物力财力。而目前尚未公开一种可移植的、通用的、模块化、可灵活扩展、改变主泵组、各级备泵组和全泵站压油泵台数以及启停控制参数，但不须大规模改动或重新设计编写控制程序的调速器液压***压油泵控制***及方法。
发明内容
本发明提供一种液压***压油泵控制***及方法，本发明方法是一种可移植的、通用的、模块化的泵控制方法，可灵活扩展；当控制***技术改造时，可灵活改变主泵组、各级备泵组和全泵站压油泵台数，不需要大规模改动或重新设计编写控制程序，只需要通过人机交互装置修改控制参数即可，大大节省人力物力财力。
本发明采取的技术方案为：
一种液压***压油泵控制***，包括打压设备，传感器，通用控制功能模块，人机交互装置；
所述打压设备用于将无压容器中无压油液打压至压力容器；
所述打压设备包括n台压油泵，分别编号为1#，2#……n#，打压设备连接通用控制功能模块，通用控制功能模块控制打压设备启停；n台泵按启泵优先级从高到低分为m+1组，分别为0级主泵组、1级备泵组、……m级备泵组(m为自然数)。
所述传感器为多个，分别安装在压力容器，无压容器、打压设备上，用于采集压力容器压力，以及打压设备的泵运行状态、泵故障状态、泵手自动状态、泵的运行次数、泵的运行时间，多个传感器均连接通用控制功能模块；
所述通用控制功能模块用于对打压设备中n台压油泵进行自动控制，通用控制功能模块连接人机交互装置。
所述压力容器通过第一管路连接打压设备，打压设备通过第二管路连接无压容器。
多个传感器通过电气回路连接通用控制功能模块，多个传感器用于采集压力容器压力、管路***压力、打压设备的泵运行状态、泵故障状态、泵手自动状态、泵的运行次数、泵的运行时间，并通过电气回路传输给通用控制功能模块。
通用控制功能模块，通过通讯回路接受人机交互装置设置的液压***控制参数：启停参数、泵站参数、轮换参数，并根据通过电气回路接收到的传感器采集的液压***状态信号：压力容器压力P’、管路***压力P，和所有泵多种工况因素状态信号：打压设备的泵运行状态、泵故障状态、泵手自动状态、泵的运行次数、泵的运行时间等，采用一种液压***压油泵控制方法进行逻辑处理后，通过电气回路，对打压设备中n台压油泵进行自动控制，同时将液压***状态参数信息通过通讯回路传输给人机交互装置。
启停参数包括：0级主泵组启动压力P0、1级备泵组启动压力P1、1级备泵组停止压力P1’……m级备泵组启动压力Pm等(m为自然数),0级主泵组停止压力P0’、1级备泵组停止压力P1’、1级备泵组停止压力P1’……m级备泵组停止压力Pm’等(m为自然数)。其中，P0’>P0>P1>P2>……>Pm，P1’>P1，……，Pm’>Pm。
泵站参数包括：液压***泵总数N，主泵组的泵台数N0、1级备泵组的泵台数N1……m级备泵组的泵台数Nm。
轮换参数包括：泵的故障状态权重值a；泵的手自动状态权重值b；泵的运行次数的权重值c；泵的运行时间的权重值d；泵的运行状态权重值e等。
所述人机交互装置，与通用控制功能模块进行通讯。将用户通过人机交互装置设置的液压***控制参数：启停参数、泵站参数、轮换参数传送给通用控制功能模块，同时人机交互装置采集通用控制功能模块发送的液压***状态参数信息，进行图形化展示。
所述液压***状态参数信息包括轮换序列、压力容器压力、管路***压力、打压设备的泵运行状态、泵故障状态、泵手自动状态、泵的运行次数、泵的运行时间。
电气回路，连接传感器和通用控制功能模块，打压设备和通用控制功能模块，实现状态信号、控制信号的传输。
通讯回路，连接通用控制功能模块和人机交互装置，实现液压***控制参数、状态信息的传输。
通用控制功能模块的功能结构包括启泵数量计算模块、轮换排序模块、启停泵控制模块；
启泵数量计算模块根据液压***控制参数：启停参数、泵站参数，以及液压***状态信号：压力容器压力P’、管路***压力P，采用启泵数量计算方法，输出启泵数量x给启停泵控制模块。
轮换排序模块，根据液压***控制参数：轮换参数，以及液压***所有泵多种工况因素状态信号：打压设备的泵运行状态、泵故障状态、泵手自动状态、泵的运行次数、泵的运行时间等，采用优先级轮换排序方法，输出轮换序列给启停泵控制模块。轮换序列是一种泵号序列数组，按照泵号对应的压油泵优先级由高到低的顺序依次排列。
启停泵控制模块，接收启泵数量计算模块输出的启泵数量x，轮换排序模块输出的轮换序列等信息，并根据液压***所有泵多种工况因素状态信号：打压设备的泵运行状态，采用启停泵控制方法，输出压油泵启停控制信号给打压设备。
一种液压***压油泵控制方法，包括启泵数量计算方法、优先级轮换排序方法和启停泵控制方法；
第1步：启泵数量计算模块初始化，中间辅助控制变量i0＝i1＝……＝im＝0，x＝0，进入第2步。第1步中涉及的各个参数表示的含义：i0、i1……im为中间辅助控制变量，im用以标记m级备泵组的泵台数Nm是否已参加启泵数量x的加减计算，若im＝1，则Nm已加入启泵数量x；若im＝0，则Nm已从启泵数量x中减去。
第2步：采集参数P、P0、P0’、P1、P1’……Pm、Pm’、N、N0、N1……Nm，进入第3步。第2步中涉及的各个参数表示的含义：0级主泵组启动压力P0、1级备泵组启动压力P1、1级备泵组停止压力P1’……m级备泵组启动压力Pm等(m为自然数),0级主泵组停止压力P0’、1级备泵组停止压力P1’、1级备泵组停止压力P1’……m级备泵组停止压力Pm’等(m为自然数)。其中，P0’>P0>P1>P2>……>Pm，P1’>P1，……，Pn’>Pn。
第3步：启泵数量计算模块检测是否P<P0且i0＝0，若是，x＝x+N0，i0＝1，进入第4步；若否，进入第4步。
第4步：启泵数量计算模块检测是否P>P0’且i0＝1，若是，x＝x-N0，i0＝0，进入第5步；若否，进入第5步。
第5步：启泵数量计算模块检测是否P<P1且i1＝0，若是，x＝x+N1，i1＝1，进入第6步；若否，进入第6步。
第6步：启泵数量计算模块检测是否P>P1’且i1＝1，若是，x＝x-N1，i1＝0，进入第7步；若否，进入第7步。
……
第2m+3步、启泵数量计算模块检测是否P<Pm且im＝0，若是，x＝x+Nm，im＝1，进入第2m+4步；若否，进入第2m+4步。
第2m+4步、启泵数量计算模块检测是否P>Pm’且im＝1，若是，x＝x-Nm，im＝0，进入第2m+5步；若否，进入第2m+5步。
第2m+5步、启泵数量计算模块输出x，返回第2步。
启泵数量计算方法具体包括共计2m+5步。
当m＝0时，即控制***只有主泵组且无1至m级备泵组时，启泵数量计算方法具体包括共计5步，第2m+3步即是第3步，第2m+4步即是第4步，第2m+5步即是第5步；
当m＝1时，即控制***只有主泵组、1级备泵组且无2至m级备泵组时，启泵数量计算方法具体包括共计7步，第2m+3步即是第5步，第2m+4步即是第6步，第2m+5步即是第7步；
当m＝2时，即控制***只有主泵组、1级备泵组、2级备泵组且无3至m级备泵组时，启泵数量计算方法具体包括共计9步，第2m+3步即是第7步，第2m+4步即是第8步，第2m+5步即是第9步；
以此类推。
上述方法中管路***压力P也可用压力容器压力P’替代。
优先级轮换排序方法，包括如下步骤：
步骤1：轮换排序模块采集液压***压油泵总数N。
步骤2：轮换排序模块采集所有泵的多种工况因素状态信号，计算并确定所有泵的各种工况值。
步骤3：轮换排序模块采集所有泵多种工况因素的权重值。
步骤4：轮换排序模块根据所有泵的各种工况因素对应的工况值、以及对应的权重值，计算每台泵的优先级得分。
步骤5：轮换排序模块根据每台泵的优先级得分，对***中的所有泵进行优先级排序，按照泵的优先级由高到低，得到对应泵号序列数组；
步骤6：轮换排序模块输出泵号序列数组。
步骤7：轮换排序模块检测所有泵的运行状态，如果有泵停止运行，返回步骤2。
所述步骤2中，多种工况因素包括：泵的运行状态、泵故障状态、泵手自动状态，泵的运行次数，泵的运行时间。本发明步骤以此五个工况因素为例，实际应用时可以根据实际应用情况对工况因素进行扩充。
根据多种工况因素，所有泵的各种工况值确定方式如下：
在所有泵中，若泵为运行状态，该工况值V取值为1；若泵为非运行状态，该工况值V取值为0。设n号泵的该工况值为Vn。其中N≧n≧1。
在所有泵中，若泵为非故障状态，该工况值X取值为1；若泵不能正常工作，该工况值X取值为0。设n号泵的该工况值为Xn。其中N≧n≧1。
在所有泵中，若泵的手自动状态为“自动”时，该状态工况值Y取值为1；若泵的手自动状态为“手动”时，该状态工况值Y取值为0。这样取值的原因是泵的手自动状态设置为“自动”优先级高于设置为“手动”。设n号泵的该工况值为Yn。其中N≧n≧1。
在所有泵中，可根据泵运行状态，对泵的运行状态上升沿个数进行计数得到泵的运行次数，并对泵的运行次数进行排序，次数由高到低对应的泵次数工况值Z依次取值为1，2…n…N-1，N。其中N≧n≧1。设n号泵的次数工况值为Zn。
在所有泵中，可根据泵运行状态，对泵的运行状态累计持续时间进行计时得到泵的运行时间，并对泵的运行时间进行排序，时间由长到短对应的泵次数工况值U依次取值为1，2…n…N-1，N。其中N≧n≧1。设n号泵的次数工况值为Un。
所述步骤3中，采集设定泵的故障状态权重值a；泵的手自动状态权重值b；泵的运行次数的权重值c；泵的运行时间的权重值d；泵的运行状态权重值e。
用户根据自身需求，设定各种工况因素对应的权重值，通常为工况因素越重要，影响越大，权重越大。通常为保证功能正常，必选工况因素有泵的运行状态、泵故障状态、泵手自动状态，且e>a>b。若仅按照泵的运行次数控制启停，则e>a>b>c>d＝0；若仅按照泵的运行时间控制启停，则e>a>b>d>c＝0；若同时根据泵的运行次数和运行时间且优先按照泵的运行次数控制启停，则e>a>b>c>d>0；若同时根据泵的运行次数和运行时间且优先按照泵的运行时间控制启停，则e>a>b>d>c>0。
所述步骤4中，分别计算每台泵的优先级得分M＝aX+bY+cZ+dU+eV；则n号泵的优先级得分Mn＝aXn+bYn+cZn+dUn+eVn。
所述步骤5中，根据Mn的大小进行泵的优先级排序，n号泵的优先级得分Mn越大，优先级越高，其泵号n排在队列的位置越靠前，设Mn1≧Mn2≧……≧MnN-1≧MnN,则按照泵的优先级由高到低，对应泵号序列下：{n1，n2，……，nN-1，nN},记作数组team[N]。
所述步骤6中，输出泵号序列：{n1，n2，……，nN-1，nN}，即数组team[N]。
启停泵控制方法，包括如下步骤：
1、启停泵控制模块12采集泵号序列team[N]、x和泵的运行状态，进入步骤2。
2、在泵号为team[N]中前x个元素的所有泵中，启动所有处于非运行态的泵。用类C语言形式表达即：
for(j＝0，j<x,j++)
{
if(team[j]号泵处于非运行态)启动team[j]号泵；
}
然后进入步骤3。
3、排除泵号为team[N]前x个元素的泵后，在剩余的所有泵中，停止所有处于运行态的泵。用类C语言形式表达即：
for(j＝x，j<N,j++)
{
if(team[j]号泵处于运行态)停止team[j]号泵；
}
然后返回步骤1。
上述方法中，j为中间控制变量，为自然数。
本发明一种液压***压油泵控制***及方法，技术效果如下：
1)采用本发明一种液压***压油泵控制***及方法，可以解决当水轮发电机组调速器液压***泵站技术改造时，改变0级主泵组、各级备泵组以及全泵站压油泵台数，改变0级主泵组、各级备泵组的启停压力，改变各种工况因素对应的权重值时，必须重新编写或大规模改动控制程序的问题。该方法是一种可移植的、通用的、模块化的泵控制方法，可灵活扩展，当控制***技术改造时，可灵活改变0级主泵组、各级备泵组和全泵站压油泵台数，灵活改变0级主泵组、各级备泵组的启停压力，改变各种工况因素对应的权重值时，不需要大规模改动或重新设计编写控制程序的调速器液压***压油泵控制功能模块和控制方法，只需要通过人机交互装置修改控制参数即可，大大节省人力物力财力。
2)本发明一种液压***压油泵控制方法，其算法具有很广泛的适用性。启停参数、泵站参数、轮换参数可以根据实际需要灵活设置，无限制条件。
3)本发明的启泵数量计算模块采用启泵数量计算方法，本发明的轮换排序模块采用优先级轮换排序方法，实现了模块化编程，本发明的启停泵控制模块采用启停泵控制方法，实现了模块化编程。实现模块化编程后，单个控制功能模块程序简单高效，执行语句较少，内存占用率低，执行周期短，效率更高。实现模块化编程后，各模块功能相对独立稳定，不易受其他程序相互耦合影响，程序易读易维护，程序运行不容易出错飞逸。实现模块化编程后，可化繁为简，将复杂难实现的功能拆解成简单易实现的子功能方便设计扩展和衍生。
附图说明
图1是本发明一种液压***压油泵控制***结构示意图。
图2是本发明的通用控制功能模块结构示意图。
图3是本发明的启泵数量计算方法流程示意图。
图4是本发明的优先级轮换排序方法流程示意图。
图5是本发明的启停泵控制方法流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种液压***压油泵控制***，设计有多台压油泵作为打压设备，其包括压力容器1，无压容器2，管路3，打压设备4，传感器5，通用控制功能模块6，人机交互装置7，电气回路8，通迅回路9。
压力容器1为有压油罐，存储有压油液，等待打压设备4将无压容器2中无压油液打压至压力容器1。
无压容器2为无压油罐，存储无压油液。
压力容器1通过第一管路3连接打压设备4，打压设备4通过第二管路连接无压容器2。
打压设备4为n台压油泵，分别编号为1#，2#……n#，通过电气回路8接受通用控制功能模块6启停控制。
传感器5采集液压***中压力容器1，无压容器2，管路，打压设备4的物理量参数或状态信号，如压力容器1压力、管路3***压力、打压设备4的泵运行状态、泵故障状态、泵手自动状态、泵的运行次数、泵的运行时间等，并将其通过电气回路8传输给通用控制功能模块6。
传感器5，测量压力采用品牌为KELLER，型号为PA.23SY/100bar/81594.55的压力变送器；测量打压设备4的泵运行状态，可采用动力回路接触器辅助接点，测量泵手自动状态可采用手自动切换把手辅助接点，测量泵的运行次数可采用计数装置，测量泵的运行时间可采用计时器，测量泵故障状态通常采用泵内置传感器等常规技术手段。
所述通用控制功能模块6，通过通讯回路9，接受人机交互装置7设置的液压***控制参数：启停参数、泵站参数、轮换参数，并根据通过电气回路8接收到的传感器5采集的液压***状态信号：压力容器1压力P’、管路3***压力P，和所有泵多种工况因素状态信号：打压设备4的泵运行状态、泵故障状态、泵手自动状态、泵的运行次数、泵的运行时间等，采用一种液压***压油泵控制方法进行逻辑处理后，通过电气回路8，对打压设备4中n台压油泵进行自动控制，同时将液压***状态参数信息通过通讯回路9传输给人机交互装置7。
通用控制功能模块6，采用品牌为Schneider，型号为140CPU67160的PLC控制器。
启停参数包括：0级主泵组启动压力P0、1级备泵组启动压力P1、1级备泵组停止压力P1’……m级备泵组启动压力Pm等(m为自然数),0级主泵组停止压力P0’、1级备泵组停止压力P1’、1级备泵组停止压力P1’……m级备泵组停止压力Pm’等(m为自然数)。其中，P0’>P0>P1>P2>……>Pm，P1’>P1，……，Pm’>Pm。
泵站参数包括：液压***泵总数N，主泵组的泵台数N0、1级备泵组的泵台数N1……m级备泵组的泵台数Nm。
轮换参数包括：泵的故障状态权重值a；泵的手自动状态权重值b；泵的运行次数的权重值c；泵的运行时间的权重值d；泵的运行状态权重值e等。
人机交互装置7，与通用控制功能模块6进行通讯。将用户通过人机交互装置7设置的液压***控制参数：启停参数、泵站参数、轮换参数传送给通用控制功能模块6，同时人机交互装置7采集通用控制功能模块6发送的液压***状态参数信息，包括轮换序列，进行图形化展示。
人机交互装置7，采用品牌为Schneider，型号为XBTGT7340的触摸屏。
电气回路8，连接传感器5和通用控制功能模块6，打压设备4和通用控制功能模块6，实现状态信号、控制信号的传输。
通讯回路9，连接通用控制功能模块6和人机交互装置7，实现液压***控制参数、状态信息的传输。
通用控制功能模块6的功能结构由启泵数量计算模块10、轮换排序模块11、启停泵控制模块12组成。
启泵数量计算模块10根据液压***控制参数：启停参数、泵站参数，以及液压***状态信号：压力容器1压力P’、管路3***压力P等，采用启泵数量计算方法，输出启泵数量x给启停泵控制模块12。
轮换排序模块11根据液压***控制参数：轮换参数，以及液压***所有泵多种工况因素状态信号：打压设备4的泵运行状态、泵故障状态、泵手自动状态、泵的运行次数、泵的运行时间等，采用优先级轮换排序方法，输出轮换序列给启停泵控制模块12。轮换序列是一种泵号序列数组，按照泵号对应的压油泵优先级由高到低的顺序依次排列。
启停泵控制模块12接收启泵数量计算模块10输出的启泵数量x，轮换排序模块11输出的轮换序列等信息，并根据液压***所有泵多种工况因素状态信号：打压设备4的泵运行状态，采用启停泵控制方法，输出压油泵启停控制信号给打压设备4。
一种液压***压油泵通用控制方法，包括启泵数量计算方法、优先级轮换排序方法和启停泵控制方法；
启泵数量计算方法的详细步骤如下：
第1步：启泵数量计算模块10初始化，中间辅助控制变量i0＝i1＝……＝im＝0，x＝0，进入第2步。第1步中涉及的各个参数表示的含义：i0、i1……im为中间辅助控制变量，im用以标记m级备泵组的泵台数Nm是否已参加启泵数量x的加减计算，若im＝1，则Nm已加入启泵数量x；若im＝0，则Nm已从启泵数量x中减去。
第2步：采集参数P、P0、P0’、P1、P1’……Pm、Pm’、N、N0、N1……Nm，进入第3步。第2步中涉及的各个参数表示的含义：0级主泵组启动压力P0、1级备泵组启动压力P1、1级备泵组停止压力P1’……m级备泵组启动压力Pm等(m为自然数),0级主泵组停止压力P0’、1级备泵组停止压力P1’、1级备泵组停止压力P1’……m级备泵组停止压力Pm’等(m为自然数)。其中，P0’>P0>P1>P2>……>Pm，P1’>P1，……，Pn’>Pn。
第3步：启泵数量计算模块10检测是否P<P0且i0＝0，若是，x＝x+N0，i0＝1，进入第4步；若否，进入第4步。
第4步：启泵数量计算模块10检测是否P>P0’且i0＝1，若是，x＝x-N0，i0＝0，进入第5步；若否，进入第5步。
第5步：启泵数量计算模块10检测是否P<P1且i1＝0，若是，x＝x+N1，i1＝1，进入第6步；若否，进入第6步。
第6步：启泵数量计算模块10检测是否P>P1’且i1＝1，若是，x＝x-N1，i1＝0，进入第7步；若否，进入第7步。
……
第2m+3步、启泵数量计算模块10检测是否P<Pm且im＝0，若是，x＝x+Nm，im＝1，进入第2m+4步；若否，进入第2m+4步。
第2m+4步、启泵数量计算模块10检测是否P>Pm’且im＝1，若是，x＝x-Nm，im＝0，进入第2m+5步；若否，进入第2m+5步。
第2m+5步、启泵数量计算模块10输出x，返回第2步。
启泵数量计算方法具体包括共计2m+5步。
当m＝0时，即控制***只有主泵组且无1至m级备泵组时，启泵数量计算方法具体包括共计5步，第2m+3步即是第3步，第2m+4步即是第4步，第2m+5步即是第5步；
当m＝1时，即控制***只有主泵组、1级备泵组且无2至m级备泵组时，启泵数量计算方法具体包括共计7步，第2m+3步即是第5步，第2m+4步即是第6步，第2m+5步即是第7步；
当m＝2时，即控制***只有主泵组、1级备泵组、2级备泵组且无3至m级备泵组时，启泵数量计算方法具体包括共计9步，第2m+3步即是第7步，第2m+4步即是第8步，第2m+5步即是第9步；
以此类推。
本方法中管路3***压力P也可用压力容器1压力P’替代。
优先级轮换排序方法的详细步骤如下：
步骤1：轮换排序模块11采集液压***压油泵总数N。
步骤2：轮换排序模块11采集所有泵的多种工况因素状态信号，计算并确定所有泵的各种工况值。
步骤3：轮换排序模块11采集所有泵多种工况因素的权重值。
步骤4：轮换排序模块11根据所有泵的各种工况因素对应的工况值、以及对应的权重值，计算每台泵的优先级得分。
步骤5：轮换排序模块11根据每台泵的优先级得分，对***中的所有泵进行优先级排序，按照泵的优先级由高到低，得到对应泵号序列数组；
步骤6：轮换排序模块11输出泵号序列数组。
步骤7：轮换排序模块11检测所有泵的运行状态，如果有泵停止运行，返回步骤2。
所述步骤2中，多种工况因素包括：泵的运行状态、泵故障状态、泵手自动状态，泵的运行次数，泵的运行时间。本发明步骤以此五个工况因素为例，实际应用时可以根据实际应用情况对工况因素进行扩充。
根据多种工况因素，所有泵的各种工况值确定方式如下：
在所有泵中，若泵为运行状态，该工况值V取值为1；若泵为非运行状态，该工况值V取值为0。设n号泵的该工况值为Vn。其中N≧n≧1。
在所有泵中，若泵为非故障状态，该工况值X取值为1；若泵不能正常工作，该工况值X取值为0。设n号泵的该工况值为Xn。其中N≧n≧1。
在所有泵中，若泵的手自动状态为“自动”时，该状态工况值Y取值为1；若泵的手自动状态为“手动”时，该状态工况值Y取值为0。这样取值的原因是泵的手自动状态设置为“自动”优先级高于设置为“手动”。设n号泵的该工况值为Yn。其中N≧n≧1。
在所有泵中，可根据泵运行状态，对泵的运行状态上升沿个数进行计数得到泵的运行次数，并对泵的运行次数进行排序，次数由高到低对应的泵次数工况值Z依次取值为1，2…n…N-1，N。其中N≧n≧1。设n号泵的次数工况值为Zn。
在所有泵中，可根据泵运行状态，对泵的运行状态累计持续时间进行计时得到泵的运行时间，并对泵的运行时间进行排序，时间由长到短对应的泵次数工况值U依次取值为1，2…n…N-1，N。其中N≧n≧1。设n号泵的次数工况值为Un。
所述步骤3中，采集设定泵的故障状态权重值a；泵的手自动状态权重值b；泵的运行次数的权重值c；泵的运行时间的权重值d；泵的运行状态权重值e。
用户根据自身需求，设定各种工况因素对应的权重值，通常为工况因素越重要，影响越大，权重越大。通常为保证功能正常，必选工况因素有泵的运行状态、泵故障状态、泵手自动状态，且e>a>b。若仅按照泵的运行次数控制启停，则e>a>b>c>d＝0；若仅按照泵的运行时间控制启停，则e>a>b>d>c＝0；若同时根据泵的运行次数和运行时间且优先按照泵的运行次数控制启停，则e>a>b>c>d>0；若同时根据泵的运行次数和运行时间且优先按照泵的运行时间控制启停，则e>a>b>d>c>0。
所述步骤4中，分别计算每台泵的优先级得分M＝aX+bY+cZ+dU+eV；则n号泵的优先级得分Mn＝aXn+bYn+cZn+dUn+eVn。
所述步骤5中，根据Mn的大小进行泵的优先级排序，n号泵的优先级得分Mn越大，优先级越高，其泵号n排在队列的位置越靠前，设Mn1≧Mn2≧……≧MnN-1≧MnN,则按照泵的优先级由高到低，对应泵号序列下：{n1，n2，……，nN-1，nN},记作数组team[N]。
所述步骤6中，输出泵号序列：{n1，n2，……，nN-1，nN}，即数组team[N]。
启停泵控制方法的详细步骤如下：
1、启停泵控制模块12采集泵号序列team[N]、x和泵的运行状态，进入步骤2。
2、在泵号为team[N]中前x个元素的所有泵中，启动所有处于非运行态的泵。用类C语言形式表达即：
for(j＝0，j<x,j++)
{
if(team[j]号泵处于非运行态)启动team[j]号泵；
}
然后进入步骤3。
3、排除泵号为team[N]前x个元素的泵后，在剩余的所有泵中，停止所有处于运行态的泵。用类C语言形式表达即：
for(j＝x，j<N,j++)
{
if(team[j]号泵处于运行态)停止team[j]号泵；
}
然后返回步骤1。
本方法中，j为中间控制变量，为自然数。
Claims (10)
1.一种液压***压油泵控制***，包括打压设备(4)，传感器(5)，通用控制功能模块(6)，人机交互装置(7)，其特征在于：
所述打压设备(4)用于将无压容器(2)中无压油液打压至压力容器(1)；
所述打压设备(4)包括n台压油泵，分别编号为1#，2#……n#，打压设备(4)连接通用控制功能模块(6)，通用控制功能模块(6)控制打压设备(4)启停；n台泵按启泵优先级从高到低分为m+1组，分别为0级主泵组、1级备泵组、……m级备泵组，m为自然数；
所述传感器(5)为多个，分别安装在压力容器(1)，无压容器(2)、打压设备(4)上，用于采集压力容器(1)压力，以及打压设备(4)的泵运行状态、泵故障状态、泵手自动状态、泵的运行次数、泵的运行时间，多个传感器(5)均连接通用控制功能模块(6)；
所述通用控制功能模块(6)用于对打压设备(4)中n台压油泵进行自动控制，通用控制功能模块(6)连接人机交互装置(7)。
2.根据权利要求1所述一种液压***压油泵控制***，其特征在于：
通用控制功能模块(6)，通过通讯回路(9)接受人机交互装置(7)设置的液压***控制参数：启停参数、泵站参数、轮换参数，并根据通过电气回路8接收到的传感器5采集的液压***状态信号：压力容器(1)压力P’、管路***压力P，和所有泵多种工况因素状态信号：打压设备(4)的泵运行状态、泵故障状态、泵手自动状态、泵的运行次数、泵的运行时间等，进行逻辑处理后，通过电气回路(8)，对打压设备(4)中n台压油泵进行自动控制，同时将液压***状态参数信息通过通讯回路(9)传输给人机交互装置(7)。
3.根据权利要求2所述一种液压***压油泵控制***，其特征在于：
启停参数包括：0级主泵组启动压力P0、1级备泵组启动压力P1、1级备泵组停止压力P1’……m级备泵组启动压力Pm，m为自然数,0级主泵组停止压力P0’、1级备泵组停止压力P1’、1级备泵组停止压力P1’……m级备泵组停止压力Pm’；其中，P0’>P0>P1>P2>……>Pm，P1’>P1，……，Pm’>Pm；
泵站参数包括：液压***泵总数N，主泵组的泵台数N0、1级备泵组的泵台数N1……m级备泵组的泵台数Nm；
轮换参数包括：泵的故障状态权重值a；泵的手自动状态权重值b；泵的运行次数的权重值c；泵的运行时间的权重值d；泵的运行状态权重值e。
4.根据权利要求1所述一种液压***压油泵控制***，其特征在于：
通用控制功能模块(6)包括启泵数量计算模块(10)、轮换排序模块(11)、启停泵控制模块(12)；
启泵数量计算模块(10)根据液压***控制参数：启停参数、泵站参数，以及液压***状态信号：压力容器(1)压力P’、管路***压力P，采用启泵数量计算方法，输出启泵数量x给启停泵控制模块(12)；
轮换排序模块(11)，根据液压***控制参数：轮换参数，以及液压***所有泵多种工况因素状态信号：打压设备(4)的泵运行状态、泵故障状态、泵手自动状态、泵的运行次数、泵的运行时间等，采用优先级轮换排序方法，输出轮换序列给启停泵控制模块(12)；
启停泵控制模块(12)，接收启泵数量计算模块(10)输出的启泵数量x，轮换排序模块(11)输出的轮换序列等信息，并根据液压***所有泵多种工况因素状态信号：打压设备(4)的泵运行状态，采用启停泵控制方法，输出压油泵启停控制信号给打压设备(4)。
5.一种压油泵启泵数量计算方法，其特征在于包括以下步骤：
第1步：启泵数量计算模块(10)初始化，中间辅助控制变量i0＝i1＝……＝im＝0，x＝0，进入第2步；第1步中涉及的各个参数表示的含义：i0、i1……im为中间辅助控制变量，im用以标记m级备泵组的泵台数Nm是否已参加启泵数量x的加减计算，若im＝1，则Nm已加入启泵数量x；若im＝0，则Nm已从启泵数量x中减去；
第2步：采集参数P、P0、P0’、P1、P1’……Pm、Pm’、N、N0、N1……Nm，进入第3步；第2步中涉及的各个参数表示的含义：0级主泵组启动压力P0、1级备泵组启动压力P1、1级备泵组停止压力P1’……m级备泵组启动压力Pm等,0级主泵组停止压力P0’、1级备泵组停止压力P1’、1级备泵组停止压力P1’……m级备泵组停止压力Pm’等；其中，P0’>P0>P1>P2>……>Pm，P1’>P1，……，Pn’>Pn；
第3步：启泵数量计算模块(10)检测是否P<P0且i0＝0，若是，x＝x+N0，i0＝1，进入第4步；若否，进入第4步；
第4步：启泵数量计算模块(10)检测是否P>P0’且i0＝1，若是，x＝x-N0，i0＝0，进入第5步；若否，进入第5步；
第5步：启泵数量计算模块(10)检测是否P<P1且i1＝0，若是，x＝x+N1，i1＝1，进入第6步；若否，进入第6步；
第6步：启泵数量计算模块(10)检测是否P>P1’且i1＝1，若是，x＝x-N1，i1＝0，进入第7步；若否，进入第7步；
……
第2m+3步、启泵数量计算模块(10)检测是否P<Pm且im＝0，若是，x＝x+Nm，im＝1，进入第2m+4步；若否，进入第2m+4步；
第2m+4步、启泵数量计算模块(10)检测是否P>Pm’且im＝1，若是，x＝x-Nm，im＝0，进入第2m+5步；若否，进入第2m+5步；
第2m+5步、启泵数量计算模块(10)输出x，返回第2步。
6.根据权利要求5所述一种压油泵启泵数量计算方法，其特征在于：
当m＝0时，即控制***只有主泵组且无1至m级备泵组时，启泵数量计算方法具体包括共计5步，第2m+3步即是第3步，第2m+4步即是第4步，第2m+5步即是第5步；
当m＝1时，即控制***只有主泵组、1级备泵组且无2至m级备泵组时，启泵数量计算方法具体包括共计7步，第2m+3步即是第5步，第2m+4步即是第6步，第2m+5步即是第7步；
当m＝2时，即控制***只有主泵组、1级备泵组、2级备泵组且无3至m级备泵组时，启泵数量计算方法具体包括共计9步，第2m+3步即是第7步，第2m+4步即是第8步，第2m+5步即是第9步。
7.一种压油泵优先级轮换排序方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：轮换排序模块(11)采集液压***压油泵总数N；
步骤2：轮换排序模块(11)采集所有泵的多种工况因素状态信号，计算并确定所有泵的各种工况值；
步骤3：轮换排序模块(11)采集所有泵多种工况因素的权重值；
步骤4：轮换排序模块(11)根据所有泵的各种工况因素对应的工况值、以及对应的权重值，计算每台泵的优先级得分；
步骤5：轮换排序模块(11)根据每台泵的优先级得分，对***中的所有泵进行优先级排序，按照泵的优先级由高到低，得到对应泵号序列数组；
步骤6：轮换排序模块(11)输出泵号序列数组；
步骤7：轮换排序模块(11)检测所有泵的运行状态，如果有泵停止运行，返回步骤2。
8.根据权利要求7所述一种压油泵优先级轮换排序方法，其特征在于：
所述步骤2中，多种工况因素包括：泵的运行状态、泵故障状态、泵手自动状态，泵的运行次数，泵的运行时间；
根据多种工况因素，所有泵的各种工况值确定方式如下：
在所有泵中，若泵为运行状态，该工况值V取值为1；若泵为非运行状态，该工况值V取值为0；设n号泵的该工况值为Vn；其中N≧n≧1；
在所有泵中，若泵为非故障状态，该工况值X取值为1；若泵不能正常工作，该工况值X取值为0；设n号泵的该工况值为Xn；其中N≧n≧1；
在所有泵中，若泵的手自动状态为“自动”时，该状态工况值Y取值为1；若泵的手自动状态为“手动”时，该状态工况值Y取值为0；这样取值的原因是泵的手自动状态设置为“自动”优先级高于设置为“手动”；设n号泵的该工况值为Yn；其中N≧n≧1；
在所有泵中，可根据泵运行状态，对泵的运行状态上升沿个数进行计数得到泵的运行次数，并对泵的运行次数进行排序，次数由高到低对应的泵次数工况值Z依次取值为1，2…n…N-1，N；其中N≧n≧1；设n号泵的次数工况值为Zn；
在所有泵中，可根据泵运行状态，对泵的运行状态累计持续时间进行计时得到泵的运行时间，并对泵的运行时间进行排序，时间由长到短对应的泵次数工况值U依次取值为1，2…n…N-1，N；其中N≧n≧1；设n号泵的次数工况值为Un。
9.根据权利要求7所述一种压油泵优先级轮换排序方法，其特征在于：
所述步骤3中，采集设定泵的故障状态权重值a；泵的手自动状态权重值b；泵的运行次数的权重值c；泵的运行时间的权重值d；泵的运行状态权重值e；
用户根据自身需求，设定各种工况因素对应的权重值，工况因素越重要，影响越大，权重越大；为保证功能正常，必选工况因素有泵的运行状态、泵故障状态、泵手自动状态，且e>a>b；若仅按照泵的运行次数控制启停，则e>a>b>c>d＝0；若仅按照泵的运行时间控制启停，则e>a>b>d>c＝0；若同时根据泵的运行次数和运行时间且优先按照泵的运行次数控制启停，则e>a>b>c>d>0；若同时根据泵的运行次数和运行时间且优先按照泵的运行时间控制启停，则e>a>b>d>c>0。
10.根据权利要求7所述一种压油泵优先级轮换排序方法，其特征在于：
所述步骤4中，分别计算每台泵的优先级得分M＝aX+bY+cZ+dU+eV；则n号泵的优先级得分Mn＝aXn+bYn+cZn+dUn+eVn；
所述步骤5中，根据Mn的大小进行泵的优先级排序，n号泵的优先级得分Mn越大，优先级越高，其泵号n排在队列的位置越靠前，设
则按照泵的优先级由高到低，对应泵号序列下：{n1，n2，……，nN-1，nN},记作数组team[N]；
所述步骤6中，输出泵号序列：{n1，n2，……，nN-1，nN}，即数组team[N]。
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| Title |
|---|
| 尹石军 等: "快速压排载***空压机组启停控制策略设计", 《中国海洋平台》, vol. 36, no. 1, pages 188 - 191 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116044731B (zh) | 2024-03-29 |
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Legal Events
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