一种全自动补油智能液压泵站控制方法及系统与流程

本技术涉及工业控制的，尤其是涉及一种全自动补油智能液压泵站控制方法及系统。

背景技术：

1、液压泵站是工业设备液压系统的动力源，其运行安全依赖对储油油箱液位与主油路压力的连续监控与自动保护。现有技术中，液压泵站的控制方式以单点阈值保护为主：液位低于设定下限即启动补油泵，压力越过设定上限即切断电机。这种控制方式下，液位在阈值附近波动或压力因负载突变而瞬时抖动时，均会直接触发开关动作，误补油、补油泵频繁启停与误停机并存；为抑制误动作而将阈值与延时整定得保守，又会漏报真实故障，保护的可靠性与灵敏性难以兼顾。

技术实现思路

1、为了抑制误动作与误停机，实现无需人工调试的全自动保护与隐性故障早期识别，本技术提供一种全自动补油智能液压泵站控制方法及系统。

2、第一方面，本技术提供一种全自动补油智能液压泵站控制方法，采用如下技术方案：

3、一种全自动补油智能液压泵站控制方法，包括：

4、构建以plc控制器为处理核心、按序执行采集、换算、滤波、判定、输出与回溯复核的闭环处理链路，并对所述闭环处理链路的控制参数预配置；

5、采集储油油箱液位与主油路压力的原始数据，按线性关系换算为液位标准量与压力标准量；

6、对所述液位标准量按预配置的滑动滤波窗口长度求均值得到有效液位值，依据预配置的三级液位阈值对所述有效液位值分级判定，按判定结果控制电动补油泵梯度变速补油，对三相驱动电机与齿轮泵断电锁定；

7、对所述压力标准量工况分类判定后启动压力自适应补偿，依据预配置的额定工作压力及压力上下限偏差值调节比例溢流阀开度，依据预配置的故障判定延时时间区分瞬时波动与硬件故障后，分级执行泄压恢复或分步关停；

8、相序自适应检测触发后，对所述三相驱动电机执行安全点动，依据点动期间所述压力标准量的建压情况判定转动方向相序，判定相序错误时执行自动换相；

9、根据所述液位标准量的实时损耗速率与所述压力标准量的动态波动特征作双参数联动分析，识别油路与阀组的隐性故障并输出故障预警；

10、每次开机执行标准化自检流程，实时记录运行状态及故障代码，完成后对各执行动作回溯复核。

11、通过采用上述技术方案，本技术构建以plc控制器为处理核心、按序执行采集、换算、滤波、判定、输出与回溯复核的闭环处理链路，液位与压力两路物理量在同一链路内完成从原始数据到保护动作的全过程处理：液位侧以三级液位阈值对滤波所得有效液位值分级判定，实现梯度变速补油与断电锁定保护的分级执行；压力侧以故障判定延时时间区分瞬时工况波动与真实硬件故障，实现泄压恢复与分步关停的分级执行；在此基础上叠加相序自适应检测换相、双参数联动隐性故障识别与开机自检回溯复核三重机制。由此，泵站从被动的阈值响应转变为自诊断、自适应的全自动保护：保护动作按工况分级执行而非一刀切断，瞬时波动不误停、真实故障不漏停，相序错误自动纠正，隐性故障早期识别，保护基准随设备状态自校正。

12、可选的，预配置包括：

13、液位采样频率与压力采样频率，所述压力采样频率高于所述液位采样频率；

14、所述滑动滤波窗口长度为大于1的预设帧数；

15、所述三级液位阈值包括极限停机下限阈值、预警补油阈值与标准工作液位阈值，且满足极限停机下限阈值小于预警补油阈值小于标准工作液位阈值；

16、所述额定工作压力、所述压力上下限偏差值与所述故障判定延时时间均支持通过人机交互触摸屏自定义。

17、通过采用上述技术方案，压力采样频率高于液位采样频率，按两路物理量变化速率的差异分配采样资源——压力瞬变以高密度数据捕捉、液位缓变以适度频率覆盖，在不增加处理负荷的前提下兼顾两路数据的时敏性；滑动滤波窗口长度与各控制参数可配置，适配不同容积油箱与不同压力等级的泵站。

18、可选的，对所述有效液位值分级判定并按判定结果控制所述电动补油泵梯度变速补油的步骤具体包括：

19、沿所述闭环处理链路接收所述液位标准量，以所述滑动滤波窗口长度对连续多帧所述液位标准量求算术平均值得到所述有效液位值；

20、当连续第一预设帧数个所述有效液位值均落入所述极限停机下限阈值与所述预警补油阈值之间的区间时，判定为预警工况并仅输出一级预警，保持所述三相驱动电机与所述齿轮泵运行；

21、当连续所述第一预设帧数个所述有效液位值均低于所述极限停机下限阈值时，判定为缺油工况，切断所述三相驱动电机与所述齿轮泵的输出电源并锁定运行，输出二级预警；

22、当所述有效液位值低于预设补油触发液位时，控制所述电动补油泵以额定流量全速补油，其中所述预设补油触发液位低于所述标准工作液位阈值；

23、当所述有效液位值达到所述预设补油触发液位时，控制所述电动补油泵降速至预设微调流量进行补油，所述预设微调流量低于所述额定流量；

24、当连续第二预设帧数个所述有效液位值均稳定于以所述标准工作液位阈值为基准的预设区间时判定补油完成并关停所述电动补油泵，所述第二预设帧数大于所述第一预设帧数。

25、通过采用上述技术方案，以连续第一预设帧数的时序判定替代单帧比较，液位瞬时抖动不再直接触发开关与停机动作；全速补油与微调补油两段式衔接，液位逼近标准工作液位阈值前即降速微调，抑制补油超调与补油泵频繁启停，延长补油泵使用寿命。

26、可选的，对所述压力标准量工况分类判定后启动压力自适应补偿及分级执行泄压恢复或分步关停的步骤具体包括：

27、当所述压力标准量低于所述额定工作压力与所述压力上下限偏差值之差，且稳态压力偏差达到预设量值时，启用比例积分调节算法对所述比例溢流阀开度按设定迭代周期进行迭代调节，其中比例系数按当前压力偏差线性输出调节量，积分系数对压力偏差随时间累积以消除稳态偏差，算法输出为所述比例溢流阀由全闭至全开范围的开度指令；

28、当所述压力标准量超过所述额定工作压力与所述压力上下限偏差值之和时，控制所述比例溢流阀全开泄压，并启动所述故障判定延时时间的延时判定；

29、当压力异常持续时长小于所述故障判定延时时间时判定为瞬时工况波动并仅执行泄压调节，待压力回落后恢复稳压，当压力异常持续时长不小于所述故障判定延时时间且调节泄压均无法恢复时判定为真实硬件故障，按时序分步关停电磁阀组与所述三相驱动电机并输出二级预警。

30、通过采用上述技术方案，比例积分调节中比例项按当前压力偏差加快响应，积分项随时间累积消除稳态偏差，压力稳定精度提升；以故障判定延时时间区分瞬时波动与持续异常，瞬时波动仅泄压调节，持续异常才分步关停，避免保护动作的误执行与漏执行。

31、可选的，相序自适应检测与自动换相的步骤具体包括：

32、在相序自适应检测触发后锁定所有运行输出端口并禁止设备正式启动，仅开放安全点动逻辑；

33、控制第一正相序接触器吸合使所述三相驱动电机接入正相序电源并以限流模式低速点动运行预设时长；

34、在点动判定窗口内依据所述压力标准量判断，当所述压力标准量的涨幅达到第一阈值时判定为正转相序并解锁设备进入正常工作工况，当所述压力标准量的涨幅小于第二阈值且无建压趋势时判定为反转相序；

35、判定相序错误后断开所述第一正相序接触器，在预置的电弧消隐延时届满后导通第二反相序接触器完成自动换相，切换后再次执行点动校验并在确认建压正常后锁定当前相序参数。

36、通过采用上述技术方案，以点动建压情况在线判定相序并自动换相，设备安装或供电检修后无需人工对调接线、送电验证，相序错误自识别、自纠正，送电即可投入运行，消除人工调相序带来的调试风险与停机等待。两路换相接触器经硬件电气互锁与软件逻辑互锁双重防护，任一路吸合即物理切断另一路线圈回路，杜绝两路电源同时导通的短路风险，换相过程安全可控。

37、可选的，双参数联动分析具体包括：

38、建立以所述液位标准量的实时损耗速率与所述压力标准量的动态波动特征为联动参数的分析规则，其中所述动态波动特征包括压力均值、波动幅度、波动频次与压力变化趋势；

39、当系统工况恒定，所述实时损耗速率低于预设正常损耗上限，但所述压力均值在持续预设判定时长内低于正常工作区间的下限，且所述比例溢流阀开度调至最大仍无法提升至所述正常工作区间时，判定为溢流阀堵塞故障；所述正常工作区间为由所述额定工作压力与所述压力上下限偏差值确定的压力区间；

40、当设备处于空载停机状态且无外部泄漏点，储油油箱液位在连续所述预设判定时长内的实际下降量超过预设异常下降阈值，且所述压力变化趋势呈现以低于预设衰减速率阈值的速率单调下降时，判定为电磁阀串油故障；

41、当设备处于负载稳定工况，所述波动幅度处于预设小幅区间，所述波动频次超出预设频次区间且所述压力变化趋势在所述预设判定时长内正负交替时，判定为阀芯卡顿故障；

42、识别到故障后按严重程度触发对应等级预警并弹窗显示故障类型。

43、通过采用上述技术方案，将液位实时损耗速率与压力动态波动特征双参数联动，把溢流阀堵塞、电磁阀串油、阀芯卡顿等不触发单点阈值的隐性故障转化为可判定的特征组合，实现隐性故障的早期识别与分级预警。

44、可选的，标准化自检流程及对各执行动作回溯复核的步骤具体包括：

45、于每次开机时沿所述闭环处理链路依次执行空载自检、油缸全行程校验、系统压力零点校准、流量损耗测算与停机复位自检；

46、在执行所述油缸全行程校验与流量损耗测算步骤时，分步控制各支路油缸完成全行程伸出，保压预设时长与全行程缩回复位，实时统计管路充油造成的油箱液位下降量并据此自动修正所述三级液位阈值中的标准工作液位阈值；

47、实时记录液位、压力、运行状态与故障代码数据且存储周期不低于预设存储时长；

48、每完成一次输出执行动作后，回读实际执行结果并与预期结果比对，在比对不一致时生成告警记录，实现对各执行动作回溯复核。

49、通过采用上述技术方案，开机自检中实测管路充油造成的液位下降量并自动修正标准工作液位阈值，控制基准随设备状态自校正；每次输出动作回读比对并生成告警记录，保护动作可信、可追溯，为运维决策提供数据支撑。

50、可选的，相序自适应检测与自动换相的步骤还包括与所述闭环处理链路的协同处理：

51、相序自适应检测触发后，冻结所述有效液位值的更新与所述三级液位阈值的分级判定，点动期间采集的液位原始数据与压力原始数据仅用于相序判定而不参与所述有效液位值的计算；

52、在点动判定窗口内，以所述压力标准量的涨幅与储油油箱液位的变化方向共同判定相序，其中正转相序时所述齿轮泵正向建压，油液充入管路使储油油箱液位呈下降趋势，反转相序时所述齿轮泵反向输运，储油油箱液位呈上升趋势且压力无有效建压，当所述压力标准量的涨幅达到第一阈值且储油油箱液位呈下降趋势时判定为正转相序，当所述压力标准量的涨幅小于第二阈值且储油油箱液位呈上升趋势时判定为反转相序；

53、自动换相完成后，清空相序自适应检测期间缓存的液位原始数据与压力原始数据，以换相后重新采集的液位标准量重建所述有效液位值，再恢复所述三级液位阈值的分级判定。

54、通过采用上述技术方案，相序判定升级为压力涨幅与油箱液位变化方向的双判据，能够区分反转与泵吸油不足两种建压不足情形，避免将磨损泵误判为正确相序；点动期间数据不进入滤波窗口、换相完成后重建有效液位值，消除相序检测过程对液位保护判定的数据污染。

55、可选的，双参数联动分析还包括与所述标准化自检流程的协同处理：

56、将在所述标准化自检流程中实测统计的管路充油造成的储油油箱液位下降量作为正常液位波动基线，所述电磁阀串油故障判定中的实际下降量为扣除所述正常液位波动基线后的净下降量，以区分管路充油引起的正常液位下降与电磁阀串油引起的异常液位下降；

57、判定为所述电磁阀串油故障后，控制所述电动补油泵按所述梯度变速补油维持储油油箱液位不低于所述三级液位阈值中的预警补油阈值，并将所述电磁阀串油故障对应的预警等级降低一级后维持设备运行，直至下一次执行所述标准化自检流程时重新统计所述正常液位波动基线。

58、通过采用上述技术方案，将自检统计的管路充油液位下降量复用为串油判定的正常波动基线，扣除基线后再判定异常下降，抑制停机阶段串油故障的误报；确认串油后以梯度变速补油维持液位并降级预警维持运行，避免非必要停机造成的生产损失。

59、第二方面，本技术提供了一种全自动补油智能液压泵站控制系统，采用如下技术方案：

60、一种全自动补油智能液压泵站控制系统，包括plc控制器以及与所述plc控制器连接的液位变送器、压力变送器、比例溢流阀、电磁阀组、电动补油泵、三相驱动电机、人机交互触摸屏、声光警报器、第一正相序接触器与第二反相序接触器，所述三相驱动电机与齿轮泵传动连接，所述第一正相序接触器与所述第二反相序接触器分别接入所述三相驱动电机的供电回路，且所述第一正相序接触器与所述第二反相序接触器经硬件电气互锁连接，所述plc控制器被配置为执行上述所述的全自动补油智能液压泵站控制方法。

61、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

62、1.在保护可靠性上，时序判定、延时区分与回溯复核相配合，误补油、误停机与故障漏报被系统性抑制，泵站保护做到不误动、不漏动；

63、2.在自动化程度上，相序自适应换相、隐性故障早期识别与串油降级维持运行相配合，人工对相序、人工查故障、被动停机检修的传统运维方式被替代，实现送电即运行、故障早知道、带病可维持；

64、3.在自适应能力上，从采集、滤波、判定到执行、回溯复核构成完整闭环，液位阈值等控制基准随管路充油等状态变化自修正，泵站长期运行不漂移、保护能力不衰减。