一种具有位移监测功能的低温液体泵的驱动系统的制作方法

1.本发明涉及泵体驱动控制技术领域，具体为一种具有位移监测功能的低温液体泵的驱动系统。


背景技术：

2.低温液体泵是在石油、空分和化工装置中用来输送低温液体（如液氧、液氮、液氩、液态烃和液化天然气等）的特殊泵，在空分中它主要用于输送液态产品，如液氧泵、液氮泵及液氩泵等产品泵。
3.现有低温液体泵的驱动系统不能够对活塞杆的位移距离进行检测，导致活塞在进油移动时存在与油缸内壁产生撞击的可能性，而活塞杆与油缸内壁产生撞击会造成密封性被破坏、往复性失灵、产生噪音等一系列问题；为了避免活塞杆撞击现象的发生，现有的一些低温液体泵驱动系统为活塞杆的推进距离设定了对应的阈值并由控制器进行精密控制，但是，由于活塞杆回程后的的位置并不能够与初始位置完全重合，因此即便设定了推进距离的阈值也无法完全避免活塞杆与油缸内壁撞击现象的发生。
4.针对上述技术问题，本技术提出一种解决方案。


技术实现要素：

5.本发明的目的就在于为了解决现有低温液体泵驱动系统中活塞杆推进时会与油缸内壁相撞击的问题，而提出一种具有位移监测功能的低温液体泵的驱动系统。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种具有位移监测功能的低温液体泵的驱动系统，包括处理器，所述处理器通信连接有位移控制模块、存储模块、执行模块、撞击检测模块以及控制器；所述位移控制模块用于对活塞的位移进行分析与控制：在油缸进油之前，对电磁阀进行复位并设置电磁阀的起点位置与终点位置，在油缸进油之后，将活塞的往复行程标记为wfi，i=1，2，
…
，n，n为正整数，通过位移传感器获取到活塞往复行程wfi中的进程距离与回程距离并分别标记为jci与hci；在活塞第一次进行往复行程时，为活塞设置进程阈值jy1，在后续活塞每一次进行往复行程时均通过jyi、jci以及hci的数值对进程阈值进行更新得到新的进程阈值，位移控制模块将得到的新的进程阈值发送至处理器，处理器接收到进程阈值后将进程阈值发送至控制器，在下一次进油时通过控制器控制活塞的进程距离小于进程阈值。
7.作为本发明的一种优选实施方式，所述位移控制模块还用于对活塞与控制器的状态进行检测分析：将活塞往复行程中进程阈值jyi与进程距离jci的差值标记为预留值yli，将n个预留值建立预留集合{yl1，yl2，
…
，yln}，对预留集合中的预留值进行求和取平均数得到预留均值ylp，通过存储模块获取到预留阈值ylmax，将预留均值ylp与预留阈值ylmax进行比较并通过比较结果对控制器的控制精度是否满足要求进行判定；对预留集合进行方差计算得到活塞的平稳系数pw，通过存储模块获取到平稳阈值pwmax，将平稳系数pw与平稳
阈值pwmax进行比较并通过比较结果对活塞移动稳定性是否满足要求进行判定。
8.作为本发明的一种优选实施方式，预留均值ylp与预留阈值ylmax的比较过程包括：若预留均值ylp小于预留阈值ylmax，则判定控制器的控制精度满足要求，位移控制模块向处理器发送精度合格信号；若预留均值ylp大于等于预留阈值ylmax，则判定控制器的控制精度不满足要求，位移控制模块向处理器发送精度不合格信号。
9.作为本发明的一种优选实施方式，平稳系数pw与平稳阈值pwmax的比较过程包括：若平稳系数pw小于平稳阈值pwmax，则判定活塞移动稳定性满足要求，位移控制模块向处理器发送稳定性合格信号；若平稳系数pw大于等于平稳阈值pwmax，则判定活塞移动稳定性不满足要求，位移控制模块向处理器发送稳定性不合格信号。
10.作为本发明的一种优选实施方式，所述撞击检测模块用于对活塞与油缸内壁的撞击进行检测分析：将活塞完成一次往返行程的时长分解为若干个检测时段u，u=1，2，
…
，m，对活塞往返行程中的检测时段u进行噪声采集，将活塞往返行程中检测时段u内采集到的噪声分贝值的最大值标记为噪声值zsu，将检测时段u中数值最大的噪声值标记为噪声分析值，通过存储模块获取到噪声阈值，将噪声分析值与噪声阈值进行比较并通过比较结果对活塞工作状态与活塞是否产生撞击进行判定。
11.作为本发明的一种优选实施方式，噪声分析值与噪声阈值的比较过程包括：若噪声分析值小于噪声阈值，则判定活塞工作正常且活塞没有与油缸内壁产生撞击，撞击检测模块向处理器发送正常信号；若噪声分析值大于等于噪声阈值，则将噪声分析值与剩余噪声值zsu逐一进行差值计算得到m-1个噪差值，对m-1个噪差值进行求和取平均数得到噪声表现值，将噪声表现值与噪声表现阈值进行比较：若噪声表现值小于等于噪声表现阈值，则判定活塞工作异常，撞击检测模块向处理器发送检修信号，处理器接收到检修信号后将检修信号发送至管理人员的手机终端；若噪声表现值大于噪声表现阈值，则判定活塞工作正常但出现撞击现象，撞击检测模块向处理器发送重置信号，处理器接收到重置信号后将重置信号发送至控制器与位移控制模块，控制器接收到重置信号后中止进油，位移控制模块接收到重置信号后对活塞位置进行复位且对进程阈值的数值进行重置。
12.作为本发明的一种优选实施方式，所述执行模块包括护罩与设置在护罩底部的油缸，所述油缸的内侧壁之间活动连接有活塞，所述活塞侧面安装有均匀分布的密封圈，所述密封圈用于对活塞与油缸内壁密封，所述活塞上设置有泄压阀，所述泄压阀包括浮动阀体，所述浮动阀体上设有两个相对称的泄流槽与四个密封面，所述浮动阀体的上下两端均安装有推杆；所述活塞的顶部与底部分别固定安装有连杆与中心杆，所述连杆顶部穿过油缸的内顶壁并延伸至护罩内部，所述连杆外表面与油缸内顶壁的连接处也设置有均匀分布的密封圈。
13.作为本发明的一种优选实施方式，所述护罩顶部设置有位移传感器，位移传感器的底部穿过护罩内顶壁并延伸至护罩内部，位移传感器位于护罩内部一端设置有检测杆，
所述检测杆底部延伸至连杆内部，连杆的顶部设置有电磁环，电磁环内壁与检测杆的外表面活动连接。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、位移控制模块在活塞每一次推进之前为其更新进程阈值，从而保证活塞每一次的推进距离均小于进程阈值，避免活塞推进时与油缸内壁相撞击，新的进程阈值由活塞上一次往复行程的推进距离、进程阈值以及回程距离计算得到，即使在出现活塞回程后的位置与初始位置距离较大的情况时，仍然能够避免活塞与油缸内壁相接触。
15.2、位移控制模块通过活塞每一次往复行程的轨迹对活塞的状态进行分析得到预留均值，在预留均值超过预留阈值时及时进行反馈，通过对预留均值进行监控来保证油缸的液体吸收量，另外，通过预留集合可以对活塞每一次往复行程的预留值进行差异性分析，从而通过预留值的差异性分析对活塞运行稳定性进行判定；3、通过撞击检测模块对活塞与油缸内壁的撞击进行检测分析，通过分时段进行噪声检测的方式对活塞往复行程中的异常噪声进行监控，通过异常噪声的分析结果不仅可以对撞击行为进行检测，还可以对油缸的整体工作状态进行反馈。
附图说明
16.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
17.图1为本发明实施例一中的整体结构侧视图；图2为本发明实施例一中的整体结构主视剖视图；图3为本发明实施例一中的油缸结构主视剖视图；图4为本发明实施例二中的原理框图。
18.图中：1、护罩；2、油缸；3、活塞；4、泄压阀；401、浮动阀体；402、泄流槽；403、密封面；404、推杆；5、连杆；6、中心杆；7、位移传感器；8、检测杆；9、电磁环。
具体实施方式
19.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
20.实施例一请参阅图1-3所示，一种具有位移监测功能的低温液体泵的驱动系统，包括护罩1与设置在护罩1底部的油缸2，油缸2的内侧壁之间活动连接有活塞3，当液压油从一端进入油缸2缸体内时会推动活塞3在油缸2内向另一端移动，由于进油方向的压力较大，因此会液压油除了推动活塞3在油缸2缸体内移动将另一端的液压油排出油缸2缸体外，还会推动浮动阀体401在活塞3上的阀腔内向活塞3运动的方向运动，浮动阀体401的密封面403与阀腔贴合密封，活塞3侧面安装有均匀分布的密封圈，密封圈用于对活塞3与油缸2内壁密封，活塞3上设置有泄压阀4，泄压阀4包括浮动阀体401，浮动阀体401上设有两个相对称的泄流槽402与四个密封面403，浮动阀体401的上下两端均安装有推杆404，当活塞3运动到即将装到油缸2的缸体时，由于推杆404凸出于活塞3，因此该活塞3先与缸体相撞，相撞后浮动阀体
401受到大于进油方向的力，从而使浮球阀体在阀腔中反向移动，此时浮动阀体401密封面403脱离阀腔不在贴合，因此液压油可以从泄压槽中进入到活塞3的另一端，进而防止活塞3缸直接撞击缸体；活塞3的顶部与底部分别固定安装有连杆5与中心杆6，连杆5顶部穿过油缸2的内顶壁并延伸至护罩1内部，连杆5外表面与油缸2内顶壁的连接处也设置有均匀分布的密封圈。
21.护罩1顶部设置有位移传感器7，位移传感器7的底部穿过护罩1内顶壁并延伸至护罩1内部，位移传感器7位于护罩1内部一端设置有检测杆8，检测杆8底部延伸至连杆5内部，连杆5的顶部设置有电磁环9，电磁环9内壁与检测杆8的外表面活动连接，通过控制检测位移行程来控制活塞3到油缸2的缸体两端的位移距离，从而可以起到防止活塞3撞缸的问题；通过设置的泄压阀4可以在位移传感器7失灵或设置位移参数不精确时，进一步避免活塞3直接撞击油缸2的缸体。
22.实施例二请参阅图4所示，一种具有位移监测功能的低温液体泵的驱动系统，还包括设置在护罩1上的处理器，处理器通信连接有位移控制模块、存储模块、撞击检测模块、执行模块以及控制器，执行模块包括护罩1与油缸2。
23.位移控制模块对连杆5的位移进行分析与控制：在油缸2进油之前，对电磁阀进行复位并设置电磁阀的起点位置与终点位置，电磁阀的起点位置与复位的位置相同，电磁阀的终点位置位于油缸2的内底壁，在油缸2进油之后，将活塞3的往复行程标记为wfi，i=1，2，
…
，n，n为正整数，可以理解的，wf1为活塞3的第一次往复行程，wf2为活塞3的第二次往复行程，以此类推；通过位移传感器7获取到活塞3往复行程wfi中的进程距离与回程距离并分别标记为jci与hci，位移传感器7又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量，在活塞3第一次进行往复行程时，为活塞3设置进程阈值jy1，活塞3每一次推进时，其推进距离不可超过进程阈值，因此也就避免了活塞3推进时与油缸2内壁相接触，进程阈值jy的获取过程包括：将起点位置与终点位置的距离标记为qz，jy1=t
×
qz，其中t为比例系数，且0.92≤t≤0.96，比例系数t的数值可由管理人员自行设置，在后续活塞3每一次进行往复行程时均对进程阈值进行更新：jyi 1=jyi hci-jci，进程阈值的更新目的在于，对回程后的活塞3与油缸2内底壁的距离重新进行计算并更新，因此即便在活塞3回程后的位置不能够与初始位置重合时，也能够根据新的进程阈值对活塞3进程距离进行控制，每一次活塞3完成往复行程时，位移控制模块将得到的新的进程阈值发送至处理器，处理器接收到进程阈值后将进程阈值发送至控制器，在下一次进油时保证活塞3的进程距离小于进程阈值，将活塞3往复行程中进程阈值jyi与进程距离jci的差值标记为预留值yli，将n个预留值建立预留集合{yl1，yl2，
…
，yln}，通过预留集合可以对活塞3每一次往复行程的预留值进行差异性分析，从而通过预留值的差异性分析对活塞3运行稳定性进行判定，对预留集合中的预留值进行求和取平均数得到预留均值ylp，通过存储模块获取到预留阈值ylmax，将预留均值ylp与预留阈值ylmax进行比较：若预留均值ylp小于预留阈值ylmax，则判定控制器的控制精度满足要求，位移控制模块向处理器发送精度合格信号；若预留均值ylp大于等于预留阈值ylmax，则判定控制器的控制精度不满足要求，位移控制模块向处理器发送精度不合格信号，处理器接收到精度不合格信号后将精度不合格信号发送至管理人员的手机终端，由管理人员对控制器进行检修；对预留集合进行方差计
算得到活塞3的平稳系数pw，通过存储模块获取到平稳阈值pwmax，将平稳系数pw与平稳阈值pwmax进行比较：若平稳系数pw小于平稳阈值pwmax，则判定活塞3移动稳定性满足要求，位移控制模块向处理器发送稳定性合格信号；若平稳系数pw大于等于平稳阈值pwmax，则判定活塞3移动稳定性不满足要求，位移控制模块向处理器发送稳定性不合格信号，处理器将接收到的稳定性不合格信号发送至管理人员的手机终端，活塞3移动稳定性不满足要求时，会导致油缸2的液体吸收量忽大忽小，需要由管理人员进行手动检修。
24.撞击检测模块用于对活塞3与油缸2内壁的撞击进行检测分析：在活塞3往返行程内进行噪声检测：将活塞3完成一次往返行程的时长分解为若干个检测时段u，u=1，2，
…
，m，对活塞3往返行程中的检测时段u进行噪声采集，将活塞3往返行程中检测时段u内采集到的噪声分贝值的最大值标记为噪声值zsu，将检测时段u中数值最大的噪声值标记为噪声分析值，通过存储模块获取到噪声阈值，将噪声分析值与噪声阈值进行比较：若噪声分析值小于噪声阈值，则判定活塞3工作正常且活塞3没有与油缸2内壁产生撞击，撞击检测模块向处理器发送正常信号；若噪声分析值大于等于噪声阈值，则将噪声分析值与剩余噪声值zsu逐一进行差值计算得到m-1个噪差值，对m-1个噪差值进行求和取平均数得到噪声表现值，噪声表现值是一个反应噪声分析值与剩余噪声值差异程度的数值，噪声表现值的数值越大，则表示出现撞击的可能性越大，反之，则表示油缸2整体故障的可能性越大，将噪声表现值与噪声表现阈值进行比较：若噪声表现值小于等于噪声表现阈值，则判定活塞3工作异常，撞击检测模块向处理器发送检修信号；若噪声表现值大于噪声表现阈值，则判定活塞3工作正常但出现撞击现象，撞击检测模块向处理器发送重置信号，处理器接收到重置信号后将重置信号发送至控制器与位移控制模块，控制器接收到重置信号后中止进油，位移控制模块接收到重置信号后对活塞3位置进行复位且对进程阈值的数值进行重置，通过分时段进行噪声检测的方式对活塞3往复行程中的异常噪声进行监控，通过异常噪声的分析结果不仅可以对撞击行为进行检测，还可以对油缸2的整体工作状态进行反馈。
25.上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；本发明在使用时，位移控制模块用于对活塞3的位移进行分析与控制，在活塞3每一次推进之前均通过活塞3与油缸2内底壁的距离重新进行计算得到新的进程阈值，从而避免由回程后活塞3位置与初始位置偏离导致的活塞3与油缸2内壁产生撞击的现象，撞击检测模块用于对活塞3与油缸2内壁的撞击进行检测分析，通过异常噪声的分析结果对撞击行为与油缸2的整体工作状态进行检测与反馈。
26.以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
27.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
28.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽
叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。