一种比例阀健康状态自适应智能诊断方法及系统技术方案

一种比例阀健康状态自适应智能诊断方法及系统，适用于使用比例阀作为电液转换单元的水电机组或其他控制设备，旨在设备运行过程中，通过对比例阀给定信号和反馈信号实时监测，运用比例阀健康状态自适应智能诊断方法，以比例阀振荡电流的周期为周期，实时计算比例阀健康标志信号，对液压随动系统比例阀进行健康状态实时诊断，当比例阀出现性能下降，或有出现故障趋势时，及时报警并将报警信号上送监控系统，提醒运行维护人员进行预防性检修和更换。同时本发明专利技术的方法具有判据自适应功能，会自我学习实时修正判据条件中的比例阀健康标志信号基准值，提高诊断准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种比例阀健康状态自适应智能诊断方法及系统
本专利技术涉及比例阀故障诊断
，具体涉及一种比例阀健康状态自适应智能诊断方法及系统。
技术介绍
比例阀在工业自动化控制中应用广泛，而且往往是控制环节中一个至关重要的关键环节。例如水轮发电机组调速系统通常采用比例阀作为电液转换单元进行导叶开度控制，以实现机组的频率和有功的精确调节。比例阀作为水轮机调节的重要元件和环节，其重要性不言而喻。比例阀的健康状况决定着机组和电网能否安全稳定运行，理应得到重点关注。而目前没有一种成熟的比例阀健康状态自适应智能诊断方法。现有技术中，文献一：中国专利“一种水轮机调速器比例伺服阀在线故障诊断方法”(ZL：201711213513.0)记载了一种水轮机调速器比例伺服阀在线故障诊断方法。文献二：中国专利“一种仪表式带故障报警功能的比例阀控制器”(ZL：201821194040.4)记载了一种仪表式带故障报警功能的比例阀控制器，其具有以下不足之处：文献一记载的技术方案具有以下不足之处：①、其只能诊断出比例阀发生故障这个结果，不能智能诊断比例阀出现性能下降或者有发生故障前兆或趋势，无法帮助运行维护人员实现比例阀预防性维护和检修。②、其只能诊断比例阀发生断线、运动不畅、阀芯卡住等常规故障，不能诊断比例阀由于控制性能下降，阀芯小幅不规则窜动但又不满足常规故障诊断判据的控制功能异常故障。③、其仅只能定性故障报警，不能定量指示比例阀的健康状态水平。④、其故障诊断算法智能化水平不高，判据条件不能根据实际工况进行自学习自适应。文献二记载的技术方案具有以下不足之处：1)、其采用一种简单的比例阀故障状态诊断方法，简单的将比例阀输入的电流理论放大值与放大后的实际电流值进行偏差对比，按设定的偏差率进行故障分析与判断，数据处理算法与逻辑判断算法过于简单，只能诊断出比例阀发生故障这个结果，不能智能诊断比例阀出现性能下降或者发生故障前兆或趋势，无法帮助运行维护人员实现比例阀预防性维护和检修。2)、其故障诊断算法过于简单，仅采集比例阀输入的电流理论放大值与放大后的实际电流值进行偏差对比。而放大后的实际电流值与比例阀输入的电流之间经过一个放大器，有一个物理上的迟滞效应，二者的差值必然存在，尤其是当比例阀输入的电流有阶跃变化时，放大后的实际电流值的迟滞效果表现更突出，二者的差值必然更大，这种工况必然影响和干扰采用比例阀输入的电流理论放大值与放大后的实际电流值进行偏差对比这种方法进行故障诊断的准确性。考虑这种工况影响的情况下，人工设定判据的偏差率往往设置较大，若偏差率设置较大会导致判据过于苛刻而失效，故障诊断准确率下降，故障易漏报。若调小偏差率判据又会导致误报率增高。由此可见，这种简单的判据与故障相关性不高，对故障特征识别不准确，不能准确诊断故障。3)、其故障诊断算法智能化水平不高，判据条件不能根据实际工况进行自学习自适应。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种比例阀健康状态自适应智能诊断方法及系统，适用于使用比例阀作为电液转换单元的水电机组或其他控制设备，旨在设备运行过程中，通过对比例阀给定信号和反馈信号实时监测；本专利技术方法以比例阀振荡电流的周期为诊断采样计算周期，实时计算比例阀健康标志信号，对液压随动系统比例阀进行健康状态实时诊断，当比例阀出现性能下降、或有出现故障趋势时，及时报警并将报警信号上送监控系统，提醒运行维护人员进行预防性检修和更换。同时本专利技术的方法具有判据自适应功能，会自我学习实时修正判据条件中的比例阀健康标志信号基准值，提高诊断准确性。本专利技术采取的技术方案为：一种比例阀健康状态自适应智能诊断方法，包括以下步骤:步骤1：初始化，n＝1，n为控制器采样计算周期序号，比例阀健康标志信号的变化率标准值k赋初始值，进入步骤2；步骤2：调速器电控系统PLC控制器实时采集当前周期比例阀给定信号，记作B给定n；以及当前周期比例阀反馈信号，记作Bn，进入步骤3；步骤3：若当前周期比例阀给定信号B给定n变化幅值小于2倍振荡电流变化幅值，进入步骤4；否则，n＝1，返回步骤2。步骤4：计算当前周期比例阀给定信号B给定n和当前周期比例阀反馈信号Bn差值ΔBn＝B给定n-Bn，进入步骤5；步骤5：根据比例阀振荡电流的周期T和比例阀给定和反馈信号采样周期T采，确定采样样本数N＝T/T采，进入步骤6。步骤6：若n>N-1，计算最近N个采样周期的ΔBn平均值进入步骤7；否则，进入步骤13；步骤7：计算比例阀健康标志信号进入步骤8；步骤8：若n＝N，且比例阀健康标志信号基准值K*未赋初值，则进入第9步；否则直接进入第9步。步骤9：计算比例阀健康标志信号变化率K＝|Kn-K*|/K*，进入步骤10；步骤10：若K>k，则比例阀健康状态报警输出，进入步骤11；若K≤k，则进入步骤12；步骤11：若用户发现故障，确认故障已处理，人为操作复归报警信息，则进入步骤12；否则返回本步骤。步骤12：n++，返回步骤2，进入下一轮循环。所述比例阀健康标志信号，指的是：当比例阀外部给定信号恒定不变时，比例阀在振荡电流输入的情况下阶跃响应时，一个振荡周期内，比例阀给定信号和比例阀反馈信号差值的平均值，减去比例阀给定信号和比例阀反馈信号差值的结果的均方根。一种比例阀健康状态自适应智能诊断系统，该系统包括：人机交互装置触摸屏、调速器电控系统PLC控制器、报警指示灯、比例阀、监控系统；人机交互装置触摸屏通过通讯方式，实时与调速器电控系统PLC控制器进行数据交互，实时人工设置和显示比例阀健康状态判据系数k、实时显示比例阀健康标志信号变化率K以及比例阀健康状态报警信息和复归信号；k由用户根据比例阀健康状态正常时，比例阀健康标志信号变化率K样本分析结果和经验值确定，参数k决定了健康状态诊断装置的灵敏度。调速器电控系统PLC控制器实时输出比例阀给定信号给比例阀，并实时采集比例阀的比例阀反馈信号，同时输出开关量报警信号给报警指示灯和监控系统；调速器电控系统PLC控制器采用循环控制逻辑，执行比例阀健康状态自适应智能诊断方法所述的步骤1～步骤12。本专利技术一种比例阀健康状态自适应智能诊断方法及系统，技术效果如下：1)：本专利技术一种比例阀健康状态自适应智能诊断方法，选取的比例阀健康标志信号为：当比例阀外部给定信号恒定不变时，比例阀在振荡电流输入的情况下阶跃响应时，一个振荡周期内，比例阀给定信号和比例阀反馈信号差值的平均值，减去比例阀给定信号和比例阀反馈信号差值的结果的均方根。该比例阀健康标志信号摒除了比例阀给定输入的电流阶跃变化时，能量放大后位置反馈输出的实际电流值的迟滞效果影响，考虑了时间域内比例阀给定信号和比例阀反馈信号差值的时间累计效应，更能反映比例阀健康状态。故本专利技术选取的比例阀健康标志信号与比例阀健康状态相关度更高，更能科学全面指示比例阀健康状态。2)：本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种比例阀健康状态自适应智能诊断方法，其特征在于包括以下步骤：/n步骤1：初始化，n＝1，n为控制器采样计算周期序号，比例阀健康标志信号的变化率标准值k赋初始值，进入步骤2；/n步骤2：调速器电控系统PLC控制器(2)实时采集当前周期比例阀给定信号，记作B

【技术特征摘要】
1.一种比例阀健康状态自适应智能诊断方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：初始化，n＝1，n为控制器采样计算周期序号，比例阀健康标志信号的变化率标准值k赋初始值，进入步骤2；
步骤2：调速器电控系统PLC控制器(2)实时采集当前周期比例阀给定信号，记作B给定n；以及当前周期比例阀反馈信号，记作Bn，进入步骤3；
步骤3：若当前周期比例阀给定信号B给定n变化幅值小于2倍振荡电流变化幅值，进入步骤4；否则，n＝1，返回步骤2；
步骤4：计算当前周期比例阀给定信号B给定n和当前周期比例阀反馈信号Bn差值ΔBn＝B给定n-Bn，进入步骤5；
步骤5：根据比例阀振荡电流的周期T和比例阀给定和反馈信号采样周期T采，确定采样样本数N＝T/T采，进入步骤6；
步骤6：若n＞N-1，计算最近N个采样周期的ΔBn平均值进入步骤7；否则，进入步骤13；
步骤7：计算比例阀健康标志信号进入步骤8；
步骤8：若n＝N，且比例阀健康标志信号基准值K*未赋初值，则进入第9步；否则直接进入第9步；
步骤9：计算比例阀健康标志信号变化率K＝|Kn-K*|/K*，进入步骤10；
步骤10：若K＞k，则比例阀健康状态报警输出，进入步骤11；若K≤k，则进入步骤12；
步骤11：若用户发现故障...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂勇，
申请(专利权)人：中国长江电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42