用于螺线管阀的诊断方法和设备技术

一种用于诊断螺线管阀的故障的诊断方法，包括：a)检测由可移动磁心的接合生成的螺线管电流的第一电流峰值(I

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于螺线管阀的诊断方法和设备
本专利技术涉及一种用于螺线管阀的诊断设备。
技术介绍
如图1的示例中所示，螺线管阀1或电磁阀典型地包括电磁体10和阀体12，其中，形成有一个或更多个孔。电磁体10包括螺线管102，由铁磁材料制成的可移动磁心104位于螺线管102中并且能够在螺线管102中滑动。当螺线管通电或停用时，通过由螺线管阀拦截的流体(例如，压缩空气)的孔的流量，被可移动磁心104的移动阻挡或允许。当螺线管102被供电时，可移动磁心104直接打开常闭(NC)阀的孔或关闭常开(NO)阀的孔。当螺线管被停用时，弹簧106使磁心返回到自身的原始位置。阀在从0巴到最大压力额定值的压力范围内运行。打开阀所需的力与孔的截面和流体的压力成比例。在用于工业自动化的气动学领域中，气动组件的性能越来越高并且性能必须随时间得到保证。在一些应用中，一旦性能下降，气动组件就需要更换。具体地，越来越需要监测螺线管阀的行为以检测可能的故障或其性能的显著降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过提供一种诊断设备来满足这种需要，该诊断设备能够监测螺线管阀的性能以检测例如，由于故障或由于磨损引起的退化与其预期值的偏差。本专利技术的另一个目的是提出一种适合于在螺线管阀上直接实施的诊断设备，该诊断设备在可能时还作为有待应用于现有螺线管阀的附件。通过根据权利要求1的诊断方法、根据权利要求6的诊断设备以及根据权利要求13的螺线管阀，来实现本专利技术的这些目的和优点以及其他目的和优点。从属权利要求描述了本专利技术的优选实施例。附图说明根据本专利技术的设备和诊断方法的其他特征和优点仍然可以参考附图从以下通过指示性和非限制性示例的方式对优选实施例的描述中得出，其中：-图1是根据现有技术的螺线管阀的截面视图；-图2是装备有根据本专利技术的诊断设备的螺线管阀的截面视图；-图3是表示螺线管电流的典型波形的曲线图；-图4和图4a表示在可移动磁心与螺线管之间存在摩擦力的情况下，螺线管电流的波形的两个曲线图；-图5是一个实施例中的诊断算法的流程图；-图6是螺线管电流的波形的峰值电流的检测电路的电路图。具体实施方式图2示出了装备有根据本专利技术的诊断设备的螺线管阀1。螺线管阀1包括电磁体10和阀体12，其中，形成有入口孔14、出口孔16和排出通道18。入口孔14形成阀座20以与密封阀元件22相关联，该密封阀元件22可在阀座20的关闭位置和打开位置之间移动。电磁体10包括缠绕在线圈108上的螺线管102和由固定柱塞110形成的磁路，该磁路具有例如部分地穿入线圈108的轴向套筒的部分以及也部分地穿入套筒中的可移动磁心104。阀元件22可以被构造为可移动磁心104的一体部分或者被构造为单独的元件。在一些实施例中，密封阀元件22具有圆柱形底部，该圆柱形底部具有面向可移动磁心的梳齿。如果阀元件被制成单独的元件—如在图2中的示例中—放置在自身圆柱形底部下方的弹簧22’，则弹簧22’具有随着可移动磁心104的位置改变而将阀元件推向可移动磁心104的任务。螺线管102具有连接至电源和控制电路板120的一对电端子，电源和控制电路板120在与电磁体10成一体的保护壳体122中。进而，电源和控制电路板120设置有适于连接至电源连接器的电源端子124。根据本专利技术的一个方面，诊断设备包括在电源和控制电路板120上实施的电气诊断电路30。在上述类型的直流阀中，用恒定电源电压(例如，24V、12V或5V)供电，一旦螺线管102被通电，螺线管中的电流就增加，从而引起磁场的扩展，直到磁场变得足够升高以移动可移动磁心104。随着磁心的磁质量逐渐移动到磁场的内部，可移动磁心104的移动增加了磁场的集中。在与生成磁场的电流相同的方向上变化的磁场在螺线管线圈中感应出相反符号的电压。由于磁场随着可移动磁心移动到冲程末端位置而迅速膨胀，因此这种磁场致使流经该螺线管的绕组的电流短暂减小。在可移动磁心已达到其冲程末端之后，电流再次开始增加，直到电流达到自身最大水平。螺线管电流IS的典型波形在图3中示出。只要没有电源电压施加于螺线管，螺线管电流就为零。当螺线管被供电时，螺线管电流IS首先增加，直到在时间T1处达到峰值IPEAK，如上所述，该峰值对应于可移动磁心的接合，即，可移动磁心的冲程的开始朝向固定柱塞。然后，螺线管电流减小直到其在时刻T2处达到最小值IVALLEY，该最小值IVALLEY对应于可移动磁心抵靠固定柱塞的邻接。此时，螺线管电流再次开始增加，直到电流达到自身最大值。螺线管阀的螺线管的简化方程可以表示如下：其中，V是施加到螺线管的电压，R是螺线管的电阻，Φ表示随着电流和可移动的机械部件(可移动磁心和固定磁心、或柱塞)的位置(x)的磁通量的变化。方程的第一项与电阻的变化相关，并且第二项表示感应电压。螺线管电感取决于可移动部件的位置，因为螺线管的磁阻取决于电磁部件的位置并且因此取决于磁场本身的重新闭合。根据以下公式，线圈中的通量Φ取决于经过线圈的电流和铁质部件的距离：Φ＝Li，上述关系变为：第三加数表示由铁质部件的移动感应的反电动势。这种关系清楚地表明，螺线管阀的磁通量以及由此吸引力取决于螺线管的电阻R和电感L的值。此外，已知的是，螺线管的电阻R由以下关系给出：R＝ρ*1/S其中，ρ是材料的平均电阻率，l是电线的长度，S是截面。ρ和S可以被假定为常数，而长度l经受热膨胀，因此这可以表示：其中，T0是在20°时的温度，σ是材料依赖性的热系数。现在返回至螺线管电流的波形，可以观察到这种波形基本上与温度无关。另一方面，已经发现螺线管电流的波形，并且特别是螺线管激励与暂时下降之前的峰值电流IPEAK之间的时间间隔T1，取决于入口孔中流体的压力和/或螺线管阀的磨损，这例如反映在密封阀元件的变形、弹簧力的损失、摩擦力中。在一个实施例中，通过使用电流采样电路以预定时间间隔对波形进行采样，来获得螺线管电流值。在一个有利的实施例中，诊断电路30被实施在已经设置在螺线管阀上的同一电源和控制电路板120中，该诊断电路必须在体积方面并且因此在电子组件的大小和数量方面被优化。例如，诊断电路30包括微控制器32，该微控制器32的计算能力和存储器被选择成使得它们可以安装在电源和控制电路板120上而不影响电源和控制电路板120的尺寸。因此，通过将传统的电源和控制电路板简单地替换为具有与前者相同尺寸的电源、控制和诊断电路板，甚至现有的螺线管阀也可以装备有诊断设备。为此目的，在一个实施例中，微控制器32将由采样电路接收的采样电流的每个值与采样电流的先前值进行比较，并且仅在比较的结果揭示达到峰值电流或达到最小电流时将采样值存储在存储器中。为了检测时刻T1，在一个实施例中，诊断设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于诊断螺线管阀中的故障的诊断方法，其中，所述螺线管阀包括电磁体(10)和阀体(12)，其中，一个或更多个孔(14、16、18)设置成用于加压流体的通道，其中，所述电磁体(10)包括螺线管(102)和磁路，所述螺线管(102)能够由螺线管电流供电，所述磁路包括可移动磁心(104)，所述可移动磁心(104)被放置在所述螺线管中并且能够在所述螺线管中滑动，所述方法包括以下步骤：/na)检测由所述可移动磁心的接合生成的所述螺线管电流的第一电流峰值(I

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180828 IT 1020180000082081.一种用于诊断螺线管阀中的故障的诊断方法，其中，所述螺线管阀包括电磁体(10)和阀体(12)，其中，一个或更多个孔(14、16、18)设置成用于加压流体的通道，其中，所述电磁体(10)包括螺线管(102)和磁路，所述螺线管(102)能够由螺线管电流供电，所述磁路包括可移动磁心(104)，所述可移动磁心(104)被放置在所述螺线管中并且能够在所述螺线管中滑动，所述方法包括以下步骤：
a)检测由所述可移动磁心的接合生成的所述螺线管电流的第一电流峰值(IPEAK)；
b)验证所述螺线管电流的波形在所述第一电流峰值之后，并且在达到对应于所述螺线管内的所述可移动磁心的冲程的末端的最小电流值(IVALLEY)之前，是否具有拐点和/或其他相对最小点(m)和最大点(M)。


2.根据前述权利要求所述的方法，其中，如果检测到所述拐点和/或所述其他相对最大点(M)和最小点(m)的存在，则生成警报信号。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过计算所述电流随时间的导数(di/dt)并且验证所述导数是否在所述波形的所述峰值被验证的时刻之后且在所述螺线管电流达到稳态值之前的时间间隔中的两个时刻(Ta，Tb)中假定为零值或正值，来检测所述拐点和/或所述其他相对最大点(M)和最小点(m)的存在。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：
在紧接在前的时间间隔中以及在紧接在所述拐点或相对最小点之后的时间间隔中计算所述电流随时间的导数的平均值；
将所述平均值与对应的预定值进行比较；
如果所述平均值中的至少一个平均值的绝对值小于所述对应的预定值，则生成警报信号。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助于模拟峰值检测电路(40)来检测第一电流峰值，所述模拟峰值检测电路将瞬时螺线管电流的值与施加有预定延迟的所述螺线管电流的值进行比较，或者借助于所述螺线管电流的波形的数字采样电路来检测第一电流峰值。


6.一种用于诊断螺线管阀中的故障的诊断方法，其中，所述螺线管阀包括电磁体(10)和阀体(12)，其中，一个或更多个孔(14、16、18)设置成用于加压流体的通道，其中，所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：达里奥·费雷里尼，安德里亚·卡米萨尼，
申请(专利权)人：卡莫齐自动化股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT