数字逻辑阀阵列液压伺服控制系统、控制方法与故障诊断方法技术方案

本发明专利技术涉及一种数字逻辑阀阵列液压伺服控制系统、控制方法与故障自诊断方法，用于液压缸的精准控制，该系统主要由泄露报警回路、低频响控制回路、液压缸、位移传感器和电气控制器组成。具有高效节能、稳定性好、故障率低、价格低廉且可以与计算机直接连接实现数字信号控制，同时在事故状态下能实现液压缸的快速制动功能，保障设备的高可靠性，再者系统还具备状态监测及故障自动诊断等功能，易于实现液压位置伺服智能化控制。压位置伺服智能化控制。压位置伺服智能化控制。

【技术实现步骤摘要】
数字逻辑阀阵列液压伺服控制系统、控制方法与故障诊断方法


[0001]本专利技术涉及液压位置控制
，具体涉及一种数字逻辑阀阵列液压伺服控制系统、控制方法与故障自诊断方法。

技术介绍

[0002]在线热调宽技术是通过控制结晶器窄边的位置来改变铸坯的宽度，如中国专利授权公告号：CN105757065B结构的一种结晶器锥度在线保持液压伺服控制系统，能根据工艺设定的结晶器锥度，由一个位移传感器检测液压缸的当前位置(实时位置)，并借助一个比较器与理论值相比较。当实际值偏离理论值时，比较器控制伺服阀，通过伺服阀控制液压缸实现给定锥度信号所要求的结晶器锥度在线位置控制功能。
[0003]采用伺服阀控制技术能非常精准地对位移和力进行控制，但伺服阀具有价格昂贵，使用环境要求高，控制信号为易受干扰的模拟量，同时对油液清洁度要求也极高(高于NAS6级)且故障的分析及处理难度大等缺点。再者，由于用于结晶器热调宽的伺服阀在高温、高湿、高粉尘以及高污染的恶劣工况下工作，系统可靠性低，容易造成结晶器窄边位置非正常改变，导致高温钢水泄漏，引发重大设备及人员安全生产事故，影响连铸机的安全生产以及作业率。
[0004]对位置的伺服控制如中国专利授权公告号：CN107725509B结构的一种基于高速开关阀气压平衡调控策略的敏捷位置控制系统和方法，采用高速开关阀的高频响快速动作实现系统的位置精确控制，该方法能克服采用伺服阀带来的部分问题，有效提高系统的可靠性，但由于高速开关阀的价格昂贵，且阀芯的高频率动作容易导致阀芯和阀座的疲劳损坏，所以在工业工程中少有成功应用案例。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中存在的缺陷,本专利技术的目的在于提供一种数字逻辑阀阵列液压伺服控制系统、控制方法与故障自诊断方法，特别是用于连铸结晶器在线热调宽
，具有高效节能、稳定性好、故障率低、价格低廉且可以与计算机直接连接实现数字信号控制，以及在事故状态下能迅速实现液压缸的制动功能，保障连铸生产的高作业率，同时系统还具备状态监测及故障自动诊断等功能。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种数字逻辑阀阵列的液压伺服控制系统，用于连铸结晶器的在线热调宽，由泄露报警回路43、低频响控制回路44、液压缸14、位移传感器15和电气控制器19组成；其中泄露报警回路43的油口P与低频响控制回路44的油口P相连接，泄露报警回路43的油口T与低频响控制回路44的油口T相连接；低频响控制回路44的油口A与液压缸14的活塞腔油口42相连接；低频响控制回路44的油口B与液压缸14的活塞杆腔油口41相连接；低频响控制回路44的油口P1与液压缸14的制动油口40相连接；压缩空气CA分别与低频响控制回路44的冷却气
口CA、液压缸14的压缩空气通路37相连接；
[0008]泄露报警回路43由过滤器(11)、球阀(13)、继电器(20)、第一单向阀(401)、第三节流阀(203)、第二单向阀(402)以及电磁阀(12)组成；泄露报警回路43的主压力管路P0通过过滤器11分别与继电器20的油口A、第一单向阀401的油口A和第三节流阀203的油口A相连接，电磁阀12的油口P分别与继电器20的油口B、第一单向阀401的油口B和第三节流阀203的油口B相连接；电磁阀12的油口B与泄露报警回路43的油口P相连接；泄露报警回路43的主回油管路T0通过第二单向阀402的油口B经油口A分别与电磁阀12的油口T、泄露报警回路43的油口T相连接；泄露报警回路43的主压力管路P0通过球阀13与主回油管路T0相连接；
[0009]低频响控制回路44由第一液控单向阀801、第二液控单向阀802、溢流阀10、顺序阀27、第三单向阀403以及低频响数字智能阀7组成；低频响数字智能阀7的油口A通过第一液控单向阀801的油口A经油口B与液压缸14的活塞腔油口42相连接；低频响数字智能阀7的油口B通过第二液控单向阀802的油口A经油口B与液压缸14的活塞杆腔油口41相连接；第一液控单向阀801的控制油口X与第二液控单向阀802的控制油口X分别与低频响控制回路44的的油口P相连接，第一液控单向阀801的泄油口Y与第二液控单向阀802的泄油口Y分别与低频响控制回路44的油口T相连接；低频响控制回路44的油口P由单向节流阀21的油口A经油口B与低频响控制回路44的油口P1相连接；低频响控制回路44的油口A通过溢流阀10的油口P经油口T与低频响控制回路44的油口T相连接；低频响控制回路44的油口B通过顺序阀27的油口P经油口T与低频响控制回路44的油口A相连接，低频响控制回路44的油口B通过第三单向阀403的油口B经油口A与低频响控制回路44的油口T相连接；
[0010]低频响数字智能阀7由第一低频响流量脉冲数字开关阀101、第二低频响流量脉冲数字开关阀102、第三低频响流量脉冲数字开关阀103、第四低频响流量脉冲数字开关阀104以及第一压力传感器601、第二压力传感器602、第三压力传感器603、第四压力传感器604组成；其中低频响数字智能阀7的油口P分别与第一低频响流量脉冲数字开关阀101的油口P、第三低频响流量脉冲数字开关阀103的油口P相连接，低频响数字智能阀7的油口T分别与第四低频响流量脉冲数字开关阀104的油口T、第二低频响流量脉冲数字开关阀102的油口T相连接，低频响数字智能阀7的油口A分别与第一低频响流量脉冲数字开关阀101的油口A、第四低频响流量脉冲数字开关阀104的油口A相连接，低频响数字智能阀7的油口B分别与第三低频响流量脉冲数字开关阀103的油口A、第二低频响流量脉冲数字开关阀102的油口A相连接；低频响数字智能阀7的油口P设置有第一压力传感器601，低频响数字智能阀7的油口T设置有第二压力传感器602，低频响数字智能阀7的油口A设置有第三压力传感器603，低频响数字智能阀7的油口B设置有第四压力传感器604；
[0011]液压缸14包括缸体45、活塞46、活塞杆49、前法兰24、制动装置22和前端盖31；活塞46将缸体45隔离成活塞腔和活塞杆腔，活塞上安装有导向环47和密封圈48，活塞46和活塞杆49为整体结构；前法兰24通过螺纹与缸体45连接，前端盖31通过螺钉34经弹垫33将制动装置22固定在前法兰24上；制动装置22安装有三套第一导向带501、主密封25、第一副密封301和静密封23，制动装置22上设置有制动释放油路40和压缩空气通路37；活套26设置有两套第二副密封302、两套第三副密封303和两套第二导向带502；第一制动套901和第二制动套902均匀分布在活套26的内圆周斜面上，第一制动套901和第二制动套902的内圆周侧堆焊有锡青铜材料28；活套26一端设置有六片成对预压缩蝶形弹簧29；前端盖31上设置有静
密封23、三套第一导向带501、防尘圈32、冷却气通路36和冷却吹扫槽35；液压缸14上设置有位移传感器15；
[0012]电气控制器19由比较器18、数字调节器16和转换开关17组成；其中数字调节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字逻辑阀阵列的液压伺服控制系统，用于连铸结晶器的在线热调宽，其特征在于：由泄露报警回路(43)、低频响控制回路(44)、液压缸(14)、位移传感器(15)和电气控制器(19)组成；其中泄露报警回路(43)的油口P与低频响控制回路(44)的油口P相连接，泄露报警回路(43)的油口T与低频响控制回路(44)的油口T相连接；低频响控制回路(44)的油口A与液压缸(14)的活塞腔油口(42)相连接；低频响控制回路(44)的油口B与液压缸(14)的活塞杆腔油口(41)相连接；低频响控制回路(44)的油口P1与液压缸(14)的制动油口(40)相连接；压缩空气CA分别与低频响控制回路(44)的冷却气口CA、液压缸(14)的压缩空气通路(37)相连接；泄露报警回路(43)由过滤器(11)、球阀(13)、继电器(20)、第一单向阀(401)、第三节流阀(203)、第二单向阀(402)以及电磁阀(12)组成；泄露报警回路(43)的主压力管路P0通过过滤器(11)分别与继电器(20)的油口A、第一单向阀(401)的油口A和第三节流阀(203)的油口A相连接，电磁阀(12)的油口P分别与继电器(20)的油口B、第一单向阀(401)的油口B和第三节流阀(203)的油口B相连接；电磁阀(12)的油口B与泄露报警回路(43)的油口P相连接；泄露报警回路(43)的主回油管路T0通过第二单向阀(402)的油口B经油口A分别与电磁阀(12)的油口T、泄露报警回路(43)的油口T相连接；泄露报警回路(43)的主压力管路P0通过球阀(13)与主回油管路T0相连接；低频响控制回路(44)由第一液控单向阀(801)、第二液控单向阀(802)、溢流阀(10)、顺序阀(27)、第三单向阀(403)以及低频响数字智能阀(7)组成；低频响数字智能阀(7)的油口A通过第一液控单向阀(801)的油口A经油口B与液压缸(14)的活塞腔油口(42)相连接；低频响数字智能阀(7)的油口B通过第二液控单向阀(802)的油口A经油口B与液压缸(14)的活塞杆腔油口(41)相连接；第一液控单向阀(801)的控制油口X与第二液控单向阀(802)的控制油口X分别与低频响控制回路(44)的的油口P相连接，第一液控单向阀(801)的泄油口Y与第二液控单向阀(802)的泄油口Y分别与低频响控制回路(44)的油口T相连接；低频响控制回路(44)的油口P由单向节流阀(21)的油口A经油口B与低频响控制回路(44)的油口P1相连接；低频响控制回路(44)的油口A通过溢流阀(10)的油口P经油口T与低频响控制回路(44)的油口T相连接；低频响控制回路(44)的油口B通过顺序阀(27)的油口P经油口T与低频响控制回路(44)的油口A相连接，低频响控制回路(44)的油口B通过第三单向阀(403)的油口B经油口A与低频响控制回路(44)的油口T相连接；低频响数字智能阀(7)由第一低频响流量脉冲数字开关阀(101)、第二低频响流量脉冲数字开关阀(102)、第三低频响流量脉冲数字开关阀(103)、第四低频响流量脉冲数字开关阀(104)以及第一压力传感器(601)、第二压力传感器(602)、第三压力传感器(603)、第四压力传感器(604)组成；其中低频响数字智能阀(7)的油口P分别与第一低频响流量脉冲数字开关阀(101)的油口P、第三低频响流量脉冲数字开关阀(103)的油口P相连接，低频响数字智能阀(7)的油口T分别与第四低频响流量脉冲数字开关阀(104)的油口T、第二低频响流量脉冲数字开关阀(102)的油口T相连接，低频响数字智能阀(7)的油口A分别与第一低频响流量脉冲数字开关阀(101)的油口A、第四低频响流量脉冲数字开关阀(104)的油口A相连接，低频响数字智能阀(7)的油口B分别与第三低频响流量脉冲数字开关阀(103)的油口A、第二低频响流量脉冲数字开关阀(102)的油口A相连接；低频响数字智能阀(7)的油口P设置有第
一压力传感器(601)，低频响数字智能阀(7)的油口T设置有第二压力传感器(602)，低频响数字智能阀(7)的油口A设置有第三压力传感器(603)，低频响数字智能阀(7)的油口B设置有第四压力传感器(604)；液压缸(14)包括缸体(45)、活塞(46)、活塞杆(49)、前法兰(24)、制动装置(22)和前端盖(31)；活塞(46)将缸体(45)隔离成活塞腔和活塞杆腔，活塞上安装有导向环(47)和密封圈(48)，活塞(46)和活塞杆(49)为整体结构；前法兰(24)通过螺纹与缸体(45)连接，前端盖(31)通过螺钉(34)经弹垫(33)将制动装置(22)固定在前法兰(24)上；制动装置(22)安装有三套第一导向带(501)、主密封(25)、第一副密封(301)和静密封(23)，制动装置(22)上设置有制动释放油路(40)和压缩空气通路(37)；活套(26)设置有两套第二副密封(302)、两套第三副密封(303)和两套第二导向带(502)；第一制动套(901)和第二制动套(902)均匀分布在活套(26)的内圆周斜面上，第一制动套(901)和第二制动套(902)的内圆周侧堆焊有锡青铜材料(28)；活套(26)一端设置有六片成对预压缩蝶形弹簧(29)；前端盖(31)上设置有静密封(23)、三套第一导向带(501)、防尘圈(32)、冷却气通路(36)和冷却吹扫槽(35)；液压缸(14)上设置有位移传感器(15)；电气控制器(19)由比较器(18)、数字调节器(16)和转换开关(17)组成；其中数字调节器(16)通过电缆分别与第一低频响流量脉冲数字开关阀(101)、第二低频响流量脉冲数字开关阀(102)、第三低频响流量脉冲数字开关阀(103)和第四低频响流量脉冲数字开关阀(104)相连接；转换开关(17)通过电缆与电磁阀(12)相连接；比较器(18)通过电缆分别与位移传感器(15)、继电器(20)、第一压力传感器(601)、第二压力传感器(602)、第三压力传感器(603)、第四压力传感器(604)、第一低频响流量脉冲数字开关阀(101)监测器S、第二低频响流量脉冲数字开关阀(102)监测器S、第三低频响流量脉冲数字开关阀(103)监测器S、第四低频响流量脉冲数字开关阀(104)监测器S相连接。2.根据权利要求1所述的一种数字逻辑阀阵列的液压伺服控制系统，其特征在于：电气控制器(19)的转换开关(17)发生信号0，电磁阀(12)的电磁铁无电流；制动装置(22)的压力腔(39)的油液经制动油口(40)流经低频响控制回路(44)的油口P1后由单向节流阀(21)与低频响控制回路(44)的油口T相连接，制动装置(22)的蝶形弹簧(29)的预压缩力克服制动装置(22)的压力腔(39)的液压系统回油压力值T
’
，活套(26)向左移动，第一制动套(901)和第二制动套(902)能在活套(26)的内圆周斜面作用下向活塞杆(49)的轴心移动，使堆焊锡青铜材料(28)可靠地制动活塞杆(49)，实现液压缸(14)的活塞杆(49)快速制动。3.根据权利要求1所述的一种数字逻辑阀阵列的液压伺服控制系统，其特征在于：低频响数字智能阀(7)用于液压缸(14)的位置控制，第一低频响流量脉冲数字开关阀(101)和第四低频响流量脉冲数字开关阀(104)的油口A上配置第一阻尼器(201)，第二低频响流量脉冲数字开关阀(102)和第三低频响流量脉冲数字开关阀(103)的油口A上配置第二阻尼器(202)，通过位移传感器(15)对液压缸(14)的实时位置检测，能实现对液压缸(14)的位置精准控制；其中第一低频响流量脉冲数字开关阀(101)、第二低频响流量脉冲数字开关阀(102)、第三低频响流量脉冲数字开关阀(103)和第四低频响流量脉冲数字开关阀(104)为锥阀式或球阀式开关阀。4.根据权利要求1所述的一种数字逻辑阀阵列的液压伺服控制系统，其特征在于：
第一压力传感器(601)用于低频响数字智能阀(7)的油口P压力值检测，第二压力传感器(602)用于低频响数字智能阀(7)的油口T压力值检测，第三压力传感器(603)分别用于检测低频响数字智能阀(7)的油口A以及液压缸(14)活塞腔的压力值检测，第四压力传感器(604)分别用于低频响数字智能阀(7)的油口B以及液压缸(14)活塞杆腔的压力值检测。5.根据权利要求1所述的一种数字逻辑阀阵列的液压伺服控制系统，其特征在于：第一制动套(901)和第二制动套(902)均匀分布在活套(26)的内圆周斜面上，活套(26)一端设置的六片成对预压缩蝶形弹簧(29)的预紧力使第一制动套(901)和第二制动套(902)的内圆周侧堆焊的锡青铜材料(28)制动活塞杆(49)；六片预压缩蝶形弹簧(29)两片成对，减小制动装置(22)的轴向距离。6.根据权利要求1所述的一种数字逻辑阀阵列的液压伺服控制系统，其特征在于：压缩空气CA实现低频响控制回路(44)内部液压元器件的冷却功能；所述压缩空气CA由压缩空气通路(37)进入冷却气通路(36)后经冷却吹扫槽(35)排出，防止外界污物从防尘圈(32)处进入液压缸(14)内部，导致液压缸(14)的损坏，提高了系统的可靠性和液压缸(14)的高可靠性运行。7.权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：丘铭军，李向辉，陈国防，艾春璇，郭佳，雷丛卉，刘杰，
申请(专利权)人：中国重型机械研究院股份公司，
类型：发明
国别省市：