【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电磁阀领域，尤其涉及一种监测电磁阀的健康状态的方法。
技术介绍
1、电磁阀是一种机电操作阀，并且是工业应用中控制流体流动最常用的组件之一。电磁阀的特性在它们使用的电流的特性、产生的磁场的强度、它们用于调节流体的机制以及它们所控制的流体的类型和特性方面有所不同。换句话说，有许多阀门设计，但它们都有一个共同的组件，即螺线管。
2、本质上，螺线管是一个机电致动器。它包括一个静态部件，线圈，和运动部件，柱塞。两个部件之间的连接主要由机械弹簧实现。
3、线圈可以由电压源供电，从而实现柱塞的线性运动。柱塞的起始位置和终止位置之间的行程长度或距离通常较小，为1mm的数量级。
4、工业应用中控制流体流动意味着电磁阀的任务是关闭、释放、计量、分配或混合流体。然而，重要的是他们以安全可靠的方式提供这些任务。
5、由于其技术功能，不可避免的是电磁阀将随着时间的推移而退化。除了电磁阀本身的质量外，各种其他变量也会影响其使用寿命，比如使用强度和/或其运行所处的大气条件。其他影响是由于受控处理的流体颗粒造成的堵塞和诸如施加的压力之类的工作条件。
6、于是，为了避免出现任意危急情况并保证电磁阀正在其中运行的工业设施的正常操作，重要的是尽快更换出现故障的电磁阀。此外，应避免电磁阀出现故障，换句话说，电磁阀应在出现任意故障之前被更换。
7、一种避免出现任意危急情况的方法是定义维护间隔，在该间隔中更换工业设施的所有电磁阀。例如，该间隔将基于允许的开关操作的总数来确定，或者只是以工
8、基于允许的开关次数来定义维护间隔的缺点是必须以非常保守的方式选择维护间隔，尤其是在需要保证安全可靠的操作时。换句话说，只有一个电磁阀发生故障的情况也需要避免。这可能导致更换一整套仍然运转良好并且可能在很长一段时间和/或更多的开关操作中保持功能良好的电磁阀。
9、因此，需要一种用于监测电磁阀的状况或健康状态的改进方法。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于弥补上述缺点和其他缺点。为此，按照第一方面的本专利技术涉及一种计算机实现的方法，用于确定包括螺线管的电磁阀的健康状态，所述电磁阀适合于支持处理控制系统，所述方法包括以下步骤：
2、-监测通过所述螺线管的电流；
3、-确定发起所述电磁阀的状态改变的时刻和所述电流的时间导数中断(discontinue)的时刻之间的时间段；
4、-将所述时间段与指示所述电磁阀的健康状态的参考时间段进行比较，从而确定健康状态。
5、螺线管包括线圈、柱塞和机械弹簧。如前所述，线圈可以由电压源供电，从而实现柱塞的线性运动。当线圈通电时，其中的电流引起柱塞的运动。该运动导致电磁阀的状态改变，进入打开状态或关闭状态。后者取决于电磁阀的类型，即常开电磁阀或常闭电磁阀。因此，正是电流导致或发起了被监测的状态改变。
6、接下来，在监测电流的同时，确定指示电磁阀的健康状态的时间段。该时间段是发起状态改变的时刻和所监测的电流的时间导数中断的时刻之间的时间。
7、进一步应当理解的是，当电流作为连续时间信号被监测时，可以准确地确定电流变得中断的时刻。这将对应于以无限采样频率或以无限小的小采样周期进行采样。在实践中，由于所使用的实际采样频率和对应的采样周期，因此将间接地确定所述时刻。间接确定将在本专利技术的公开内容中进一步讨论。
8、当发起状态改变时，在线圈的连接点上施加电压，电流开始在线圈中流动。电流值不会立即处于特定水平，而是会从零开始逐渐增加，因为线圈是电感组件。在电流逐渐增加时，监测电流，并直接或间接地计算时间导数。由于电流在逐渐增加，即随时间变化，因此时间导数也随时间变化。此外，由电流引起的磁场产生使柱塞移动直到电磁阀打开或关闭的力。另外，机械弹簧也会影响柱塞的运动。因此，柱塞中的电流最初受到所施加的电压源的影响，但还受到一组其他变量的影响，比如柱塞的运动的影响。
9、换句话说，根据麦克斯韦方程，线圈产生的最初移动柱塞的磁场本身也受到柱塞的位置和运动的影响。这意味着柱塞的运动影响流经线圈的电流，反之亦然。因此，应该清楚的是，除其时间导数之外，电流的值也随时间变化。
10、因此，在监测时，确定发起电磁阀的状态改变的时刻和电流的时间导数中断的时刻之间的时间段。
11、例如，发起状态改变的时刻是给出改变状态的指令的时刻，或者是线圈中的电流不同于零的时刻。因此，该时刻可以被确定为电流的幅度超过预定阈值的时刻。或者，可以在给出状态改变的命令时，确定状态改变。另外，可以通过所述命令来发起监测。此外，注意，在处理交流阀时，幅度可被视为其绝对值，以便处理电流在负半周期开始时的情况。
12、然而，应当理解的是，应以连贯一致的方式选择该时刻，使得可以相互比较一组确定的时间段。
13、定义确定的时间段的终止的另一个时刻是时间导数中断的时刻。因此，这是电流曲线出现扭结(kink)或骤降的时刻。
14、当以高采样频率监测电流时，从而可以以或多或少直接的方式准确地确定所述扭结。更实际地，这种扭结可以通过处理代表电流的样本来间接确定。其值递减的样本的范围，接着是其值递增的样本的范围，指示在所述范围之间可能存在扭结。
15、于是，计算机实现的方法可以包括对电流进行采样从而获得采样电流的阵列的步骤。然后，可以通过所述采样电流的阵列来进行时刻的确定并将其与参考时间段进行比较。
16、接下来，将确定的时间段与参考时间段进行比较。或者，使采样电流的阵列与电磁阀的参考阵列关联，以确定所述时间段。
17、确定时间段的另一种方法是使采样电流的阵列的子阵列与表示v形或l形函数的参考子阵列依次关联。
18、参考时间段指示电磁阀的健康状态。因此，对于特定类型和型号的电磁阀，可以定义作为参考时间段的时间段。例如，当电磁阀首次投入使用时，确定参考时间段。在电磁阀的操作期间，定期或者甚至连续地将时间段与参考时间段进行比较。当确定的时间段开始随时间漂移或增加时，这表明电磁阀的功能正在退化。换句话说，电磁阀的健康状态恶化。
19、参考时间段和确定的时间段还可以取决于诸如操作压力之类的参数。取决于阀门类型，当操作压力增加时，参考时间段可以增加、减少或保持恒定。因此，确定的时间段的漂移或增加也可以取决于诸如操作压力之类的参数。
20、为了应对确定的时间段或健康状态对操作压力的依赖性，可以将操作压力范围划分为有限数量的等级，并且只在同一等级的测量范围内比较确定的时间段或健康状态。
21、或者，可以通过多项式或其他合适类型的拟合曲线来模拟参考时间段和操作压力之间的关系，从而生成基准真值。在螺线管的使用寿命期间，该多项式模型或其他曲线拟合模型可以在每个开关时刻被更新，从而一个新的确定的时间段变得可用。更新的多项式模型或曲线拟合模型与基准真值之间的差异随着时间的推本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种计算机实现的方法，用于估计电磁阀的健康状态，所述电磁阀包括用于支持处理控制系统的螺线管，所述方法包括以下步骤：
2.按照权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述状态改变被确定为所述电流的大小超过预定阈值的时刻。
3.按照权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述状态改变是在给出状态改变的命令时确定的。
4.按照权利要求3所述的计算机实现的方法，其中所述监测通过所述命令来发起。
5.按照前述权利要求之一所述的计算机实现的方法，所述方法还包括对所监测的电流进行采样从而获得采样电流的阵列的步骤，并且其中确定和比较通过采样电流的阵列来进行。
6.按照权利要求5所述的计算机实现的方法，其中确定是通过使采样电流的阵列与电磁阀的参考阵列关联来进行的。
7.按照权利要求5所述的计算机实现的方法，其中确定是通过使采样电流的阵列的子阵列与表示V形或L形函数的参考子阵列依次关联来进行的。
8.按照前述权利要求之一所述的计算机实现的方法，还包括以下步骤：
9.按照前述权利要求之一所述的计算机实现的方
10.一种数据处理装置，所述数据处理装置包括适于进行按照前述权利要求之一所述的方法的步骤的处理器。
11.按照权利要求10所述的装置，其中所述处理器是微处理器或微控制器。
12.一种包括指令的计算机程序，当所述程序由计算机执行时，所述指令使所述计算机执行按照权利要求1～9之一所述的方法。
13.一种承载按照权利要求12所述的计算机程序的数据载体信号。
14.一种节点，所述节点包括按照权利要求10或11所述的数据处理单元装置，以及配置为表示健康状态的接口。
15.一种电磁阀，所述电磁阀包括按照权利要求10或11所述的装置和/或按照权利要求14所述的节点。
16.一种压缩机，所述压缩机包括按照权利要求10或11所述的数据处理装置。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种计算机实现的方法，用于估计电磁阀的健康状态，所述电磁阀包括用于支持处理控制系统的螺线管，所述方法包括以下步骤：
2.按照权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述状态改变被确定为所述电流的大小超过预定阈值的时刻。
3.按照权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述状态改变是在给出状态改变的命令时确定的。
4.按照权利要求3所述的计算机实现的方法，其中所述监测通过所述命令来发起。
5.按照前述权利要求之一所述的计算机实现的方法，所述方法还包括对所监测的电流进行采样从而获得采样电流的阵列的步骤，并且其中确定和比较通过采样电流的阵列来进行。
6.按照权利要求5所述的计算机实现的方法，其中确定是通过使采样电流的阵列与电磁阀的参考阵列关联来进行的。
7.按照权利要求5所述的计算机实现的方法，其中确定是通过使采样电流的阵列的子阵列与表示v形或l形函数的参考子阵列依次关联来进行的。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：H·范德·桑德，
申请(专利权)人：阿特拉斯·科普柯空气动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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