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专利号: 2024110838184
申请人: 扬州市优发建设工程有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 工程元件或部件;为产生和保持机器或设备的有效运行的一般措施;一般绝热
更新日期:2025-03-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种智能阀门的调节控制系统,其特征在于:包括沉积物监测模块、阻塞预处理模块、数据采集模块、阀门功能状态分析模块和调节控制模块;

所述沉积物监测模块用于对阀门打开状态下的沉积物阻塞情况进行识别和监测,以获取沉积物阻塞状态信息,并经预处理后,以形成沉积物阻塞状态数据组,并传输至阻塞预处理模块;

所述阻塞预处理模块用于对接收到的沉积物阻塞状态信息进行分析,以获取沉积物阻塞指数zcj,并将其与预设的阻塞阈值S进行对比,以判断是否需发出阻塞预警指令;

所述数据采集模块用于对阀门内部的零部件磨损状况和阀体的泄漏情况进行数据识别与采集,分别获取零部件磨损信息和阀体泄漏状态信息,并根据阀门启闭状态进行采集,同时引入所述沉积物阻塞指数zcj,以获取开关启闭卡阻变化信息;

所述阀门功能状态分析模块用于在接收到阻塞预警指令后,对零部件磨损信息、阀体泄漏状态信息和开关启闭卡阻变化信息进行分析和计算,依次获取物理磨损指数zms、阀体泄漏指数zxl和启闭卡阻变化指数zqb,结合深度神经网络进行建模,并经无量纲处理后,拟合获取阀门功能退化指数zth;

所述调节控制模块用于依据所述阀门功能状态分析模块中获取的所述阀门功能退化指数zth,与预先设置的功能退化阈值G进行对比分析,获取相应的控制指令,依据控制指令作出相应的调节措施。

2.根据权利要求1所述的一种智能阀门的调节控制系统,其特征在于:所述沉积物检测模块用于通过使用电容式传感器、涡街流量计和声发射传感器对阀门打开状态下的沉积物阻塞情况进行识别和监测,以获取沉积物阻塞状态信息,从阀门打开状态下的沉积物堆积程度、内部流体流量以及阀体振动三个方面进行特征分析,并消除出现的错误数据、异常值或噪音,对数据进行归一化和标准化处理后,分别获取沉积物体积vcj、流体流量vlt和阀体振动频率pzd,以形成沉积物阻塞状态数据组,并传输至阻塞预处理模块。

3.根据权利要求2所述的一种智能阀门的调节控制系统,其特征在于:所述阻塞预处理模块包括阻塞状态分析单元和对比单元;

所述阻塞状态分析单元用于对接收的所述沉积物阻塞状态数据组进行分析,以生成的沉积物阻塞指数zcj通过以下公式计算获取;

式中,vcj表示为沉积物体积,vlt表示为流体流量,pzd表示为阀体振动频率,a1、a2和a3分别表示为沉积物体积vcj、流体流量vlt和阀体振动频率pzd的预设比例系数,A表示为第一修正常数;

所述对比单元用于将所述沉积物阻塞指数zcj与预先设置的阻塞阈值S进行对比分析,以判断是否需发出阻塞预警指令,具体内容如下:若所述沉积物阻塞指数zcj≤阻塞阈值S时,判定为当前阀门内沉积物为不阻塞状态,此时不发出额外阻塞预警指令;

若所述沉积物阻塞指数zcj>阻塞阈值S时,判定为当前阀门内沉积物为阻塞状态,此时发出阻塞预警指令,所述阻塞预警指令内容包括通知检修人员通过手动拆除清理的方式,对阀门内部沉积物进行清理,对于无法拆除的内部结构,通过将阀门浸入超声波清洗槽中,利用超声波振动的方式去除沉积物。

4.根据权利要求1所述的一种智能阀门的调节控制系统,其特征在于:所述数据采集模块包括零部件磨损数据采集单元、阀体泄漏状态信息采集单元和启闭卡阻数据采集单元;

所述零部件磨损数据采集单元用于在阀门使用过程中,采集阀门内部零部件磨损状态,获取零部件磨损信息,所述内部零部件磨损信息包括部件的坑洞总数量gkd、光滑面总面积sgh、裂纹长度clw和裂纹深度slw;

所述阀体泄漏状态信息采集单元用于在阀门在闭合状态下,采集阀体内部的流体泄漏情况和阀体外观特征信息,以获取阀体泄漏状态信息,所述阀体泄漏状态信息包括闭合状态下内泄漏量vwx、外部泄漏量vnx和外部密封间隙djx;

所述启闭卡阻数据采集单元用于根据阀门启闭状态进行采集,同时引入所述沉积物阻塞指数zcj,以获取开关启闭卡阻变化信息,所述开关启闭卡阻变化信息包括沉积物阻塞指数zcj、启闭力矩jqb和摩擦声波频率vsb。

5.根据权利要求4所述的一种智能阀门的调节控制系统,其特征在于:所述阀门功能状态分析模块用于在接收到阻塞预警指令后,对零部件磨损信息、阀体泄漏状态信息和开关启闭卡阻变化信息进行分析,所述阀门功能状态分析模块包括物理磨损分析单元、阀体泄漏分析单元、启闭卡阻变化分析单元和阀门功能退化总评估单元;

所述物理磨损分析单元用于对零部件磨损信息进行分析,经过无量纲处理后,获取物理磨损指数zms,所述物理磨损指数zms通过以下公式获取:式中,gkd表示为坑洞总数量,sgh表示为光滑面总面积,clw

6.根据权利要求5所述的一种智能阀门的调节控制系统,其特征在于:所述阀体泄漏分析单元用于对阀体泄漏状态信息进行分析,经过无量纲处理后,获取阀体泄漏指数zxl,所述阀体泄漏指数zxl通过以下公式获取:式中,vwx表示为内泄漏量,vnx表示为外部泄漏量,djx表示为外部密封间隙,c1、c2和c3分别表示为内泄漏量vwx、外部泄漏量vnx和外部密封间隙djx的权重值,C表示为第三修正常数。

7.根据权利要求5所述的一种智能阀门的调节控制系统,其特征在于:所述启闭卡阻变化分析单元用于对开关启闭卡阻变化信息进行分析,经过无量纲处理后,获取启闭卡阻变化指数zqb,所述启闭卡阻变化指数zqb通过以下公式获取:式中,zcj表示为沉积物阻塞指数,jqb表示为启闭力矩,vsb表示为摩擦声波频率,d1、d2和d3分别表示为沉积物阻塞指数zcj、启闭力矩jqb和摩擦声波频率vsb的权重值,D表示为第四修正常数。

8.根据权利要求5所述的一种智能阀门的调节控制系统,其特征在于:所述阀门功能退化总评估单元用于对所述物理磨损指数zms、阀体泄漏指数zxl和启闭卡阻变化指数zqb进行机器学习计算和无量纲处理后,获取阀门功能退化指数zth,所述阀门功能退化指数zth通过以下公式获取:式中,α、β和λ分别表示为物理磨损指数zms、阀体泄漏指数zxl和启闭卡阻变化指数zqb的权重值。

9.根据权利要求1所述的一种智能阀门的调节控制系统,其特征在于:所述调节控制模块用于将所述阀门功能退化指数zth与预先设置的功能退化阈值G进行对比分析,获取相应的调节控制指令,依据调节控制指令作出相应的调节措施,具体内容如下:若所述阀门功能退化指数zth小于所述功能退化阈值G时,即zth<G时,表示为当前阀门的功能状态处于正常状态,此时发出并执行第一调节控制指令,所述第一调节控制指令的执行措施为:继续监测阀门的运行状态,记录相关参数,作为后期检修参考的一部分;

若所述阀门功能退化指数zth大于或等于所述功能退化阈值G时,即zth≥G时,表示为当前阀门的功能状态处于功能异常状态,此时发出并执行第二调节控制指令,所述第二调节控制指令的执行措施为:通知检修人员立即对阀门进行全面检查,查找并修复导致功能退化的具体原因,根据检测结果,更换已损坏的阀座、阀芯、阀杆和密封部件,并对阀门内部进行清理作业,以去除沉积物,在完成更换后,对阀门进行校准和调试。

10.一种智能阀门的调节控制方法,用于实现上述权利要求1~9任一项所述的一种智能阀门的调节控制系统,其特征在于:包括以下步骤:步骤一、首先对阀门打开状态下的沉积物阻塞情况进行识别和监测,以获取沉积物阻塞状态信息,并经预处理后,以形成沉积物阻塞状态数据组,并传输至阻塞预处理模块;

步骤二、其次对接收到的沉积物阻塞状态信息进行分析,以获取沉积物阻塞指数zcj,并将其与预设的阻塞阈值S进行对比,以判断是否需发出阻塞预警指令;

步骤三、此外对阀门内部的零部件磨损状况和阀体的泄漏情况进行数据识别与采集,分别获取零部件磨损信息和阀体泄漏状态信息,并根据阀门启闭状态进行采集,同时引入所述沉积物阻塞指数zcj,以获取开关启闭卡阻变化信息;

步骤四、接着在接收到阻塞预警指令后,对零部件磨损信息、阀体泄漏状态信息和开关启闭卡阻变化信息进行分析和计算,依次获取物理磨损指数zms、阀体泄漏指数zxl和启闭卡阻变化指数zqb,结合深度神经网络进行建模,并经无量纲处理后,拟合获取阀门功能退化指数zth;

步骤五、最后对获取的所述阀门功能退化指数zth,与预先设置的功能退化阈值G进行对比分析,获取相应的控制指令,依据控制指令作出相应的调节措施。