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安全閥流量試驗位移數(shù)據(jù)優(yōu)化研究

文檔作者：劉婧瑤文檔來源：煤炭科學研究總院檢測研究分院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月08日
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2012年7月
第40卷第13期
機床與液壓
MACHINE TOOL ＆ HYDRAULICS
Ju1．2012
Vo1．40 No．13
DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．13．009
安全閥流量試驗位移數(shù)據(jù)優(yōu)化研究
劉婧瑤
(煤炭科學研究總院檢測研究分院，北京100013)
摘要：位移數(shù)據(jù)是安全閥壓力一流量試驗中計算流量的重要依據(jù)。由于液體介質的沖擊振動及位移傳感器數(shù)據(jù)采集誤
差等因素的影響，需剔除原始位移數(shù)據(jù)中的誤差數(shù)據(jù)進行優(yōu)化處理。依據(jù)位移數(shù)據(jù)分布特征進行數(shù)據(jù)分類，確定時間間
隔，按照時序將每個時間間隔內采集的數(shù)據(jù)點的集合稱為一簇；采用阻尼牛頓型法確立設計變量和優(yōu)化目標函數(shù)，對每簇
數(shù)據(jù)進行優(yōu)化迭代，搜索其數(shù)據(jù)中心代替該簇數(shù)據(jù)集合作為此時間間隔初始時刻的有效位移數(shù)據(jù)；并采用三次樣條插值法
對有效位移數(shù)據(jù)進行曲線擬合得到時間一位移曲線。
關鍵詞：安全閥；流量；位移數(shù)據(jù)；優(yōu)化
中圖分類號：TH137．5 文獻標識碼：A 文章編號：1001—3881(2012)13—029—3
Research on Displacement Data Optimization of Yield Valve Flow-rate Experiment
Uu Jingyao
(Research Branch of Inspection and Measurement，China Coal Research Institute，Beijing 100013，China)
Abstract：In yield valve flow—rate experiment，displacement data are important basis to calculate flow·rate． Due to the influences
of liquid impaetion and data acquisition error from displacement transducer，the initial displaeement data must be optimized．
According to the distribution features，the displacement data were divided into different groups．After determining the time interval，
following the time sequence，displacement data in the time interval were brought into the same group．When the design variables and
target function were determ ined，each data cluster were iteratively computed to search the data center which WaS regarded as operative
displacement data to the initial time of this time interval，and the data cluster were substituted by the operative displacement data． By
the cubic spline interpolation method，the time—displacement curve was obtained through fitting the operative displacement points．
Keywords：Yield valve；Flow—rate；Displacement data；Optimization
在煤礦開采機械及檢測設備中，安全閥是其液壓
系統(tǒng)的重要組成部件，當系統(tǒng)壓力超過設定壓力值
時，安全閥打開溢流，避免液壓元件內部產(chǎn)生過高壓
力而發(fā)生危險事故。安全閥在單位時間內的溢流量是
影響系統(tǒng)安全的重要因素，在安全閥流量試驗中，一
般采用容積法，即時間一位移法計算流量，因此需在
試驗過程中采集試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得到精確
的位移數(shù)據(jù)，以計算安全閥流量。
在液壓閥試驗研究中，張劍慈等建立了液壓系統(tǒng)
中流量閥的試驗系統(tǒng)，并闡述了流量閥的試驗項目和
方法以及測試過程 。汪忠士等介紹了大型船舶液壓
平臺的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)構成，針對其惡劣工作環(huán)
境采取兩種數(shù)字濾波方法進行抗干擾，以保證采集數(shù)
據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性，并討論了兩種數(shù)字濾波算法，
即平均值濾波和自適應濾波 。
在安全閥流量試驗過程中，由于高壓、流動液體
對試驗系統(tǒng)的沖擊以及數(shù)據(jù)采集誤差的存在，使原始
位移數(shù)據(jù)出現(xiàn)排列雜亂、大量冗余等特征，影響流量
計算的真實性 。針對國內研究注重于數(shù)據(jù)采集系
統(tǒng)的軟硬件實現(xiàn)，對獲取的數(shù)據(jù)優(yōu)化研究甚少，采用
阻尼牛頓型法對位移數(shù)據(jù)進行優(yōu)化：首先對原始位移
數(shù)據(jù)進行分類，確定時間間隔；按照時間順序將每個
時間間隔內的數(shù)據(jù)點視為一個集合簇，建立設計變量
和優(yōu)化目標函數(shù)；采用阻尼牛頓型法對每組數(shù)據(jù)進行
迭代計算，得到優(yōu)化的數(shù)據(jù)中心作為該時間間隔初始
時刻的有效位移數(shù)據(jù)；并采用三次樣條法對有效位移
數(shù)據(jù)點進行擬合，得到時間一位移曲線。
1 數(shù)據(jù)采集及分類
1．1 試驗原理
安全閥流量試驗臺的主體部分包括加載油缸、輸
出油缸、蓄能器、蓄能器連接管路以及固定支架等，
被試閥安裝在輸出油缸的下端出口處，如圖1所示。
試驗原理：向蓄能器內充液至設定壓力；再向輸
出油缸充液使其活塞向上伸出至設定行程，伸出過程
收稿日期：2011—06—24
基金項目：科技部專項(2005JG100370)
作者簡介：劉婧瑤(1979一)，女，博士，工程師，主要從事煤礦機械檢測設備研究。E—mail：jy03041@163．corn。
· 30· 機床與液壓 第4O卷
中頂緊加載油缸活塞使其回縮；當輸出缸內壓力達到
設定壓力時，蓄能器迅速向加載缸內充液加載，輸出
缸在高壓作用下回程，被試閥開啟溢流。被試閥的流
量需根據(jù)采集的加載油缸活塞位移，采用容積法計
算。位移傳感器安裝在加載缸活塞前端，通過計算機
控制采集、獲取數(shù)據(jù)。
圖1 試驗臺機體
1．2 數(shù)據(jù)分類
傳感器采集位移數(shù)據(jù)點具有冗余、分布不均等特
點，如圖2所示，因此需對原始數(shù)據(jù)進行優(yōu)化處理，
得到精確的時間一位移數(shù)據(jù)點。
圖2 位移數(shù)據(jù)點
原始位移數(shù)據(jù)的集合記做 ，設時間間隔t為
0．002 S，對原始位移數(shù)據(jù)點進行分類，數(shù)據(jù)簇記做
(J．=1，2，3，?)，數(shù)據(jù)簇 內的點記做
， ( Yi． )
(i=1，2，3，? )。
2 位移數(shù)據(jù)優(yōu)化
2．1 優(yōu)化方法理論
優(yōu)化設計是根據(jù)系統(tǒng)實際問題，確定設計限制條
件、確立各設計變量之間的相互關系和目標函數(shù)等，
以建立數(shù)學模型 “ 。
定義1 無約束問題的局部解
設存在n維設計變量 ‘是目標函數(shù) )的局部
極小點，如果對 ’∈R ，存在 >0，使得當 與
的距離小于 ，即當0

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