Електромеханічний регулятор частоти обертання двигуна внутрішнього згорання

Реферат: Електромеханічний регулятор частоти обертання двигуна внутрішнього згорання містить додатково обладнаний блоком перетворення сигналу датчика швидкості в фактичне значення. Вхід якого з'єднаний з виходом сигналу датчика швидкості, а його вихід з'єднуються з входами панелі індикації, блоком порівняння фактичної із заданою частотами обертання, перший вхід якого з'єднано з виходом блока перетворення сигналу, а другий вхід блока порівняння з'єднується з виходом пульта керування, а вихід блока порівняння з'єднується з входами блоків регулятора швидкості, блока порівняння максимальної похибки регулювання та блока порівняння значення зони нечутливості роботи системи, другий вхід блока регулятора швидкості з'єднується з виходом електронної обчислювальної машини, а його вихід з входом перетворювача частоти. Другий вхід блока порівняння максимальної похибки регулювання з'єднано з виходом пульта керування, а його вихід з входами панелі індикації та блока керування роботою виконавчого механізму, вихід електронної обчислювальної машини з'єднано з входом блока завдання значення зони нечутливості, вихід якого з'єднується з входом блока порівняння значення зони нечутливості, а його вихід з'єднано з входом блока керування роботою виконавчого механізму, також, входи блока керування роботою виконавчого механізму з'єднано з виходами пульта керування та датчиків контролю крайніх положень засувки подачі палива. UA 87165 U (12) UA 87165 U UA 87165 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до електромеханіки, а саме - до систем частотно-регульованого електропривода для автоматичного регулювання подачі палива до двигуна внутрішнього згорання. Значна кількість транспортних засобів та джерел електричної енергії (бензинових та дизельних генераторних установок) використовує в якості автономного мобільного джерела механічної енергії двигун внутрішнього згорання, що в більшості випадків потребує стабілізації заданої частоти обертання вала з необхідною точністю в залежності від умов технологічного процесу. Відомий регулятор частоти обертання прямої дії [Патент 22923 України, кл. 5 F02D 1/10. Регулятор частоти обертання двигуна внутрішнього згорання / К.Є. Долганов, А.А. Лісовал, М.І. Самусь, О.А. Коколев, А.О. Шилов - № 94063256; Заявл. 28.06.94; Опубл. 30.06.98. Бюл. № 3, с. 8.], який складається з датчика швидкості відцентрового типу з встановленими на валу блоком пружин та рухомою втулкою, яка через кінематичний ланцюг здійснює переміщення робочого органу - засувки подачі палива двигуна внутрішнього згорання (ДВЗ). Недоліками даного механічного регулятора є: відсутність функціональної можливості завдання уставки швидкості та, як наслідок, завдання необхідної частоти обертання вала ДВЗ; незадовільні показники якості регулювання при ступінчатому характері збурюючих впливів, наприклад при накиді/скиданні навантаження; низька надійність, що зумовлено відсутністю будь-яких вимірювальних перетворювачів та сигнальної арматури для контролю аварійних режимів роботи. Суттєві ознаки, що збігаються із корисною моделлю, що заявляється: - забезпечення стабілізації частоти обертання вала двигуна; - регулювання подачі палива здійснюється за рахунок зміни положення виконавчого органу подачі палива. Найбільш близьким до технічного рішення, що заявляється, та вибраним як прототип є "регулятор частоти обертання дизеля з програмно-вимірювальним комплексом" [Патент 21481 України, кл. 5 F02D 1/08. Регулятор частоти обертання дизеля з програмно-вимірювальним комплексом / А.А. Лісовал, С.В. Костриця, М.І. Гуменчук - № 200610575; Заявл. 06.10.2006; Опубл. 15.03.2007 Бюл. № 3, с. 8.], який складається з датчика частоти обертання вала ДВЗ, електронного блока керування (ЕБК), який на основі сигналу першого здійснює регулювання подачею палива до ДВЗ видаючи управляючий сигнал роботи головного виконавчого механізму - пропорційного електромагніту; а також візуалізує стан установки за допомогою світлової арматури та може здійснювати передачу інформації про поточний стан агрегату до електронної обчислювальної машини (ЕОМ). Недоліком даного технічного рішення є сталість кутової швидкості та кутового прискорення вала засувки в процесі стабілізації обертів, що обмежує швидкодію системи в динамічних режимах. Суттєві ознаки, що збігаються із технічним рішенням, що заявляється: - використання цифрового датчика швидкості обертання вала двигуна внутрішнього згорання; - використання датчиків контролю крайніх положень засувки подачі палива; - управління роботою положення засувки здійснюється мікропроцесорним блоком керування; - завдання основних параметрів роботи системи відбувається зовнішніми пультом керування; - наявність панелі світлової індикація та сигналізації аварійних режимів роботи установки; - можливість контролю та налаштування роботи установки засобами електронної обчислювальної машини. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення швидкодії, якості регулювання та надійності роботи системи стабілізації обертів (ССО) двигуна внутрішнього згорання, а також захист обладнання від роботи установки в аварійних режимах. Поставлена задача вирішується тим, що у відповідності до заданого значення уставки швидкості зад  задає необхідну швидкість електропривода засувки подачі палива на підставі отриманої інформації про поточний стан об'єкту, що надходить до ПЛК від датчика швидкості вала двигуна внутрішнього згорання з урахуванням сигналів від датчиків крайніх положень засувки. Технічний результат полягає в підвищенні швидкодії та якості регулювання роботи ССО ДВЗ, в тому числі підвищення надійності роботи системи в аварійних режимах. Суть корисної моделі пояснює креслення. 1 UA 87165 U 5 10 15 На фіг. 1 наведено функціональну схему пристрою стабілізації обертів двигуна внутрішнього згорання та прийнято наступні позначення: ПЛК - програмований логічний контролер; ДВЗ двигун внутрішнього згорання; ПЧ - перетворювач частоти; М - асинхронна електрична машина; Р - редуктор; Д - датчики крайніх положень засувки подачі палива; ДШ - датчик швидкості обертання вала двигуна внутрішнього згорання; 3 - засувка; ЕОМ - електронна обчислювальна машина; 1 - пульт керування; 2 - блок перетворення інформації з ДШ в фактичну величину; 3 блок порівняння величин заданої та фактичної швидкості обертання вала; 4 - блок цифрового регулятора швидкості; 5 - блок порівняння величини фактичної похибки регулювання з максимально припустимим значенням; 6 - блок порівняння значень фактичної та заданої величини зони нечутливості системи керування при регулюванні; 7 - блок завдання величини зони нечутливості регулювання; 8 - блок керування роботою виконавчого механізму; 9 - панель індикації поточного стану роботи всієї системи. Процес роботи систему керування електромеханічного регулятора частоти обертання ДВЗ пояснюється кресленням. На фіг. 2 представлено алгоритм функціонування розробленого регулятора: зад величина заданої частоти обертання вала ДВЗ; ф - фактична частота обертання вала ДВЗ; max - значення максимально припустимої похибки регулювання; dz - велична значення зони нечутливості регулятора;   dz - порівняння поточної похибки регулювання з величиною зони не чуттєвості регулятора; 20 25 30 35 40 45 50   max - порівняння поточної похибки регулювання з максимально припустимим значенням. Електромеханічний регулятор частоти обертання двигуна внутрішнього згорання, що заявляється, складається із (Фіг. 1) двигуна внутрішнього згорання (ДВЗ), робота якого регулюється засувкою (3) подачі палива, що приводиться в рух асинхронним двигуном (М) через черв'ячний редуктор (Р). Регульованим джерелом живлення електричної машини виступає перетворювач частоти (ПЧ), який керується сигналами з програмованого логічного контролера (ПЛК). Пульта керування оператора (1) - головного управляючого органу управління установкою, через які задаються основні параметри роботи системи. ПЛК є комплектною мікропроцесорною системою керування вищого функціонального рівня, яка складається з програмної та апаратної частини. Остання містить наступні блоки: блок перетворення сигналу ДШ в фактичну величини кутової швидкості 2, вхід 2.1 якого з'єднаний з виходом ДШ, а вихід 2.2 блока 2 з'єднано з входом 3.2 блока 3 та входом 9.1 панелі індикації 9; блок порівняння заданої та фактичної швидкості обертання вала 3, вхід 3.1 якого з'єднано з виходом 1.1 пульта керування 1, а вихід 3.3 з'єднано з входами 4.1 (блока регулятора швидкості 4), 5.1 (блока порівняння похибки регулювання 5) та 6.1 (блока зони нечутливості системи керування); блок регулятора швидкості 4, вхід 4.2 якого з'єднано з ЕОМ, а вихід 4.3 з входом завдання вихідної частоти ПЧ; блок порівняння похибки регулювання 5, вхід 5.2 якого з'єднано з виходом 1.2 пульта керування 1, а вихід 5.3 з входом 8.1 блока керування роботою виконавчого механізму 8 та входом 9.2 панелі індикації 9; блок порівняння похибки регулювання з величною зони нечутливості 6, вхід 6.2 якого з'єднано з виходом 7.2 блока завдання величини зони нечутливості регулювання 7, а вихід 6.3 з входом 8.2 блока керування роботою виконавчого механізму 8; блок завдання величини зони нечутливості регулювання 7, вхід 7.1 якого з'єднано з ЕОМ; блок керування роботою виконавчого механізму 8, входи 8.3 та 8.4 якого з'єднано з виходами 1.3 та 1.4 пульта керування відповідно, а входи 8.5, 8.6 з'єднані з виходами датчиків крайніх положень засувки подачі палива (Д), а виходи 8.7, 8.8 та 8.9 з'єднано з входами 9.3, 9.4 та 9.5 панелі індикації 9 відповідно, та з керуючим входами перетворювача частоти. Процес роботи електромеханічного регулятора частоти обертання ДВЗ представлено на Фіг. 2. Робота пристрою починається із завдання наступних параметрів роботи системи: засобами ЕОМ вводиться до системи керування значення зони нечутливості регулювання dz  та здійснюється налаштування цифрового регулятора швидкості, з пульта керування вводяться дані максимально припустимої похибки регулювання max  та заданої швидкості обертання зад . Потім відбувається перевірка натискання кнопки "Пуск", коли вона натиснута відбувається ввімкнення привода засувки подачі палива та її повне відкриття. В подальшому відбувається перевірка натискання кнопки "Стоп", якщо вона не натиснута відбувається зчитування заданих значень заданої швидкості зад  , максимальної похибки регулювання 55 max  та зони нечутливості регулювання dz  , а також зчитування фактичної швидкості вала ф ДВЗ з ДШ. Далі відбувається формування сигналу керування роботою виконавчого   2 UA 87165 U механізму цифровим регулятором, що передається на вхід ПЧ. В процесі роботи установки проводиться порівняння фактичної похибки регулювання   dz з величиною зони нечутливості 5 регулятора процесу, якщо умова виконується, відбувається   dz блокування привода, якщо ж умова не виконується, то відбувається опитування датчиків крайніх положень засувки. Так, якщо засувка повністю відчинена, відбувається перевірка перевищення фактичної похибки регулювання  та максимально припустимого значення max  , в випадку виконання умови   max відбувається ввімкнення сигналізації та подача команди на автоматичне закривання засувки до її повного зачинення, вимкнення привода та завершення програми, якщо ж умова   max не виконується, відбувається лише блокування привод. 10 15 Якщо засувка не повністю відчинена, відбувається перевірка чи засувка повністю зачинена, якщо вона зачинена, то відбувається блокування привода та перехід до початку частини алгоритму зі стабілізації швидкості, якщо ж засувка не повністю зачинена, відбувається перехід до початку частини алгоритму зі стабілізації швидкості. В процесі роботи системи керування за даним алгоритмом натискання кнопки "Стоп" в будь який момент роботи установки призведе до подачі команди на зачинення засувки, при досягнення нею крайнього положення вимкнення привода та завершення роботи алгоритму. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 40 Електромеханічний регулятор частоти обертання двигуна внутрішнього згорання, який містить мікропроцесорний пристрій регулювання положення засувки подачі палива до двигуна внутрішнього згорання, цифровий датчик швидкості вала двигуна внутрішнього згорання, датчики крайніх положень засувки подачі палива, пульт керування, панель індикації сигналізації аварійних режимів роботи, електронну обчислювальну машину, мікропроцесорну систему керування, який відрізняється тим, що додатково обладнаний блоком перетворення сигналу датчика швидкості в фактичне значення, вхід якого з'єднаний з виходом сигналу датчика швидкості, а його вихід з'єднуються з входами панелі індикації, блоком порівняння фактичної із заданою частотами обертання, перший вхід якого з'єднано з виходом блока перетворення сигналу, а другий вхід блока порівняння з'єднується з виходом пульта керування, а вихід блока порівняння з'єднується з входами блоків регулятора швидкості, блока порівняння максимальної похибки регулювання та блока порівняння значення зони нечутливості роботи системи, другий вхід блока регулятора швидкості з'єднується з виходом електронної обчислювальної машини, а його вихід з входом перетворювача частоти, другий вхід блока порівняння максимальної похибки регулювання з'єднано з виходом пульта керування, а його вихід з входами панелі індикації та блока керування роботою виконавчого механізму, вихід електронної обчислювальної машини з'єднано з входом блока завдання значення зони нечутливості, вихід якого з'єднується з входом блока порівняння значення зони нечутливості, а його вихід з'єднано з входом блока керування роботою виконавчого механізму, також, входи блока керування роботою виконавчого механізму з'єднано з виходами пульта керування та датчиків контролю крайніх положень засувки подачі палива. 3 UA 87165 U 4 UA 87165 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5