регулятор температуры теплоносителей тепловой машины

Формула изобретения

Регулятор температуры теплоносителей тепловой машины, содержащий преобразователи температуры охлаждающего масла и воды, электропневматические вентили, управляющие подачей воздуха в пневмоцилиндры открытия жалюзи контуров охлаждения масла и воды, исполнительный механизм управления автоматическим приводом гидромуфты переменного наполнения привода вентилятора, вентилятор холодильной камеры, отличающийся тем, что он снабжен микропроцессорным контроллером, подключенным своими входами к выходам преобразователей температуры воды и масла, первый и второй выходы микропроцессорного контроллера подключены соответственно к входам электропневматических вентилей, а третий выход микропроцессорного контроллера подключен к входу исполнительного механизма управления автоматическим приводом гидромуфты переменного наполнения привода вентилятора, причем микропроцессорный контроллер содержит блоки вычисления скорости изменения температуры охлаждающего масла и охлаждающей воды, два сумматора, два пороговых устройства, два блока сравнения, четыре нормирующих блока и блок выделения максимума.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для автоматического поддержания на заданном уровне температуры теплоносителей тепловой машины, преимущественно двигателя внутреннего сгорания.

Известен регулятор температуры охлаждающей среды тепловой машины, содержащий датчик температуры охлаждающей среды и датчик мощности, снабженные каждый усилителем, связанные между собой при помощи соединительного канала; основной и дополнительный сумматоры, каждый из которых снабжен тремя входными и одним выходным патрубками, вентилятор с приводом, подключенным к выходному патрубку основного сумматора, реле, включенное в электрическую цепь управления жалюзи холодильника и подсоединенное к выходному патрубку основного сумматора, причем основной сумматор подключен при помощи своих входных патрубков к источнику сжатого рабочего тела, усилителю датчика температуры охлаждающей среды и к выходному патрубку дополнительного сумматора, дополнительный сумматор подключен к источнику сжатого рабочего тела и датчику мощности, входные патрубки усилителей датчиков подключены к источнику сжатого рабочего тела (SU, авторское свидетельство № 1321864, кл. F01P 7/00, опубл. 1987 г.).

Недостатком известного регулятора является недостаточная точность поддержания температуры охлаждающей среды тепловой машины.

Известен регулятор температуры охлаждающей среды тепловой машины, содержащий датчик температуры охлаждающей среды и датчик мощности, связанные через основной сумматор на два входа пневматическим сигналом с исполнительным механизмом привода вентилятора системы охлаждения тепловой машины и с реле давления, включенным в электрическую цепь управления жалюзи холодильника, а также содержащий датчик температуры наружного воздуха и дополнительный сумматор пневматических сигналов на два входа с переменным коэффициентом передачи, причем последний выполнен в виде пропорционального звена, состоящего из рычага с двумя опорами, одна из которых подвижна относительно этого рычага и связана с датчиком температуры наружного воздуха, а другая опора в виде мембраны соединена с датчиком мощности машины, и усилителя, вход которого соединен с пропорциональным звеном, а выход - с входом основного сумматора (SU, авторское свидетельство № 1094974, кл. F01P 7/00, опубл. 1984 г.).

Недостатком известного регулятора также является недостаточная точность поддержания температуры охлаждающей среды тепловой машины, наличие колебательных процессов, что уменьшает надежность работы тепловой машины и снижает ее экономичность.

Известен регулятор температуры теплоносителей тепловой машины, принятый за прототип, содержащий преобразователи температуры воды и масла, электропневматические вентили, управляющие подачей воздуха в пневмоцилиндры, автоматический привод с управлением от преобразователей температуры воды и масла, воздействующий на гидромуфту переменного наполнения привода вентилятора, вентилятор холодильной камеры, жалюзи контуров охлаждения воды и масла, а также управляющие работой жалюзи датчики-реле температуры воды и масла (Тепловоз 2М62: экипажная часть, электрическое и вспомогательное оборудование. С.П.Филонов, А.Е.Зиборов, В.В.Разумейчик и др. - М.: Транспорт, 1987. - Стр.37-45, рис.23.).

Недостатками известного регулятора являются недостаточная точность и значительные колебания температур охлаждающего масла и охлаждающей воды из-за релейного принципа работы, что снижает экономичность и надежность тепловой машины и ее охлаждающего устройства.

Техническим результатом изобретения является повышение экономичности и надежности работы тепловой машины за счет введения корректирующих сигналов по скорости изменения температур теплоносителей, что обеспечивает повышение точности и снижение величин колебаний температур охлаждающего масла и охлаждающей воды.

Указанный технический результат достигается тем, что регулятор температуры теплоносителей тепловой машины, содержащий преобразователи температуры воды и масла, электропневматические вентили, управляющие подачей воздуха в пневмоцилиндры открытия жалюзи контуров охлаждения масла и воды, автоматический привод гидромуфты переменного наполнения привода вентилятора, вентилятор холодильной камеры, жалюзи контуров охлаждения воды и масла, снабжен микропроцессорным контроллером, подключенным своими входами к выходам преобразователей температуры воды и масла, первый и второй выходы микропроцессорного контроллера подключены к входам электропневматических вентилей, а третий выход микропроцессорного контроллера подключен к входу исполнительного механизма управления автоматическим приводом гидромуфты переменного наполнения привода вентилятора, причем микропроцессорный контроллер содержит блоки вычисления скорости изменения температуры охлаждающего масла и охлаждающей воды, два сумматора, два пороговых устройства, два блока сравнения, четыре нормирующих блока и блок выделения максимума.

На чертеже представлена схема регулятора температуры теплоносителей тепловой машины.

Регулятор температуры теплоносителей тепловой машины содержит преобразователи температуры охлаждающего масла 1 и воды 2, электропневматические вентили 3 и 4, управляющие подачей воздуха в пневмоцилиндры 5 и 6 открытия жалюзи 7 и 8 контуров охлаждения масла и воды соответственно, исполнительный механизм 9 управления автоматическим приводом 10 гидромуфты 11 переменного наполнения привода вентилятора 12, микропроцессорный контроллер 13, подключенный своими входами к выходам преобразователей температуры 2 и 1 воды и масла соответственно, первый и второй выходы микропроцессорного контроллера 13 подключены соответственно к входам электропневматических вентилей 3 и 4, а третий выход микропроцессорного контроллера 13 подключен к входу исполнительного механизма 9 управления автоматическим приводом 10 гидромуфты 11 переменного наполнения привода вентилятора 12, причем микропроцессорный контроллер 13 включает в себя блоки вычисления скорости изменения температуры охлаждающего масла 14 и охлаждающей воды 15, сумматоры 16 и 17, пороговые устройства 18 и 19, блоки сравнения 20 и 21 и нормирующие блоки 22, 23, 24 и 25, блок выделения максимума 26.

Работа регулятора осуществляется следующим образом.

Микропроцессорный контроллер 13 по сигналам с преобразователей 1 и 2 температуры охлаждающего масла и воды соответственно в блоках вычисления скорости изменения температуры охлаждающего масла 14 и охлаждающей воды 15 вычисляет величины скоростей изменения температур охлаждающего масла и охлаждающей воды по формуле вычисления первой разности:

dT_м/dt=(T_мi-T_мi-1 )/(t_i-t_i-1)

dT_в /dt=(T_вi-T_вi-1)/(t_i-t_i-1 ),

где

dT_м/dt - скорость изменения температуры охлаждающего масла;

T _мi и T_мi-1 - значения температуры охлаждающего масла в моменты времени t_i и t_i-1;

dT_в/dt - скорость изменения температуры охлаждающей воды;

T_вi и T_вi-1 - значения температуры охлаждающей воды в моменты времени t_i и t_i-1.

Далее микропроцессорным контроллером 13 посредством нормирующих блоков 24 и 24 и сумматоров 16 и 17 вычисляются значения скорректированных температур охлаждающего масла Т_мк и охлаждающей воды Т_вк в соответствии со следующими выражениями:

T_мк=k _м·(dT_м/dt)+T_мi

T_вк=k_в·(dT_в/dt)+T_вi ,

где

k_м и k_в - нормирующие коэффициенты блоков 24 и 25 соответственно.

Задаются требуемые уставки T₁-Т₄ по температурам охлаждающего масла и охлаждающей воды и подаются на входы пороговых устройств 18 и 19 (выходы пороговых устройств 18 и 19 являются соответственно первым и вторым выходами микропроцессорного контроллера 13):

1) уставка закрытия жалюзи 7 контура охлаждения масла Т_мк<T₁;

2) уставка закрытия жалюзи 8 контура охлаждения воды Т_вк<T₂;

3) уставка открытия жалюзи 7 контура охлаждения масла Т_мк>Т₃ ;

4) уставка открытия жалюзи 8 контура охлаждения воды Т_вк>T₄.

Кроме того, задаются требуемые уставки Т₅ и Т₆ по температурам охлаждающего масла и охлаждающей воды и подаются на входы блоков сравнения 20 и 21:

5) уставка управления вентилятором 12 по температуре охлаждающего масла Т_мк>Т ₅;

6) уставка управления вентилятором 12 по температуре охлаждающей воды Т_вк>Т₆ .

Например, если при работе тепловой машины происходит увеличение скорректированной температуры охлаждающего масла Т _мк, то при достижении этой температурой величины уставки Т₃ микропроцессорный контроллер 13 включает электропневматический вентиль 3, открывая тем самым жалюзи 7 контура охлаждения масла посредством пневмоцилиндра 5.

Если при работе тепловой машины происходит уменьшение скорректированной температуры охлаждающего масла Т_мк, то при достижении этой температурой величины уставки T₁ микропроцессорный контроллер 3 выключает электропневматический вентиль 3, закрывая тем самым посредством пневмоцилиндра 5 жалюзи 7 контура охлаждения масла.

Аналогично производится управление открытием и закрытием жалюзи 8 контура охлаждения воды.

Если при работе тепловой машины происходит дальнейшее увеличение скорректированной температуры охлаждающего масла Т_мк, то при достижении этой температурой величины уставки Т₅ микропроцессорный контроллер 13 начинает управлять исполнительным механизмом 9 управления автоматическим приводом 10 гидромуфты 11, увеличивая скорость вращения вентилятора 12. Величина управляющего воздействия на исполнительный механизм 9 по температуре масла рассчитывается микропроцессорным контроллером 13 в соответствии со следующим выражением:

h_м=k_им·(Т _мк-Т₅),

где

h _м - управляющее воздействие на исполнительный механизм 9 по температуре масла;

k_им - нормирующий коэффициент блока 22.

Аналогично рассчитывается величина управляющего воздействия на исполнительный механизм 9 по температуре воды:

h_в=k_ив ·(Т_вк-Т₆),

где

h_в - управляющее воздействие на исполнительный механизм 9 по температуре воды;

k_ив - нормирующий коэффициент блока 23.

Из двух полученных величин управляющего воздействия h_м и h_в на выходах нормирующих блоков 22 и 23, подключенных своими выходами к входам блока 26 выделения максимума, выход которого является третьим выходом микропроцессорного контроллера 13, выбирается максимальное значение и подается на вход исполнительного механизма 9 управления автоматическим приводом 10 гидромуфты 11, изменяя соответствующим образом скорость вращения вентилятора 12, что позволяет повысить точность, снизить величину колебаний температуры теплоносителей тепловой машины, а также повысить надежность и экономичность работы тепловой машины.