Насосная установка с ограничением потребляемой мощности преимущественно для термопластавтоматов

 

Использование: в гидроавтоматике для управления регулируемыми насосами, имеющими приводной двигатель ограниченной мощности и используемыми в системах программного управления термопластавтоматов. Сущность изобретения: насос 1 имеет механизм 2 управления, датчик 3 угла поворота , датчик 4 давления, сумматор 5, низкочастотный фильтр 6 и нелинейный элемент 7, выполненный с передаточной функцией, определяемой в соответствии с соотношением: Увых UBX - KV - С при UBX «V + С Увых 0при Uex KV + С, где ивых - напряжение на выходе элемента 7; . . UBX напряжение на сигнальном входе элемента 7; V - напряжение на регулирующем входе элемента 7; К - коэффициентнаклона характеристики ограничения мощности; . С - постоянный коэффициент, пропорциональный предельному давлению. При этом нелинейный элемент 7 включает в себя операционный усилитель 9. резисторы и диоды . 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э F 15 В 9/03, F 04 В 49/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4834654/29 (22) 04.06.90 (46) 23.03.93. Бюл. Nã 11 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт "Сигнал" (72) В.В,Аистов, Н,С.Антушев, Л.Е.Бродский, ЕЛ;Толпыгин и Б,А.Хорохорин (56) Авторское свидетельство СССР

М 981712, кл, F 15 В 9 03, 1979. (54) НАСОСНАЯ УСТАНОВКА С ОГРАНИЧЕНИЕМ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МОЩНОСТИ

ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ТЕРМОПЛАСТАВТОМАТОВ (57) Использование: в гидроавтоматике для управления регулируемыми насосами, имеющими приводной двигатель ограниченной мощности и используемыми в системах программного управления термопластавтоматов. Сущность изобретения: насос 1 имеет механизм 2 управления, датчик 3 угла поворота; датчик 4 давления, сумматор 5, низко Ж 1803610 А1 частотный фильтр 6 и нелинейный элемент

7, выполненный с передаточной функцией, определяемой в соответствии с соотношением:

Овых = Uex — KV — С при Uex > КН+ С живых = 0 при Uex < KV+ С, где Uevx — напряжение на выходе элемента

7;

Uex — напряжение на сигнальном входе элемента 7, V — напряжение на регулирующем входе элемента 7;

К вЂ” коэффициент наклона характеристики ограничения мощности;

С вЂ” постоянный коэффициент, пропорциональный предельному давлению. При: Б этом нелинейный элемент 7 включает в себя операционный усилитель 9, резисторы и диоды. 2 э.п,ф-лы, 3 ил.

И зобретение, относится к гидроавто-.. датчик 3 угла поворота люльки, датчик 4 матике и может быть,исй6льзовано для давления нагнетания насоса 1, суммато 5, управления регулируемыми насосами, низкочастотный фильтр 6 и регулируемый имеющими приводной двигатель ограни- нелинейный элемент 7, типа "зона нечувстченной мощности и используемыми в си- 5 вительности", выполненный с передаточной стемах программного управления функцией, определяемой в соответствии с термопластавтоматов. соотношением:

Цель изобретения — упрощение конст- Ue x = Uex — KV — С при U х > KV+ С рукции и повышение КПД;

Указанная. цель достигаетея тем, что в 10 Vevx = 0 при Uex < KV+ С насосной установке с ограниЧением потреб- Hacdc I подключен к нагрузке 8 и имеет ляемой мощности преимущественно для приводной асинхронный электродвигатель термопластавтоматов. содержащей насос 17. Элемент 7 включает, операционный усирегулируемой производительности; меха- литель 9, суммирующий и масштабирующий низм управления люлькой насоса, датчик 15 резисторы 10, 11 и диоды 12, 13. При этом угла поворота последней, а также последо- программирующее устройство (не изобравательно связанные датчик давления нагне- жено) подклЮчено к одному входу сумматотания насоса и регулируемый нелинейный ра 5 и к встречно включенным на элемент типа "зона нечувствительности", регулируюЩем входе катодам диодов 12, 13 выход которого подключен к одному из вхо- 20 через резис горы,14;,.15, 16, образующие дедов сумматера, к другим входам котОРОго литель напряжейия и имеющие сопротивлеподключенй датчик угла поворота и про- ния R4, Rs, Ro, Резистор 10 на сигнальном граммирующее устройство, программи- входе имеет сопротивления R, резистор 11 рующее устройство подключено к имеет сопротивление Вз. регулирующему входу нелинейного элемен- 25 Насосная установка работает следуюта, выполненного с передаточной функцией, щим образом. определяемой в соответствии с соотноше- Входной сигнал V поступает н поступает на первый вход сумматора 5, где сравнивается с сигнаUe„„= culex —. KV. С при 4х.> KV.+ С лом датчика 3 угла, Разностный сигнал (сиг30 нал ошибки) усиливается угол люльки — р 0„KV С, насоса 1 и следовательно, его проиэводйгде 0»х — напряжение на выходе нелиней- тельности (расход) пропорциональны вели-, ного элемента; чине входного сигнала. Отметим, что эта х — напряжение на сигнальном входе пропорция поддерживается с высокой точнонелинейного элемента, пропорциональное 35 стью, так как внутренние утечки насоса 1 давлению нагнетания;

V- напряжение на регулирующем входе . мальной подачи, а скольжение (просадка) нелинейного элемента;, :приводного асинхронного электродвигатеК вЂ” коэффициент наклона характеристи" . ля 17термопластавтомата под нагрузок такки ограничения мощности; 40 же не больше 5, .С вЂ” постоянный коэффициент, пропор- При этом сигнал с датчика 4 давления циональный предельномудавлению, нагнетания насоса 1 — через низкочастотНелинейный элемент выполнен в виде ный фильтр 6 поступает на сигнальный вход операционного усилителя, суммирующего и элемента 7 типа "зона нечувствительности", . масштабирующего резисторов и двух дио- 45 на диоды 12, 13 которого поступает входной дов, причем программирующее устройство сигнал Ч, до тех пор. пока величина сигнала подключено к встречно включенным като- с датчика 4 давления не превышает величильности, установка дам, диодов, аноды которых соединены с ны зоны нечувствительности, входом и выходом операционного усилите- функцйонирует как описано выше. Причем ля, к входу которого через суммирующий 50 величина зоны нечувствительности изменя.резистор подключен датчик давления, кото- ется в зависимости о ти от входного сигнала, а рый связан с нелинейным элементом через следовательно и рас, и расхода насоса 1 в обратдополнительно включенный низкочастот- нойзависимостиный фильтр, ти — чем меньше входной сигнал, тем шире зона нечувствительности, тем а фиг. 1 изображена схема насосной 55 с большего давления на выходе элемента 7 установки; на фиг. 2 — ее характеристики; на появится сигнал отрицательной обратной фиг. 3 — схема нелинейного элемента. связи поступающ у ющии на третий вход суммалучае, когда сигнал с датчика 4

Установка содержит насос 1 регулируе- тора 5. В случае, ко мой производительности, механизм 2 уп- давления пройд ф, пройдя через фильтр 6. превысит равления люлькой не изображена, насоса 1, ширину зоны е ны нечувствительности элемента

1803610 7, на его выходе появится сигнал. Постоянная времени фильтра 6 порядка 0,2-1 с осредняет давление и подавляет вибрационные автоколебания. Излишнее завыше ние этого параметра ухудшает мгновенное ограничение мощности. Сигнал элемента 7, поступая на третий вход сумматора 5 и действуя в противофазе с входным сигналом программирующего устрОйства; вызовет движение регулирующего органа насоса 1— люльки к нейтральному положению, Это ведет к уменьшению. расхода насоса 1, а следовательно, и величины потребляемой мощности. Изменение величины зоны нечувствительности в зависимости от величины входного сигнала (расхода насоса) позволяет наиболее полно использовать на. сос по мощности в различных режимах, а также уменьшить установочную мощность и габариты приводного электродвигателя 17.

Внешняя характеристика насосной установки для различных водных сигналов.(01, 02, 0з и т.д.) приведена на фиг, 2. Гипербола мощности приводного электродвигателя 17 изображена штрих-пунктиром.

Величина зоны нечувствительности U H определяется по формуле:

R1 U

0зн =

В4 где U=

V R6

85+ R6

Резисторы 10, 11 определяют коэффициент передачи за пределами зоны нечувствительности.и выбираются таким образом, чтобы получить нижнюю точку с координатами 0 = 0; P = max на характеристике фиг. 2.

Низкоомные резисторы 15, 16 выбираются из условия обеспечения необходимого наклона характеристиками фиг. 2 и согласования напряжений, поступающих на входы сумматора 5. При этом на выходе элемента

7 формируется сигнал 14 х, зависящий от сигнала давления, обозначенного как U» (фиг. 3), и сигнала V, определяемого расходом.

Таким образом, ограничение мощности позволит сократить число операций измерения, исключить сложные в настройке и реализации блоки, что ведет к упрощению и повышению надежности. Кроме того, введение фильтра 6 при выбранном принципе построения схемы .подавляет вибрационный режим при потреблении мощности, близкой к предельной, что в конечном итоге повышает устойчивость системы в целом, Использование в устройстве ограничения мощности электрического способа ограничения предельного давления дополнительно позволит в ряде случаев отка5 заться от использования механических .предохранительных клапанов, Формула изобретения

1. Насосная установка с ограничением потребляемой мощности преимущественно

10 для термопластавтомэтов, содержащая насос регулируемой производительности, механизм управления люлькой насоса, датчик угла поворота последней, а также последовательно связанные датчик давления нагне15 тания насоса и регулируемый нелинейный элемент типа "зона нечувствительности", выход которого подключен к одному из входов сумматора, к другим входам которого подключены датчик угла поворота и про20 граммирующее устройство, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения,КПД, программирующее устройство подключено к регулирующему входу нелинейного элемента, выполненного

25 с передаточной функцией, определяемой в соответствии с соотношением

UQQx = 13м — KV — С при О» > V + С;

0вых = 0 npv U» < KV+ С, 30 где Uasix — напряжение на выходе нелинейного элемента;

Uex — напряжение на сигнальном входе нелинейного элемента, пропорциональное давлению нагнетания;

35 V — напряжение на регулирующем входе нелинейного элемента;

К вЂ” коэффициент наклона характеристики ограничения мощности;

С вЂ” постоянный коэффициент, пропор40 циональный предельному давлению.

2, Установка по и, 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что нелинейный элемент выполнен в виде операционного усилителя, суммирующего и масштабирующего резисторов и

45 двух диодов, причем программирующее устройство подключено к встречновключенным катодам диодов, аноды которых соединены с входом и выходом операционного усилителя, к входу которого через сум50 мирующий резистор подключен датчик давления.

3. Установка по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что датчик давления нагнетания связан с нелинейным элементом через

55 дополнительно включенный низкочастотный фильтр.

1803610

ФАЗ

Составитель С.Рождественский

Техред М,Моргентал Корректор Л.:Ливоинц

Редактор Т.Куркова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 1042 Тираж Подписйое

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 .