Устройство управления режимом работы вентиляторной установки

 

Изобретение относится к управлению режимом работы вентиляторных установок, в частности систем тоннельной вентиляции метрополитенов. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит блок согласования давления, к первому входу которого подключен блок задания давления, установленные на выходе вентилятора датчик давления и датчик положения лопаток рабочего колеса, выходы которых соединены с вторым и третьим входами блока согласования давлений, и соединенный с входом вентилятора датчик частоты вращения вала вентилятора, блок управления электромагнитной муфты, блок катания, совмещенный с модулем плавного пуска, блок торможения, выполненный в виде реверсивного источника питания, входы которых соединены с выходами блока согласования давлений, причем выходы блока питания и блока торможения предназначены для соединения с электродвигателем, а выход блока управления электромагнитной муфты - для соединения с электромагнитной муфтой, при этом выход датчика частоты вращения вала вентилятора соединен с четвертым входом блока согласования давлений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к вентиляторным установкам, а именно управлению режимом их работы, в частности для автоматического регулирования вентиляторных систем тоннельной вентиляции метрополитенов.

Известно устройство управления режимом работы вентиляторной установки (авт. св. N 613123, кл. Е 21 F 1/00), содержащее блок задания давления, вычитающие элементы, блок управления скоростью вращения и исполнительные механизмы.

Недостатком данного устройства является низкое качество и ненадежность управления режимом работы вентиляторной установки, а также его высокая стоимость вследствие наличия ряда сложных блоков и их избыточных связей.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является устройство управления режимом вентиляторной установки (авт. св. N 1413248, кл. Е 21 F 1/00, 1988), содержащее программно-управляемый блок согласования давлений, к входу которого подключен блок задании давления, установленные на выходе вентилятора датчик давления и датчик положения лопаток рабочего колеса, выходы которых соединены с входами блока согласования давлений, и датчик частоты вращения вала вентилятора, соединенный с вентилятором. Кроме того, устройство содержит программно-управляемый блок определения запаса устойчивости и вычитающие элементы, выходы которых через блоки управления углом поворота лопаток и управления скоростью вращения электропривода соединены с соответствующими исполнительными механизмами.

Недостатком данного устройства является функциональная сложность и низкая надежность, а также невозможность его использования при повороте лопаток рабочего колеса вентилятора посредством инерционного исполнительного механизма.

Основной технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение надежности, снижение стоимости и повышение экономичности процесса управления.

Поставленная задача решается тем, что устройство управления режимом работы вентиляторной установки, содержащее блок согласования давлений, к первому входу которого подключен блок задания давления, установленные на выходе вентилятора датчик давления и датчик положения лопаток рабочего колеса, выходы которых соединены с вторым и третьим входами блока согласования давлений, и соединенный с входом вентилятора датчик частоты вращения вала вентилятора, согласно изобретению, оно снабжено блоком управления электромагнитной муфтой, блоком питания, совмещенным с модулем плавного пуска, блоком торможения, выполненным в виде реверсивного источника питания, входы которых соединены с выходами блока согласования давлений. Выходы блоков питания и торможения предназначены для соединения с электродвигателем, a выход блока управления электромагнитной муфтой для соединения с электромагнитной муфтой. Выход датчика частоты вращения вала вентилятора соединен с четвертым входом блока согласования давлений.

Для избежания динамических перенапряжений в конструкции механизма поворота лопаток и повышения надежности их поворота в ту и другую сторону устройство может быть дополнительно снабжено блоком ограничения скорости поворота лопаток рабочего колеса, датчиком частоты вращения вала электродвигателя и блоком контроля разности скоростей вращения, выходы которых соединены соответственно с пятым, шестым и седьмым входами блока согласования давлений. Вход блока ограничения скорости поворота лопаток рабочего колеса соединен с выходом датчика положения лопаток рабочего колеса. Подключенный к выходу электродвигателя датчик частоты вращения вала электродвигателя своим выходом соединен с первым входом блока контроля разности скоростей вращения, а второй его вход связан с выходом датчика частоты вращения вала вентилятора. Датчик частоты вращения вала электродвигателя и блок контроля разности скоростей вращения вместе с датчиком частоты вращения вала вентилятора объединены в блок частоты вращения.

На чертеже представлена блок-схема устройства управления вентиляторной установкой.

Вентиляторная установка включает вентилятор В и электродвигатель ЭД, валы которых соединены посредством электромагнитной муфты ЭММ.

Устройство управления содержит программно-управляемый блок согласования давлений 1, выполненный в виде цифрового или аналогового регулятора, к первому входу которого подключен блок задания давления 2. На выходе вентилятора В установлены датчик давления 3 и датчик положения лопаток рабочего колеса 4, выходы которых соединены с вторым и третьим входами блока согласования давлений 1. С вентилятором В соединен датчик частоты вращения вала вентилятора 5, выход которого подключен к четвертому входу блока согласования давлений 1. К выходам блока согласования давлений 1 подключены: блок управления электромагнитной муфтой 6, выход которого соединен с электромагнитной муфтой ЭММ, блок питания 7, совмещенный с модулем плавного пуска, и блок торможения 8, выполненный в виде реверсивного источника питания, при этом выходы блока питания 7 и блока торможения 8 соединены с электродвигателем ЭД.

Устройство может быть снабжено блоком ограничения скорости поворота лопаток рабочего колеса 9, датчиком частоты вращения вала электродвигателя 10 и блоком контроля разности скоростей вращения 11, выходы которых соединены соответственно с пятым, шестым и седьмым входами блока согласования давлений 1. Вход блока ограничения скорости 9 соединен с выходом датчика положения лопаток 4. Подключенный к электродвигателю датчик частоты вращения вала 10 своим выходом соединен с первым входом блока контроля разности скоростей вращения 11, второй вход которого связан с выходом датчика частоты вращения вала вентилятора 5.

Датчик частоты вращения вала электродвигателя 10 и блок контроля разности скоростей вращения 11 вместе с датчиком частоты вращения вала вентилятора 5 объединены в блок частоты вращения.

Управление режимом работы вентиляторной установки осуществляется следующим образом.

На первый вход блока согласования давлений 1 подается сигнал с блока задания давления 2 Р_з(t) заданное значение давления в момент времени t. В то же время на входы два, три и четыре блока согласования 1 подаются сигналы с датчика давления 3, датчика положения лопаток рабочего колеса вентилятора 4 и датчика частоты вращения вала вентилятора 5. Фактическое значение давления, создаваемого вентилятором В, Р_ф(t), поступает на блок согласования давлений 1 через главную обратную связь, включающую датчик давления 3. Наличие в устройстве кроме главной обратной связи обратных связей через датчик положения лопаток рабочего колеса 4 и датчик частоты вращения вала вентилятора 5, позволяет осуществить пропорциональный, интегральный или дифференциальный законы управления режимом работы вентилятора, реализуемые в блоке согласования давлений 1 программным путем.

В зависимости от характера и величин поступивших на входы блока согласования давлений 1 сигналов он вырабатывает соответствующие управляющие сигналы.

Если фактическое давление Р_ф(t) больше заданного Р_з(t), т.е. Р_ф>Р_з, блок согласования давлений 1 выдает сигнал отключения на блок управления электромагнитной муфтой 6, вследствие чего частота вращения вала вентилятора В уменьшается относительно частоты вращения вала электродвигателя, в результате уменьшается угол установки лопаток рабочего колеса, что приведет к снижению фактического давления приблизительно до уровня Р_з, т.е. Р_ф приблизительно равно Р_з.

Если фактическое давление Р_ф в момент времени t будет меньше Р_з, т.е. Р_ф(t)<Р(t), блок согласования давлений 1 подает сигнал отключения на блок управления электромагнитной муфтой, отключает блок питания 7, совмещенный с модулем плавного пуска, и включает блок торможения 8 электродвигателя. При этом вал вентилятора В будет обгонять вал электродвигателя за счет маховых масс (сил инерции), в результате чего угол установки лопаток рабочего колеса увеличивается и фактическое давление, возрастая, уравнивается с заданным, т. е. Р_ф приблизительно равно Р_з.

Устройство может также содержать дополнительно блок ограничения скорости поворота лопаток 9, датчик частоты вращения вала электродвигателя 10 и блок контроля разности скоростей вращения 11, сигналы с которых позволяют при формировании управляющих сигналов обеспечить значительное снижение динамических перенапряжений в конструкции механизма поворота лопаток рабочего колеса, а также повысить надежность поворота их в ту и другую стороны, тем самым создать более надежный режим работы вентиляторной установки.

Использование патентуемого изобретения даст возможность повысить качество процесса управления вентиляторной установкой и значительно повысить надежность ее работы. Введение в устройство блока управления электромагнитной муфтой, блока питания, совмещенного с модулем плавного пуска, и блока торможения позволяет по сравнению с прототипом, во-первых, упростить кинематику и состав исполнительного механизма поворота лопаток рабочего колеса, что значительно повышает надежность и снижает стоимость устройства. Во-вторых, дает возможность избежать динамических перенапряжений в конструкциях механизма поворота лопаток с помощью достаточно простых блоков управления электродвигателем и электромагнитной муфтой, что позволяет отказаться от гидроаппаратуры, являющейся наиболее дорогой и ненадежной частью системы управления прототипа.

Кроме того, использование предлагаемого устройства позволит снизить потребление электроэнергии установкой в целом на 30-35%

Формула изобретения

1. Устройство управления режимом работы вентиляторной установки, содержащее блок согласования давлений, к первому входу которого подключен блок задания давления, установленные на выходе вентилятора датчик давления и датчик положения лопаток рабочего колеса, выходы которых соединены с вторым и третьим входами блока согласования давлений, и соединенный с входом вентилятора датчик частоты вращения вала вентилятора, отличающееся тем, что оно снабжено блоком управления электромагнитной муфты, блоком питания, совмещенным с модулем плавного пуска, и блоком торможения, выполненным в виде реверсивного источника питания, входы которых соединены с выходами блока согласования давления, причем выходы блока питания и блока торможения предназначены для соединения с электродвигателем, а выход блока управления электромагнитной муфтой для соединения с электромагнитной муфтой, при этом выход датчика частоты вращения вала вентилятора соединен с четвертым входом блока согласования давлений.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено блоком ограничения скорости поворота лопаток рабочего колеса, датчиком частоты вращения вала электродвигателя и блоком контроля разности скоростей вращения, выходы которых соединены соответственно с пятым, шестым и седьмым входами блока согласования давлений, причем вход блока ограничения скорости поворота лопаток рабочего колеса соединен с выходом датчика положения лопаток рабочего колеса, а подключенный к выходу электродвигателя датчик частоты вращения вала электродвигателя своим выходом соединен с первым входом блока контроля разности скоростей вращения, второй вход которого связан с выходом датчика частоты вращения вала вентилятора, при этом датчик частоты вращения вала электродвигателя и блок контроля разности скоростей вращения вместе с датчиком частоты вращения вала вентилятора объединены в блок частоты вращения.

РИСУНКИ

Рисунок 1