УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ ТОПЛИВНЫХ БАКОВ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
DEVICE TO CALIBRATE FUEL TANKS

Изобретение относится к автоматическим устройствам градуировки топливных баков транспортных средств, в частности тепловозов.
Известно устройство для измерения расхода топлива в двигателе внутреннего сгорания, содержащее топливный бак, топливный насос, расположенный между баком и двигателем, фильтр, датчик расхода топлива с выходным счетным устройством, управляемый клапан, датчики давления и температуры, установленные в линии подвода топлива к двигателю, клапан-регулятор перепада давления и управляемый клапан, установленный в линии отвода неиспользованного топлива, датчик крутящего момента, тахогенератор, аналого-цифровой преобразователь, цифропечатающее устройство, источник питания и микропроцессор, связанные с датчиком расхода топлива, датчиком температуры, цифропечатающим устройством и источником питания, в устройство дополнительно введены тиристорный преобразователь напряжения, исполнительное реле, электродвигатели, система стабилизации давления топлива, подводимого к двигателю, содержащая редуктор, снабженный сменными шестернями и обгонной муфтой и кинематически связанный с датчиком расхода топлива и электродвигателями, один из которых соединен с редуктором через обгонную муфту и электрически подключен к источнику питания, а другой - непосредственно с редуктором и подключен к выходу тиристорного преобразователя напряжения, вход которого электрически связан с выходом датчика давления и источника питания, управляемые клапаны выполнены отсечными, и их входы электрически связаны с выходом исполнительного реле, связанного с микропроцессором, причем датчик расхода топлива выполнен в виде гидромотора аксиально-поршневого типа и кинематически связан с тахогенератором, выход которого электрически соединен с микропроцессором через аналого-цифровой пребразователь (SU, а.с. на изобретение №1242744, Кл. G01M 15/00, опубл. 1987 г.).
Недостаток устройства заключается в том, что отсутствие в топливном баке датчиков измерения уровня не позволяет производить градуировку топливного бака.
Известно устройство градуировки топливных баков транспортных средств, представленное в системе автоматизированного измерения уровня топлива в баке, принятое в качестве прототипа и содержащее топливный бак, автоматизированную систему измерения уровня топлива (АСИУТ), включающую универсальный регистратор цифровых и аналоговых сигналов, буквенно-цифровой дисплей, контроллер с возможностью подключения к компьютеру переносной ЭВМ, программное обеспечение компьютера для систематизации и переработки исходных данных, их коррекции и хранения, два погружных датчика давления, установленных в разных концах бака, и соответствующее количество датчиков температуры с расчетом и отображением объема, массы, давления и плотности топлива при измеренной величине его температуры, при этом сравнивают значения объема, полученные по показаниям АСИУТ, со значениями объема топлива в баке, вычисленными по тарировочным показателям датчиков уровня, устройство обеспечивает подключение и тарировку до четырех погружных датчиков, тарировка выполняется последовательно по одному датчику; измерение объема топлива производится с использованием тарировочного насоса типа Danfoss OMP 25 с управлением частотой вращения от преобразователя частоты MICROMASTER 420 Siemens (В.П.Гриневич и др. «Система автоматизированного измерения уровня топлива в баке». СТА-ПРЕСС ж. «СТА Современные технологии автоматизации». 1/2010, стр.34-38).
Недостатками этого устройства являются увеличение цикла градуировки датчиков уровня в баках двухсекционных транспортных средств из-за последовательной работы и недостаточная точность при определении объема топлива, особенно в баках переменного сечения, что снижает эффективность и увеличивает проведение градуировки.
Техническим результатом изобретения является ускорение процесса измерения, расширения технических возможностей и повышение точности определения объема топлива, что повышает эффективность устройства в процессе эксплуатации и уменьшает время проведения градуировки топливных баков.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство градуировки топливных баков транспортных средств, содержащее топливные баки, датчики уровня топлива, совмещенные с датчиком температуры, тарировочный насос на основе гидромотора с приводом от асинхронного электродвигателя с управлением частотой вращения от преобразователя частоты, снабжено электронным блоком задания режима градуировки одного или двух топливных баков одновременно, связанным с преобразователем частоты, счетчиком числа оборотов вала гидромотора и содержит датчики угла наклона и датчики уровня, установленные на каждом топливном баке и подключенные к вычислительному блоку уровнемера, слив одного топливного бака связан с всасывающей магистралью гидромотора, сливная магистраль которого с фильтром подключена к заливному отверстию второго топливного бака, при градуировке одного топливного бака всасывающая магистраль гидромотора подключена к дополнительному резервуару с топливом, а для оповещения оператора устройство снабжено системой беспроводной передачи данных.
На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства с двумя топливными баками и на фиг.2 - график градуировки двух топливных баков.
Устройство градуировки топливных баков транспортных средств, содержащее топливные баки 1 (фиг.1), датчики 2 уровня топлива, совмещенные с датчиком температуры, тарировочный насос на основе гидромотора 3 с приводом от асинхронного электродвигателя 4 с управлением частотой вращения от преобразователя частоты 5; устройство снабжено электронным блоком 6 задания режима градуировки одного или двух топливных баков 1 одновременно, связанным с преобразователем частоты 5, счетчиком числа оборотов 7 вала гидромотора 3 и содержит датчики 8 угла наклона и датчики 2 уровня, установленные на каждом топливном баке 1 и подключенные к вычислительному блоку уровнемера 9, слив одного топливного бака 1 связан с всасывающей магистралью 10 гидромотора 3, сливная магистраль 11 которого с фильтром 12 подключена к заливному отверстию второго топливного бака 1, при градуировке одного топливного бака 1 всасывающая магистраль 10 гидромотора 3 подключена к дополнительному резервуару с топливом (не указано), для оповещения оператора устройство снабжено системой 13 беспроводной передачи данных.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом тарировки в топливные баки 1 устанавливают датчики 2 уровня топлива и датчики 8 угла наклона, которые подключают к вычислительному блоку уровнемера 9. Датчики 2 уровня устанавливают в места размещения штатных метроштоков или взамен датчиков 2 уровня штатной измерительной системы, датчики 8 угла наклона устанавливают на внешней горизонтальной поверхности топливных баков 1.
При градуировке одновременно двух топливных баков 1 двухсекционного тепловоза перед ее началом топливный бак 1 одной из секций тепловоза заправляется топливом полностью, а второй топливный бак 1 остается пустым. Гидромотор 3 для градуировки соединяется шлангами с обеими баками 1, при этом слив одного топливного бака 1 связан с всасывающей магистралью 10 гидромотора 3, сливная магистраль 11 которого с фильтром 12 подключена к заливному отверстию второго топливного бака 1. Таким образом, можно провести одновременно градуировку двух баков: одного - путем слива, второго - путем заполнения. Гидромотор 3 перекачивает топливо порциями постоянного объема за один оборот вала. Счетчик числа оборотов 7 вала гидромотора 3 проводит подсчет перекаченного объема топлива. После перекачки запрограммированного объема топлива гидромотор 3 останавливается для успокоения топлива в баке. Измерение уровня топлива ведется непрерывно вычислительным блоком уровнемера 9 с определенной частотой опроса, например 0,1 с. Фиксация уровня, соответствующего перекаченному объему топлива, проводится после успокоения топлива. Затем через заданное время снова включается электродвигатель 4 и перекачивается новая порция топлива. Объем каждой закачиваемой порции можно изменять. Например, необходимо более часто проводить измерения в местах изменения формы топливного бака 1, поэтому объемы закачиваемого здесь топлива могут быть меньше. Преобразователь частоты 5 служит для регулирования скорости вращения вала гидромотора 3. Датчик 8 угла наклона выполняет функцию контроля положения бака относительно горизонта во время проведения градуировки, так как положение топливного бака 1, закрепленного к раме тепловоза, опирающейся на рессорное подвешивание, может измениться в ходе градуировки из-за возможного расхождения в жесткости комплектов пружин рессорного подвешивания или в результате прерывания процесса градуировки на некоторое время по техническим причинам и необходимостью перемещения тепловоза с последующим продолжением тарировки. Устройство работает в автономном режиме, т.е. оператор необходим только для установки устройства и его запуска. При нарушении режима работы происходит автоматический останов гидромотора 3, а система 13 беспроводной передачи данных посылает тревожное сообщение оператору о нарушениях в работе устройства или об окончании процесса градуировки. Информация о градуировке содержится в памяти вычислительного блока 9 уровнемера и может быть извлечена путем подключения его к порту компьютера, которая на схеме не показана. На рисунке (фиг.2) показана градуировка топливных баков 1, построенная по результатам заполнения (опорожнения) топливных баков 1. На временной диаграмме а - для заполняющегося и б - для опорожняющегося двух топливных баков 1 справа площадки соответствуют промежуткам времени, когда гидромотор 3 не работал после подачи заданного объема топлива, на диаграмме слева показана зависимость между объемом топлива и уровнем топлива в топливных баках 1. Возможность проведения процесса градуировки систем контроля топлива двух топливных баков 1 одновременно значительно сокращает время тарировки, а введение электронного блока 6 задания режимов градуировки, счетчика чисел оборотов гидромотора 3 и датчиков 8 угла наклона и контроля за положением топливного бака 1 повышает точность определения объема топлива и эффективность устройства в процессе эксплуатации.