РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ ТЕПЛОВОЙ МАШИНЫ
TEMPERATURE CONTROL OF HEAT CARRIERS OF THERMAL MACHINE

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:
м
мi
мi-1
i
i-1
dT/dt=(T-T)/(t-t)
в
вi
вi-1
i
i-1
dT/dt=(T-T)/(t-t),
где
м
dT/dt - скорость изменения температуры охлаждающего масла;
мi
мi-1
i
i-1
T и T - значения температуры охлаждающего масла в моменты времени t и t;
в
dT/dt - скорость изменения температуры охлаждающей воды;
вi
вi-1
i
i-1
T и T - значения температуры охлаждающей воды в моменты времени t и t.
мк
вк
Далее микропроцессорным контроллером 13 посредством нормирующих блоков 24 и 24 и сумматоров 16 и 17 вычисляются значения скорректированных температур охлаждающего масла Т и охлаждающей воды Т в соответствии со следующими выражениями:
мк
м
м
мi
T=k·(dT/dt)+T
вк
в
в
вi
T=k·(dT/dt)+T,
где
м
в
k и k - нормирующие коэффициенты блоков 24 и 25 соответственно.
1
4
Задаются требуемые уставки T-Т 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):
мк
1
1) уставка закрытия жалюзи 7 контура охлаждения масла Т<T;
вк
2
2) уставка закрытия жалюзи 8 контура охлаждения воды Т<T;
мк
3
3) уставка открытия жалюзи 7 контура охлаждения масла Т>Т;
вк
4
4) уставка открытия жалюзи 8 контура охлаждения воды Т>T.
5
6
Кроме того, задаются требуемые уставки Т и Т по температурам охлаждающего масла и охлаждающей воды и подаются на входы блоков сравнения 20 и 21:
мк
5
5) уставка управления вентилятором 12 по температуре охлаждающего масла Т>Т;
вк
6
6) уставка управления вентилятором 12 по температуре охлаждающей воды Т>Т.
мк
3
Например, если при работе тепловой машины происходит увеличение скорректированной температуры охлаждающего масла Т, то при достижении этой температурой величины уставки Т микропроцессорный контроллер 13 включает электропневматический вентиль 3, открывая тем самым жалюзи 7 контура охлаждения масла посредством пневмоцилиндра 5.
мк
1
Если при работе тепловой машины происходит уменьшение скорректированной температуры охлаждающего масла Т, то при достижении этой температурой величины уставки T 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.
мк
5
Если при работе тепловой машины происходит дальнейшее увеличение скорректированной температуры охлаждающего масла Т, то при достижении этой температурой величины уставки Т 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:
м
им
мк
5
h=k·(Т-Т),
где
м
h - управляющее воздействие на исполнительный механизм 9 по температуре масла;
им
k - нормирующий коэффициент блока 22.
Аналогично рассчитывается величина управляющего воздействия на исполнительный механизм 9 по температуре воды:
в
ив
вк
6
h=k·(Т-Т),
где
в
h - управляющее воздействие на исполнительный механизм 9 по температуре воды;
ив
k - нормирующий коэффициент блока 23.
м
в
Из двух полученных величин управляющего воздействия h и h 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.