Подхват двигателя


Полезные функции оборудования

Работа по расписанию

ПИД-регулирование

Управление дополнительным двигателем

Спящий режим

Защита от потери нагрузки

Подхват — включение на вращающийся двигатель

Настройка и диагностика

Дистанционное управление

Работа многих объектов характеризуется тем, что необходимое значение технологического параметра циклически изменяется в течение суток или в течение недели. Типичный пример — это насосные станции водоснабжения жилых домов. Для таких станций график расхода является одинаковым для каждого дня; при этом существуют часы пиковой загрузки, когда насос работает с полной производительностью, и часы, когда производительность насоса снижается до минимальной. Регулирование с использованием датчика давления в таких системах затруднено из-за большой протяженности трубопроводов и необходимости поддерживать давление именно в удаленной диктующей точке сети, а не на выходе насоса.

Отличное решение в такой ситуации — это автоматическое изменение скорости вращения двигателя, а, следовательно, и производительности насоса в соответствии с заданным расписанием. Это возможно благодаря наличию в преобразователе частоты встроенного модуля часов реального времени. Каждое событие, настроенное для этого модуля, включает следующую информацию:

  • выполняемое действие (пуск, останов, изменение уставки частоты или давления)
  • время суток, когда наступает событие
  • дни недели, в которые событие может наступить

Еще один пример использования расписания — системы кондиционирования, которые должны обеспечивать микроклимат в помещении, например с 7 до 18 часов, а остальное время могут быть отключены. Работа преобразователя частоты или устройства плавного пуска с использованием расписания позволит решить эту задачу без участия оператора!

 

Наличие функции:

Преобразователи частоты: Да

Устройства плавного пуска: Да (только управление пуском и остановом)

Наличие встроенного ПИД-регулятора позволяет просто и быстро организовать управление любым параметром технологического процесса, который зависит от скорости вращения вала двигателя. Все что необходимо для построения замкнутой системы управления — это подключить датчик технологического параметра к преобразователю частоты и настроить параметры ПИД-регулятора! Наиболее часто регулируемыми параметрами являются давление или расход воды, температура или степень разрежения воздуха. Именно использование ПИД-регулятора позволяет отказаться от использования задвижек и добиться максимального технико-экономического эффекта от внедрения преобразователей частоты.

Особенностью всех преобразователей частоты производства ООО «Электротекс-ИН» является задание требуемой уставки и отображение измеренного технологического параметра в реальных величинах (м.в.ст, атм, кг и т.п.), при этом за счет калибровки обеспечивается точное соответствие показаний на пульте управления и на установленном контрольно-измерительном приборе.

 

Наличие функции:

Преобразователи частоты: Да

Устройства плавного пуска: Нет

В насосных и тягодутьевых механизмах часто встречается работа нескольких насосов или вентиляторов на общую сеть, а регулирование производительности системы осуществляется изменением числа включенных насосов (вентиляторов). При использовании преобразователей частоты с функцией «управление дополнительным двигателем» возможен переход к плавному регулированию производительности без замены остального оборудования. В этом случае один насос или вентилятор используется в качестве регулируемого, а остальные — как вспомогательные.

Рассмотрим для примера насос, работающий на частоте 41 Гц и обеспечивающий подачу 83 м3/час. При росте водопотребления частота вращения насоса также возрастает; если частота превышает 47 Гц в течение 2 минут, то преобразователь частоты выдает сигнал на пуск дополнительного двигателя. При этом на время пуска дополнительного двигателя частота вращения основного снижается для исключения гидравлического удара в трубопроводе. После окончания пуска дополнительного двигателя преобразователь частоты продолжает плавно регулировать частоту вращения основного для обеспечения требуемой производительности. Когда же производительность двух насосов станет избыточной, преобразователь частоты выдаст сигнал на отключение дополнительного двигателя. Отметим, что пуск и останов дополнительного двигателя возможен как напрямую от сети, так и с использованием устройств плавного пуска. Таким образом, в системе будет обеспечиваться оптимальная производительность при отсутствии гидравлических ударов!

 

Наличие функции:

Преобразователи частоты: Да

Устройства плавного пуска: Нет

При работе насоса с регулированием давления по датчику обратной связи возможна ситуация, когда водоразбор отсутствует. В этом случае преобразователь частоты будет снижать частоту вращения двигателя до тех пор, пока не достигнет минимально допустимой частоты. Однако, если водоразбор при этом будет по-прежнему отсутствовать, то даже при минимальной производительности насоса давление в трубопроводе будет продолжать расти. В конечном результате это может привести к порыву трубопровода или к аварийному отключению насоса по сигналу превышения давления. Аналогичная ситуация характерна для вентиляторов и компрессоров при отсутствии потребления воздуха, когда из-за требуемой малой производительности они в действительности не влияют на регулируемый параметр (давление, разряжение, температуру...). Для предотвращения подобных ситуаций в преобразователях частоты предусмотрена защитная функция «спящий режим». Например, если частота вращения двигателя опустится ниже заданной минимальной границы 25 Гц, а давление будет превышать заданное на 0,2 МПа в течение 65 секунд, то преобразователь остановит насос. При этом давление в трубопроводе будет контролироваться. Как только давление в трубопроводе будет меньше заданного на 0,1 МПа в течение 30 секунд, преобразователь автоматически запустит двигатель и продолжит регулировать давление.

 

Наличие функции:

Преобразователи частоты: Да

Устройства плавного пуска: Нет

Многие современные насосы используют сальники и графитовые подшипники, смазываемые и охлаждаемые перекачиваемой жидкостью. Отсутствие жидкости или «заглатывание» насосом воздуха приводит к перегреву этих элементов и выходу их из строя в течение нескольких секунд. Еще одно «проблемное место» — это механизмы с муфтами или ременными передачами. В случае обрыва ремня или срыва муфты необходимо остановить технологический процесс для исключения дальнейшего разрушения механизмов. Обрыв ремня, так же как и пропадание жидкости или кавитация в насосе характеризуется резким снижением нагрузки на валу двигателя. Преобразователь частоты или устройство плавного пуска отслеживают нагрузку на валу двигателя, и в случае ее снижения ниже установленного уровня производится останов двигателя, предупреждая выход насоса или приводного механизма из строя.

 

Наличие функции:

Преобразователи частоты: Да

Устройства плавного пуска: Да

В случае недопустимого снижения или отключения напряжения питающей сети преобразователь частоты отключится, а двигатель будет останавливаться самовыбегом. Если приводной механизм имеет большой момент инерции, как, например, у вентилятора воздуходувки, то его полный останов самовыбегом может длиться более часа! Если повторное автоматическое включение произвести до полного останова, то возникнет сильный токовый удар в обмотках двигателя, сопровождающийся механическим ударом в приводном механизме. Аналогичная ситуация возможна в насосах, когда при отсутствующем или неисправном обратном клапане двигатель под действием противонапора раскручивается в обратном направлении и попытка пуска неизбежно приводит к огромным токовым перегрузкам.

Для обеспечения безударного плавного включения на вращающийся двигатель в подобных ситуациях может быть использована функция «подхват». При использовании этой функции преобразователь частоты автоматически определяет текущую частоту вращения вала двигателя и формирует выходное напряжение таким образом, чтобы не возникло токовых перегрузок, т.е. как бы «подхватывает» двигатель. После этого двигатель плавно выводится на заданный рабочий режим. Время, требуемое для «подхвата» двигателя после восстановления напряжений питания составляет всего 4-6 секунд!

 

Наличие функции:

Преобразователи частоты: Да

Устройства плавного пуска: Да

Современные преобразователи частоты и устройства плавного пуска — это сложные устройства, работа которых зависит от настройки десятков или даже сотен параметров конфигурации. Зачастую осуществить настройку или диагностику устройства без постоянного листания руководства по эксплуатации невозможно — все параметры кодируются — F112, DRV042, FU31... Все преобразователи частоты и устройства плавного пуска производства OOO «Электротекс-ИН» оснащаются встроенным графическим пультом управления с интуитивно понятным интерфейсом и полностью русскоязычным меню. Это существенно упрощает настройку оборудования и его диагностику в процессе работы. Для обеспечения полной и качественной диагностики все параметры, характеризующие работу привода, вынесены в отдельное меню, а наиболее важные и постоянно контролируемые параметры (например, ток двигателя, частота вращения и значение давления) могут быть вынесены на экран состояния. Встроенные часы реального времени и энергонезависимая память позволяют вести журнал, в котором автоматически сохраняются до 1000 последних событий. Это облегчает анализ причин возникновения нештатных ситуаций, уменьшает риск ошибки при настройке привода. В результате упрощается мониторинг технологического процесса, повышается его надежность.

 

Наличие функции:

Преобразователи частоты: Да

Устройства плавного пуска: Да

Все преобразователи частоты и устройства плавного пуска производства OOO «Электротекс-ИН» могут управляться как непосредственно со встроенного пульта управления, так и дистанционно. Для этого не требуется установка дополнительных модулей! Дистанционное управление может осуществляться одним из следующих способов:

  • от пульта дистанционного управления по каналу связи RS-485;
  • от персонального компьютера или любой внешней системы управления по каналу связи RS-485 с использованием стандартного протокола Modbus;
  • от кнопочного поста посредством дискретных входов типа «сухой контакт».

Помимо управления преобразователем частоты или устройством плавного пуска, пульт дистанционного управления, персональный компьютер или внешняя система управления в любой момент времени обеспечивают доступ ко всей информации о работе привода, необходимой для проведения полной и качественной диагностики.

 

Наличие функции:

Преобразователи частоты: Да

Устройства плавного пуска: Да

etx-in.ru

Способ подхвата преобразователя частоты

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах. Технический результат - повышение надежности и упрощение. В способе подхвата преобразователя частоты при перерыве сетевого питания напряжения двигатель (7) вращается на выбеге. В момент восстановления сети (1) формирователь (11) подает сигналы на два (или три) канала (транзисторы) в разных группах инвертора (6) В двух фазах двигателя нарастает ток, который превышает уставку (примерно 200-300% от номинального тока двигателя (7)). Под действием импульса тока статора в роторе двигателя создается спадающий импульс тока и соответствующее ему магнитное поле, которое наводит в обмотках статора э.д.с., частота которой равна частоте вращения. Частота этого сигнала измеряется блоком (9) и передается в блок (13) управления инвертором (6). Именно с этой частоты начинается повторный разгон электродвигателя (7). 2 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и используется в электроприводах.

Наиболее близким по технической сути и достигаемым результатам является способ /1/ подхвата преобразователя частоты, питающего асинхронный электродвигатель, при отключении питающей сети и последующем ее восстановлении, состоящий в снятии управляющих сигналов преобразователя после снижения напряжения сети и измерении частоты вращения ротора электродвигателя после повышения напряжения сети свыше установленного уровня, установке этой частоты преобразователя и подаче управляющих сигналов преобразователя. Недостаток способа состоит в сложности аппаратной реализации, относительно низкой надежности, ибо для измерения частоты вращения необходимо использовать датчик (тахогенератор).

Целью изобретения является повышение надежности и упрощение.

Поставленная цель достигается за счет того, что на не менее чем два вывода обмотки статора подают импульс постоянного напряжения, контролируют ток и при достижении им заданной величины намагничивания электродвигателя, а по длительности не менее трехкратной постоянной времени вихревых токов стали, отключают постоянное напряжение, измеряют период или полупериод колебаний напряжения статора и по нему определят частоту вращения ротора.

На фиг.1 приведена схема для осуществления способа. К шинам 1 сети через выключатель 2 подключен выпрямитель 3, полюса которого соединены с датчиком 4 напряжения, конденсатором 5 и инвертором 6 напряжения, который выходом соединен с двигателем 7 и вторым датчиком 8 напряжения. Последний выходом связан с блоком 9 определения частоты. Пороговый элемент 10 выходом соединен с управляющим входом формирователя 11. Блок 13 управления инвертором 6 своими шестью выходами соединен с вторым входом переключателя 12, выход которого подключен к управляющему входу инвертора 6, на выходе которого установлен датчик тока 14, который подключен выходом к второму пороговому элементу 15. Пороговый элемент 10 выходом соединен с управляющими входами переключателя 12 через блок 16 задержки на появление сигнала. Второй блок 17 задержки на появление сигнала включен между выходом второго порогового элемента 15 и сбрасывающим входом формирователя 11.

Способ осуществляется следующим образом.

При включенном выключателе 2, напряжение с шин 1 выпрямляется выпрямителем 3 и фильтруется конденсатором 5. Инвертор 6 преобразует постоянное напряжение в переменное напряжение необходимой частоты и величины, что определяется блоком 13 управления. В целом устройство служит для разгона электродвигателя 6 и обеспечения работы последнего с частотой, отличной от сетевой. В этих режимах датчик 4 напряжения подает относительно большой сигнал на пороговый элемент 10, который поддерживает переключатель 12 в состоянии, обеспечивающем прохождение импульсов управления от блока 13. Работа устройства при перерыве сетевого питания иллюстрируется фиг.2, где С означает сигнал на выходе блока, номер которого указан цифрой. В момент t1 сигнал С4 на выходе датчика 4 напряжения становится ниже уставки (пунктир), так как в сети 1 исчезло напряжение. Двигатель 7 вращается на выбеге. Пороговый элемент 10 переключает переключатель 12, подключая его к выходу формирователя 11 (например, асинхронный триггер). В момент t2 сигнал С4 увеличивается выше уставки из-за восстановления сети 1. Формирователь 11 подает сигналы на два (или три) канала (транзисторы) в разных группах (эмиттерная и коллекторная) инвертора 6. В двух фазах двигателя нарастает ток, который в момент t3 превышает уставку. Величина уставки выбирается на уровне, при котором обеспечивается достаточное намагничивание двигателя, чтобы с учетом чувствительности блока 9 определения частоты обеспечить заданную точность измерения при минимально заданной частоте вращения. В момент t4 формирователь 11 по сигналу порогового элемента 15 отключается. Промежуток времени t3-t4 обеспечивается блоком 17 задержки. Это время в 3-4 раза превышает постоянную времени вихревых токов стали двигателя 7. Под действием импульса тока статора и соответствующего ему магнитного поля в роторе двигателя создается импульс тока. Этот спадающий постоянный ток создает магнитное поле, которое наводит в обмотках статора э.д.с., частота которой равна частоте вращения (умноженной на число пар полюсов). Частота этого сигнала измеряется блоком 9. Частота определяется путем измерения длительности первого полупериода (или периода) колебаний. Определенное таким образом значение частоты передается в блок 13 управления инвертором 6. Инвертору 6 задается это начальное значение частоты. Именно с этой частоты в момент t5 начинается повторный разгон электродвигателя 7.

Таким образом, для осуществления подхвата при появлении сети не требуется установка специального датчика на электродвигатель. Это повышает надежность работы.

Источники информации

1. Патент RU №2326488 С1

Способ подхвата асинхронного электродвигателя, питающегося от преобразователя частоты, при отключении питающей сети и последующем ее восстановлении, состоящий в снятии управляющих сигналов преобразователя после снижения напряжения сети и измерении частоты вращения ротора электродвигателя после повышения напряжения сети свыше установленного уровня, установке этой частоты преобразователя и подаче управляющих сигналов преобразователя, отличающийся тем, что на не менее чем два вывода обмотки статора подают импульс постоянного напряжения, контролируют ток и при достижении им заданной величины намагничивания электродвигателя, а по длительности не менее трехкратной постоянной времени вихревых токов стали, отключают постоянное напряжение, измеряют период или полупериод колебаний напряжения статора и по нему определят частоту вращения ротора.

www.findpatent.ru

способ подхвата преобразователя частоты - патент РФ 2462808

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах. Технический результат - повышение надежности и упрощение. В способе подхвата преобразователя частоты при перерыве сетевого питания напряжения двигатель (7) вращается на выбеге. В момент восстановления сети (1) формирователь (11) подает сигналы на два (или три) канала (транзисторы) в разных группах инвертора (6) В двух фазах двигателя нарастает ток, который превышает уставку (примерно 200-300% от номинального тока двигателя (7)). Под действием импульса тока статора в роторе двигателя создается спадающий импульс тока и соответствующее ему магнитное поле, которое наводит в обмотках статора э.д.с., частота которой равна частоте вращения. Частота этого сигнала измеряется блоком (9) и передается в блок (13) управления инвертором (6). Именно с этой частоты начинается повторный разгон электродвигателя (7). 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2462808

Изобретение относится к области электротехники и используется в электроприводах.

Наиболее близким по технической сути и достигаемым результатам является способ /1/ подхвата преобразователя частоты, питающего асинхронный электродвигатель, при отключении питающей сети и последующем ее восстановлении, состоящий в снятии управляющих сигналов преобразователя после снижения напряжения сети и измерении частоты вращения ротора электродвигателя после повышения напряжения сети свыше установленного уровня, установке этой частоты преобразователя и подаче управляющих сигналов преобразователя. Недостаток способа состоит в сложности аппаратной реализации, относительно низкой надежности, ибо для измерения частоты вращения необходимо использовать датчик (тахогенератор).

Целью изобретения является повышение надежности и упрощение.

Поставленная цель достигается за счет того, что на не менее чем два вывода обмотки статора подают импульс постоянного напряжения, контролируют ток и при достижении им заданной величины намагничивания электродвигателя, а по длительности не менее трехкратной постоянной времени вихревых токов стали, отключают постоянное напряжение, измеряют период или полупериод колебаний напряжения статора и по нему определят частоту вращения ротора.

На фиг.1 приведена схема для осуществления способа. К шинам 1 сети через выключатель 2 подключен выпрямитель 3, полюса которого соединены с датчиком 4 напряжения, конденсатором 5 и инвертором 6 напряжения, который выходом соединен с двигателем 7 и вторым датчиком 8 напряжения. Последний выходом связан с блоком 9 определения частоты. Пороговый элемент 10 выходом соединен с управляющим входом формирователя 11. Блок 13 управления инвертором 6 своими шестью выходами соединен с вторым входом переключателя 12, выход которого подключен к управляющему входу инвертора 6, на выходе которого установлен датчик тока 14, который подключен выходом к второму пороговому элементу 15. Пороговый элемент 10 выходом соединен с управляющими входами переключателя 12 через блок 16 задержки на появление сигнала. Второй блок 17 задержки на появление сигнала включен между выходом второго порогового элемента 15 и сбрасывающим входом формирователя 11.

Способ осуществляется следующим образом.

При включенном выключателе 2, напряжение с шин 1 выпрямляется выпрямителем 3 и фильтруется конденсатором 5. Инвертор 6 преобразует постоянное напряжение в переменное напряжение необходимой частоты и величины, что определяется блоком 13 управления. В целом устройство служит для разгона электродвигателя 6 и обеспечения работы последнего с частотой, отличной от сетевой. В этих режимах датчик 4 напряжения подает относительно большой сигнал на пороговый элемент 10, который поддерживает переключатель 12 в состоянии, обеспечивающем прохождение импульсов управления от блока 13. Работа устройства при перерыве сетевого питания иллюстрируется фиг.2, где С означает сигнал на выходе блока, номер которого указан цифрой. В момент t 1 сигнал С4 на выходе датчика 4 напряжения становится ниже уставки (пунктир), так как в сети 1 исчезло напряжение. Двигатель 7 вращается на выбеге. Пороговый элемент 10 переключает переключатель 12, подключая его к выходу формирователя 11 (например, асинхронный триггер). В момент t2 сигнал С4 увеличивается выше уставки из-за восстановления сети 1. Формирователь 11 подает сигналы на два (или три) канала (транзисторы) в разных группах (эмиттерная и коллекторная) инвертора 6. В двух фазах двигателя нарастает ток, который в момент t3 превышает уставку. Величина уставки выбирается на уровне, при котором обеспечивается достаточное намагничивание двигателя, чтобы с учетом чувствительности блока 9 определения частоты обеспечить заданную точность измерения при минимально заданной частоте вращения. В момент t4 формирователь 11 по сигналу порогового элемента 15 отключается. Промежуток времени t3-t4 обеспечивается блоком 17 задержки. Это время в 3-4 раза превышает постоянную времени вихревых токов стали двигателя 7. Под действием импульса тока статора и соответствующего ему магнитного поля в роторе двигателя создается импульс тока. Этот спадающий постоянный ток создает магнитное поле, которое наводит в обмотках статора э.д.с., частота которой равна частоте вращения (умноженной на число пар полюсов). Частота этого сигнала измеряется блоком 9. Частота определяется путем измерения длительности первого полупериода (или периода) колебаний. Определенное таким образом значение частоты передается в блок 13 управления инвертором 6. Инвертору 6 задается это начальное значение частоты. Именно с этой частоты в момент t5 начинается повторный разгон электродвигателя 7.

Таким образом, для осуществления подхвата при появлении сети не требуется установка специального датчика на электродвигатель. Это повышает надежность работы.

Источники информации

1. Патент RU № 2326488 С1

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ подхвата асинхронного электродвигателя, питающегося от преобразователя частоты, при отключении питающей сети и последующем ее восстановлении, состоящий в снятии управляющих сигналов преобразователя после снижения напряжения сети и измерении частоты вращения ротора электродвигателя после повышения напряжения сети свыше установленного уровня, установке этой частоты преобразователя и подаче управляющих сигналов преобразователя, отличающийся тем, что на не менее чем два вывода обмотки статора подают импульс постоянного напряжения, контролируют ток и при достижении им заданной величины намагничивания электродвигателя, а по длительности не менее трехкратной постоянной времени вихревых токов стали, отключают постоянное напряжение, измеряют период или полупериод колебаний напряжения статора и по нему определят частоту вращения ротора.

www.freepatent.ru

Разработка алгоритма удержания и повторного пуска насосного агрегата первого подъема водозабора

Водозаборные сооружения (водозабор) — это сложный гидротехнический комплекс, который служит для [1]:

-        обеспечения надёжного забора расчётного количества воды и подачу ее потребителю;

-        защиты системы водоснабжения от попадания в неё грязи, мусора, льда и т. п.

Водозабор — это комплекс сооружений, включающий водоприемник, оборудование предварительной очистки (решетки, сетки), насосную станцию первого подъема [2]. Процесс водоподачи является непрерывным, так как потребитель в любой точке водораспределительной сети должны иметь возможность получить воду открыв кран. Это достигается путем поддержания постоянного давления в диктующей точке этой сети независимо от разбора воды в ней. Поэтому основной задачей системы управления здесь является поддержание определенного давления с помощью насосного агрегата, уровня в накопительных резервуарах насосной станции путем изменения количества работающих скважин, а также система должна производить мониторинг состояния оборудования каждой скважины и являться элементом системы автоматизации верхнего уровня.

Одним из определяющих требований к автоматизированной системе управления (АСУ) насосной станции первого подъема является требование сохранения управляемости насосным агрегатом при кратковременных провалах напряжения. В этом случае целью управления является сохранение вращения насосного агрегата – «удержание» двигателя. При этом, критериями эффективности работы насосной станцией являются: возможности и ограничения «удержания» насосного агрегата по времени, скорость возвращения в исходный режим работы насоса преобразователем частоты, отсутствие резких изменений в состоянии насосного агрегата (что, как правило, позволяет избежать гидравлических ударов в системе).

В основе сохранения вращения насосного агрегата находится идея об использовании энергии объекта управления [3]. Насосный агрегат обладает инерцией, что позволяет запастись некоторым количеством реактивной энергии. Кроме того, переходные процессы запуска или торможения насосного агрегата обусловлены процессами накопления и рассеяния реактивной энергии. Скорость протекания таких процессов определяется эффективной разницей между силами действия и противодействия. При этом скорость обмена реактивной энергией соответствует мгновенной мощности прикладываемой к насосному агрегату или забираемой от него. С учетом этого, возможно использовать энергию торможения насосного агрегата. Длительность процесса сохранения вращения насосного агрегата прямо пропорциональна инерции объекта управления и обратно пропорциональна мощности потерь в насосном агрегате.

При входе в режим «удержания» двигателя и выходе из него необходимо контролировать величину напряжения сети. Для преобразователей частоты такой контроль целесообразно производить с помощью измерения напряжения звена постоянного тока . При этом, порог питающего напряжения соответствующий переходу в процесс сохранения вращения насосного агрегата из стационарного режима функционирования АСУ, должен быть ниже минимального значения напряжения с . Выход изэтого процесса осуществляется тогда, когда происходит восстановление напряжения питающей сети.

Целью регуляторов АСУ в режиме «удержания» двигателя является стабилизация напряжения поступающего на насосный агрегат. Компенсация потерь в преобразователе частоты и АСУ производится с помощью регулирования активной составляющей тока нагрузки в функции напряжения звена постоянного тока [4]

                                                                             (1)

где- уставка активной составляющей тока статора, формируемая регулятором режима АСУ;

- текущее значение активной составляющей тока статора, используемое регулятором состояния объекта управления АСУ в качестве сигнала обратной связи.

Перейти в режим «удержания» двигателя из стационарного режима возможнос помощью состояния холостого хода насосного агрегата [3], характеризующегося минимумом преобразуемой мощности:

                                                                                                               (2)

Точка холостого хода (2) доставляет ноль нагрузочной характеристике импульсной системы преобразования электроэнергии (ИСПЭ). Отсюда следует, нагрузочная характеристика является целевой функцией для сохранения вращения насосного агрегата и определяется скоростью перехода от номинального стационарного режима к состоянию холостого хода или быстродействием регуляторов нижнего уровня АСУ. Задержка по времени в состояние холостого хода приводит к дополнительным потерям реактивной энергии, на ненужное поддержание исходного стационарного режима АСУ.

Кроме того, возникают сложности сохранения вращения насосного агрегата при переходе из стационарного режима преобразования АСУ ИСПЭ, характеризуемого номинальным выходным напряжением, превышающим пороговое значение напряжения при сохранении вращения. Повысить выходное напряжение ИСПЭ возможно за счет за счет перехода в режим ослабления поля. Данное действие уменьшит напряжение ИСПЭ, используемого для компенсации противо-ЭДС насосного агрегата.

Работа насосных агрегатов первого подъема характеризуется незначительной инерцией нагрузки, а также частыми сменами режимов функционирования. Поэтому возникает проблема повторного пуска для вращающегося двигателя — «подхвата». Решение данной проблемы сократит время простоя насосного агрегата, и повысит производительность водозабора. Для оценки эффективности режима повторного пуска используется параметр быстродействия — скорость «подхвата» электродвигателя.

Графическое представление разработанного алгоритма реализации режима «удержания» двигателя и выхода на режим работы, согласно регламенту, представлено на рисунке 1.

При возникновении просадок напряжения на 1–2 секунды обеспечивается подхват двигателя насосного агрегата (пуск на вращающийся двигатель). Если просадка напряжения на вводе составила более 2 секунд, то возможно два варианта развития событий: в случае, если приводной двигатель не успел остановиться и продолжает вращение в момент появления напряжения, то осуществляется подхват. Если двигатель остановился до появления напряжения питания, то в этом случае производится пуск в автоматическом режиме с выдачей соответствующей информации в АСУ ТП верхнего уровня.

Рис.1. Алгоритм реализации режима «удержания» двигателя и его повторного пуска (подхвата)

При разработке алгоритма повторного пуска необходимо идентифицировать состояние объекта управления. Идентификации подлежат переменные состояния, определяющие показатели качества работы насосного агрегата (например, частота вращения вала) и, соответственно, определяющие временной масштаб переходных процессов в системе.

Алгоритм подхвата, в общем виде, включает два этапа:

1)      перевод насосного агрегата в состояние холостого хода;

2)      перевод насосного агрегата в заданный стационарный режим.

При реализации первого этапа алгоритма повторного пуска используют нагрузочную характеристику ИСПЭ в качестве целевой функцией. Регулятор режима преобразования частоты при подхвате осуществляет поиск точки холостого хода, используя в качестве сигнала рассогласования, значение целевой функции. В частности регулятор режима может быть реализован как ПИД- регулятор. Регуляторы нижнего уровня — регуляторы состояния объекта управления реализуют стабилизирующее управление =const.

В режиме повторного пуска быстродействие является одним из главных критериев эффективности работы регуляторов. Он следует из необходимости обеспечить минимальное время подхвата, а также реализовать на нижнем уровне АСУ ограничение переменных насосного агрегата в условиях их стабилизации при максимальной уставке, а также в условиях нестационарности.

Процесс повторного пуска завершается если выполняется следующее составное условие: целевая функция минимальна и удовлетворяются условия, при допущении которых она была получена.

После всех выше описанных процедур система управления выводит насосный агрегат на рабочий режим, который осуществляется с изменением давление 0,02 МПа не менее 10 мин. Полная работа насосного агрегата представлена на рисунке 2 (выход на режим, регулирование при заданной уставке, останов насосного агрегата).

Таким образом, с помощью разработанного алгоритма повышается эффективность работы насосного агрегата первого подъема водозабора.

Рис. 2. Запуск насоса, регулирование при заданной уставке, остановка насосного агрегата

Литература:

1.      Тугай А. М. Водоснабжение. Водозаборные сооружения. — Киев: Вишашкола, 1984. — 200 с.

2.      Прозоров И. В. Гидравлика, водоснабжение и канализация: учебное пособие для строит. спец. Вузов / И. В. Прозоров, Г. И. Николадзе, А. В. Минаев.- М.: Высш.шк., 1990.- 448 с.

3.      Косчинский С. Л. Спецификация и формализация процессов управленияасинхронного электропривода в составе АСУ ТП //Мехатроника, автоматизация, управление, 2006, № 6, с.35–40.

4.      Косчинский С. Л. Автоматизация процессов управления многорежимными импульсными системами электрического и электромеханического преобразования энергии: диссертация доктора технических наук: 05.13.06.- Орел, 2006.- 274 с.

Основные термины (генерируются автоматически): насосного агрегата, вращения насосного агрегата, сохранения вращения насосного, повторного пуска, насосного агрегата первого, работы насосного агрегата, торможения насосного агрегата, первого подъема, перевод насосного агрегата, агрегата первого подъема, пуска насосного агрегата, с помощью насосного агрегата, «удержания» насосного агрегата, в состоянии насосного агрегата, простоя насосного агрегата, двигателя насосного агрегата, насосного агрегата в состояние, противо-ЭДС насосного агрегата, насосного агрегата в условиях, остановка насосного агрегата.

moluch.ru

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ФОРСИРОВКИ

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ФОРСИРОВКИ

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ФОРСИРОВКИ

Для успешной форсировки 2-х тактного двигателя необходимо выполнить комплекс мероприятий, который заключается в изменении основных параметров двигателя, изменении конструкции его основных деталей и узлов.

Мощность двухтактного двигателя зависит от многих факторов - степени сжатия в цилиндре, фаз газораспределения, площади сечения окон цилиндра, формы продувочных каналов, формы камеры сгорания и др.

Прежде, чем приступить к форсировке, необходимо определить свои возможности в области металлообработки и доступа к необходимым сталям и материалам.

Форсировка ведётся в следующем направлении:

1. Увеличение диффузора карбюратора и расширении "время-сечение" впускного окна (окон). (Возможна установка лепесткового клапана или золотника).

2. Увеличение степени сжатия в картере за счёт заполнения свободных объёмов, уменьшения диаметра щёк коленвала и срецвставки, уменьшения длины шатуна, подрезки торца картера или цилиндра.

3. Увеличение "время-сечение" перепускных окон.

4. Увеличение степени сжатия и изменении формы камеры сгорания.

5. Расширение "время-сечение" выпускного окна (окон).

6. Подбором специального резонатора выпуска, который изготовляется индивидуально для каждого двигателя.

7. Уменьшения потерь на трение за счет изменения числа, высоты и материала поршневых колец, применения серебрёных сепараторов в шатуне, изменения материала гильзы цилиндра, установка коренных подшипников с неметаллическим сепаратором.

8. Разгрузкой коленвала за счет замены цепной передачи на шестерёнчатую, с увеличенным передаточным отношением.

9. Сближением передаточных отношений коробки передач.

Все вышеперечисленные мероприятия выполняются в комплексе, что дает возможность увеличить мощность двигателя от 1,5 до 2,5 раза.

Более подробную информацию вы можете найти в книге Григорьева "Мотоцикл без секретов".

Доработка цилиндра заключается в изменении фаз и материала гильзы.

Доработку следует вести в следующей последовательности.

1. Разгильзовываем цилиндр путем нагрева до необходимой температуры (греть можно паяльной лампой) и извлекаем гильзу.

2. Замеряем высоту окон и просчитываем фазы по формуле:

A= корень(Lш2 –R2 sin a2) – Lш + R (1 – cos а)

Где:

А - высота окна

Lш - длина шатуна

R - радиус кривошипа (ход поршня)

a - полуфаза, т. е. градус от нижней мёртвой точки

3. Изготавливаем новую гильзу из стали (ХВГ или 65Г) с новыми фазами. Фазы следует выбирать следующие: выпуск - 170-180° перепуск - 115-125°. Фазу впуска лучше не менять, а увеличить лишь ширину окна. Максимальная ширина всех окон допускается не более 0,67 диаметра цилиндра. Окна должны быть овальной формы с радиусом закруглений не менее 10мм. Следует помнить, что увеличение высоты перепускных окон по отношению к выпускным приводит к смещению крутящего момента в область более низких оборотов и наоборот. После изготовления гильзы из стали,её закаливают до 55-60 HRC, шлифуют.

4.При запрессовке гильзы в рубашку не следует задавать большой натяг на запрессовку, вполне

Доработка коленвала

Для увеличения максимальных оборотов двигателя необходимо уменьшить динамическую массу коленвала. Обычно это достигается обрезкой наружного диаметра щёк до минимального размера, который ограничивает выход шатуна.

Уменьшение динамической массы коленвала увеличивает максимальные обороты, улучшает "подхват" двигателя, но ухудшает крутящий момент во время троганья с места (на малом газу мотор будет глохнуть, а на большом колесо будет буксовать).

 После установки подрезанного коленвала необходимо заполнить освободившееся пространство в картере алюминиевыми вставками в виде колец.

 Идеальным вариантом считается изготовление нового коленвала и шатуна из высококачественных сталей (18ХГТА, 12ХН3А и им подобных) с последующей цементацией и закалкой.

Некоторые рекомендации по изготовлению коленвала.

 Коленвал изготавливается в следующей последовательности:

1. Необходимо составить чертёж коленвала со всеми необходимыми размерами.

2. Выточить на токарном станке заготовки щёк с отверстиями под палец, с припусками на шлифовку, но без резьб.

3. Собрать заготовки коленвала с ложным пальцем и шатуном, отбалансировать за счёт выборки металла из щёк.

Расчёт балансировки коленвала.

X=0,6A-0,4B

 где А - масса всего, что на верхней головке (поршень, кольца, сепаратор, и т. д.).

В - 0,336Р, где Р - масса верхней головки шатуна.

Х - масса груза, прикреплённого к верхней головке.

После вычисления X к верхней головке шатуна прикрепляется груз и коленвал балансируется на правильность противовеса. Балансировка производится выборкой металла из щёк.

 4. Зацементировать заготовки и нарезать резьбы.

5. Закалить заготовки до необходимой твёрдости (55-58 HRC).

6. Прошлифовать или притереть отверстия под палец, задав необходимый натяг (0,06-0,08мм), прошлифовать внутреннюю поверхность щёк.

7. Собрать щёки с "ложным" пальцем, выверять до минимального биения и прошлифовать наружные поверхности щёк, посадочные цапфы и конуса.

8. Разобрать щёки.

Теперь можно производить сборку с "рабочим" пальцем и шатуном, и выверять биение в центрах. Коренные подшипники на цапфы лучше сажать с зазором 0,01-0,02мм, что упростит сборку-разборку мотора и даст дополнительную свободу подшипникам на максимальных оборотах.

Выпускная система

На мощность двигателя существенное влияние оказывает выпускная система, которая обычно состоит из резонатора и глушащей насадки. Форма и размеры резонатора оказывают влияние на всю характеристику двигателя.

Для каждого конкретного двигателя рекомендуется подбирать свой резонатор. Его можно расчитать по формуле, которая есть в книге Григорьева   "Мотоцикл без секретов".

Настроить резонатор на необходимую вам характеристику мотора можно меняя длину прямых участков резонатора: участка после обратного конуса (трубка между резонатором и глушащей насадкой) и переходного патрубка от цилиндра к резонатору.

Рекомендуемая толщина металла для изготовления резонатора не должна превышать 0,8 мм, при большей толщине он перестаёт эффективно работать. Крепить резонатор к цилиндру и ходовой лучше не жёстко, с помощью пружин.

Передаточные отношения.

Можно провести все необходимые работы по форсировке двигателя, но не получить ожидаемых результатов. Виной этому может являться неправильно подобранные передаточные отношения между коленвалом и сцеплением и передаточные числа в коробке передач.

После форсировки двигателя мощностной участок смещается в сторону более высоких оборотов и имеет более узкий диапазон.

Чтобы его правильно использовать, необходимо увеличить передаточное отношение между коленвалом и коробкой передач в 1,5-2,5 раза, заменить цепную передачу на шестерёнчатую с малым модулем зуба, имеющую более высокий КПД. Именно эта замена позволит получить хороший подхват мотора на всех режимах работы. Необходимо просчитать передаточные отношения в коробке передач и при необходимости их сблизить, чтобы не было больших промежутков и они были примерно равные.

Передаточные числа коробок передач некоторых мотоциклетных моторов.

Модель двигателя

1-я передача

2-я передача

3-я передача

4-я передача

5-я передача

ЗИД - Пилот

3,09

1,75

1,25

-

-

ММВЗ-3.115  ММВЗ-3.112

2,924

1,78

1,33

1,0

-

ММВЗ-3.12-1 ММВЗ-3.12-11

2,925

1,78

1,271

1,0

-

К-125,    М-103

3,16

1,62

1,0

-

-

Восход-3

3,08

1,96

1,40

1,0

-

М-105, М-106

3,18

1,79

1,39

1,0

-

М-104

3,24

1,60

1,0

-

-

Иж-350, Иж56, Иж-П2

4,32

2,24

1,40

1,0

-

Иж-П3, Иж-Ю4, Иж-Ю3

3,17

1,81

1,26

1,0

-

К-750

3,60

2,29

1,70

1,3

-

Иж-П5,   Иж-07.107

3,88

2,01

2,01

1,26

1,0

Ява-350

3,16

1,768

1,266

1,0

-

Т-200М

3,00

1,64

1,23

0,9

-

Резонатор впуска.

Увеличение мощности двигателя достигается за счёт увеличения наполнения цилиндра. Дополнительно можно увеличить наполнение не только резонатором выпуска, но и резонатором впуска.

Резонатор впуска устанавливается между карбюратором и цилиндром.

Принцип работы.

Когда поршень двигателя движется к верхней мёртвой точке, в картере создаётся разряжение и при открытии впускного окна смесь из карбюратора устремляется в подпоршневое пространство.

 

 При закрытии окна поток смеси за счёт инерции ударяется в стенку поршня и в этот момент между поршнем и карбюратором образуется зона повышенного давления. Таким образом, здесь создаётся волновой процесс, которым можно управлять с помощью резонатора.

В резонатор, в момент закрытия впускного окна, попадает волна избыточного давления свежей смеси.

В момент открытия впускного окна, смесь из резонатора поступает в подпоршневое пространство.

Если правильно настроить объём резонатора за счет регулируемого поршня, то можно увеличить мощность двигателя. Судя по проведённым испытаниям, ёмкость резонатора примерно равна объёму цилиндра.

Подробнее о резонаторе впуска можно прочитать Идеях.

motoklin.narod.ru

Чип тюнинг работы двигателя

&nbsp &nbsp

Чип тюнинг работы двигателя

&nbsp

  • Чип тюнинг представляет собой изменение коэффициентов коррекции в памяти ПЗУ
  • Чип тюнинг повышает отдачу двигателя за счёт увеличения наполнения цилиндров и измения состава смеси
  • Динамические характеристики двигателя, прошедшего чип тюнинг, становятся более эластичными
  • На автомобиле прошедшем чип тюнинг, подхват двигателя произойдёт на более низких оборотах
Взамозависимость параметров работы двигателя
Работа двигателя это всегда компромисс между многими величинами. Основополагающими для разработчиков сегодня является себестоимость, экономичность, ресурс двигателя и токсичность выхлопа. Не рассматривая экономические стороны, подробнее рассмотрим все за и против:

Ресурс двигателя с меньшей отдачей выше, чем аналогичный параметр у более форсированного двигателя. Требования к качеству топлива в варианте с форсированным двигателем выше. Жёсткие нормы по уровню токсичности заставляют разработчиков переводить двигатели на работу с более обеднёнными смесями и устанавливать катализаторы.

Со стороны потребителя требования к двигателю тоже взаимоисключающие. Хочется высокой мощности, крутящего момента, надёжности и огромного ресурса - при всём этом желательно заправлять автомобиль самым дешевым топливом и иметь маленький его расход. Однако чудес на свете не бывает - улучшение одних параметров всегда ухудшает другие. Поэтому для нас всегда есть выбор - довериться разработчикам и оставить всё как есть или пойти по пути экспериментов по доводке установленного на Вашем автомобиле двигателя. Сделать с двигателем можно многое, однако стоимость многих радикальных переделок зачастую оказывается просто невыгодной. Намного проще вложить эти деньги в приобретение автомобиля с более мощным двигателем. Но если Вы все же решились на доводку двигателя своего автомобиля, запомните, что получить более высокую отдачу от двигателя можно лишь увеличив наполнение цилиндров и изменив состав смеси. Методов увеличения наполнения существует множество. Условно их можно разделить на несколько категорий:

Методы повышения КПД двигателя
Уменьшение сопротивления потоку воздуха - Замена воздушного фильтра, замена или переделка корпуса дроссельной заслонки, замена или расточка и шлифовка впускного коллектора, переделка головки блока (замена клапанов на клапана с большим диаметром и расточка воздушных каналов), установка или оптимизация работы наддува. Тем же целям служит и установка распредвала с другим профилем кулачков - для изменения величины и продолжительности открытия клапанов. Оптимизация состава рабочей смеси - изменение количества топлива для разных режимов работы достигается несколькими способами: Увеличение магистрального давления топлива заменой или настройкой регулятора давления топлива и изменение программы работы ЭБУ (чип тюнинг). Механизм изменения фаз ГРМ - оптимизация фаз газораспределения для различной частоты вращения двигателя. Оптимизация выпуска - Улучшение продувки цилиндров снижением сопротивления выпускного коллектора и глушителя (в идеале следует поставить трубу большого диаметра и причём без изгибов).

Я специально не рассматриваю варианты требующие расточки блока, обрезки поршней или замены коленвала - у нас стоит задача получить максимальную мощность от того же двигателя. Кроме того, многие из вышеперечисленных методов требуют вмешательства в механическую часть двигателя - что в случае нового автомобиля автоматически лишает Вас возможности гарантийного ремонта. Так что же можно сделать с двигателем без особых затрат и не боясь потерять гарантию? Ответ тут один - чип тюнинг.

Что такое чип тюнинг?
Что же такое чип применительно к автомобильному двигателю? В любой блок управления заложена программа его работы. Набор поправочных коэффициентов для различных режимов работы двигателя заложен в ПЗУ блока. Блок управления получая сигналы от различных датчиков, управляет работой исполнительных устройств для обеспечения оптимальной (зачастую по мнению разработчиков) работы двигателя. Необходимые параметры для управления исполнительными устройствами вычисляются в соответствии с приходящими данными и набором коэффициентов коррекции, заложенных в ПЗУ. Таким образом, желая изменить работу двигателя, не изменяя механических его составляющих, мы имеем для этого два очевидных пути:

Первый - изменение входящих сигналов (для примера - изменение жёсткости возвратной пружины заслонки расходомера воздуха). Второй - изменение коэффициентов коррекции в памяти ПЗУ (чип тюнинг)

Какие параметры регулируется при чип тюнинге?
Изменяя данные ПЗУ мы можем влиять на работу практически любого исполнительного устройства, из тех, которыми управляет ЭБУ. Для получения других мощностных характеристик мы можем изменить установку угла опережения зажигания, величину времени впрыска, отключить или изменить режим работы систем, контролирующих токсичность выхлопных газов, для двигателей с компрессором можно изменить величину давления наддува. Кроме того мы можем изменить обороты холостого хода, максимально разрешённые обороты двигателя и максимально допустимую скорость автомобиля (при её электронном ограничении). Велика ли роль данных изменений в получении от двигателя максимальной мощности? Нет - её прирост может составлять 5-10% (исключение составляют наддувные двигатели, где без особых затруднений можно получить прибавку в 20% и даже более).
Зачем делают чип тюнинг?
Так есть ли во всём этом смысл? Каждый сам решает делать или нет, но тот кто хоть раз проехал на машине прошедшей чип тюнинг, решает этот вопрос для себя однозначно - да! Дело в том что мало кто ездит на режиме максимальной мощности - намного более важные параметры для повседневной езды это крутящий момент и эластичность двигателя. Если Вы рассмотрите диаграмму мощности и момента двигателя до чип тюнинга и после - обратите внимание на то, что равные величины момента достигаются на разных оборотах двигателя. Что это означает: При резком нажатии на педаль акселератора на автомобиле прошедшем чип тюнинг, подхват двигателя произойдёт на более низких оборотах. То есть зачастую Вам просто не нужно будет переключаться на пониженную передачу, а переключившись вниз вы получите ещё большую интенсивность разгона.

При невозможности проводить чип тюнинг некоторых блоков управления очень популярным стала установка всевозможных контроллеров, меняющих режимы работы штатного блока управления. Такие контроллеры выпускают многие фирмы, но наибольшую известность получили контроллеры JET, A'PEXi, GReddy . Как правило, использование данных контроллеров даёт такой же эффект, что и чип тюнинг. Кроме того, возможно отключение контроллера и эксплуатация автомобиля в штатном режиме.

Вверх Содержание разделов сайта «Чип тюнинг»

tune-chip.narod.ru


Смотрите также