Устройство для регистрации индикаторных диаграмм поршневых машин Советский патент 1985 года по МПК G01L23/08 

Изобретение относится к системам и приборам индицирования поршневых машин и может быть использовано в системах автоматического контроля и регулирования их параметров,. Известна система индицирования поршневых машин, содержащая датхшк давления,, блок преобразования и синхронизированный с валом барабан. .При индицировании поршневой машины сигнал с датчика давления поступает в блок преобразования, в котором электрические импульсы датчика давления усиливаются и преобразуются в световые импульсы, а затем передаютс в светооптическую систему. Светооптической системой сигнал с датчика передается на синхронизированный с валом барабан, снабженный светочувствительной лентой, на которой . происходит запись контролируемого процесса lj . Недостатками системы являются низкая точность и трудоемкость обработки полученных результатов. Наиболее близким к предлагаемому ио технической сущности является усгройство для контроля и регистрат,ии рабочих параметров поршневых машин. Один канал устройства состоит из последовательно соединенных датчика давления, усилителя, умножителя, второй вход которого связан с выходом функционального преобразователя угла поворота, интегратора, индггеатора. В состав устройства входят также телевизионный индикатор, входы которого связаны с выходами усилителя, функционального преобразователя и датчиков верхней и нижней мертвой 1очек, (Датчики верхней и нижней мертвой точки входят в состав функ- циопального преобразователя). Мгновенное значение давления в ци.пиндре поршневой машины преобразуется датчиком давления в соответствующее электрическое напряжение, усиливается и подается на один из входов умножителя. На второй вход умножителя поступает сигнал с выхода умножителя, пропорциона.пьньй функции {(-р) Эта функция вызывает смещение поршня от верхней мертвой точки с углом С5 поворота ротора коленчатого вала порлневой машины. В интеграторе наnpniNxeHi-ie интегрируется за один рабочий цикл и усредняется по нескольким циклам и регистрируется индикатором в виде среднего индикаторного давления исследуемого цилиндра. Для визуального наблюдения используется телевизионньй индикатор 2J, Недостатками устройства являются низкая точность регистрации индикаторных диаграмм и большая трудоемкость обработки получаемых данных. Цепью изобретения является повышение точности регистрации индикаторных диаграмм и расширение функциональных ьозможностей за счет оперативного .выборочного отображения информации об отдельных циклах и отдельных участках циклов. Цель достигается тем, что в устройство для регистрации индикаторных диаграмм поршневых машин содержащее ЭЛТ с модулятором яркости и с блоками горизонтальной и вертикальной развертки, датчик верхней мертвой точки, датчик нижней мертвой точки, формирователь импульсов, выходы которых подключены к трем входам блока горизонтальной развертки ЭЛТ, функциональный преобразователь, соединенньй с входом формирователя импульсов, и цепь из последовательно соединенных датчика давления, усилителя и умножителя, к второму входу которого подключен выход функционального преобразователя, при этом выход умножителя подключен к интегратору, соединенному с регистратором, дополнительно между усилителем и умножителем введена цепь из последовательно соединенных амплитудного селектора с двумя выходами, и временного селектора с тремя входами, причем второй выход амплитудного селектора связан с модулятором яркости ЭЛТ, вызсоды датчика верхней мертвой точки и формирователя импульсов подключены соответственно к второму и третьему входам временного селектора, а его вькод соединен с блоком вертикальной развертки электронно-лучевой трубки. На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит функциональньй преобразователь 1, связанный с ним формирователь 2 импульсов, датчик 3 верхней мёртвой точки, датчик 4 нижней мертвой точки, телевизионньй индикатор 5 и цепь из последовательно соединенных датчика 6 давления, усилителя 7 сигнала давления.

амплитудного селектора 8, временного селектора 9, умножителя 10, второй вход которого связан с выходом функционального преобразователя 1, интегратора 11 и регистратора 12. В состав амплитудного селектора 8 входят ограничитель 13, компаратор 14 и блок 15 опорных напряжений, причем первьй и второй выходы блока 15 опорных напряжений соединены соответственно с первыми и вторыми вхо:дами ограничителя 13 и компаратора ,14, а третий вход компаратора 14 :подключен к выходу ограничителя 13. iВходом, а также первым и вторым выходами амплитудного селектора 8 являются соответственно вход огрничителя 13,выход ограничителя 13 и выход компаратора 14. В состав временного селектора 9 входят схема 16 совпадения, первый 17 и второй 18 блоки.сравнения, которые подключены соответственно к первому и второму входам временного селектора 9 счетчиком 19 числа циклов и первым блокоц 20 памяти. Первый и второй.входы второго блока 18 сравнения подключены соответственно с входящими в состав временного селектора 9 измерителем 21 угла поворота вала и вторым блоком 22 памяти. Вход счетчика 19 числа циклов и первьй вход измерителя 21 угла поворота вала связаны между собой. Первым, вторым ;и третьим входами временного селек:тора 9 являются- соответственно тре- тий вход схемы 16 совпадения, первый и второй входы измерителя 21 ; .угла поворота вала, а выходом временного селектора 9 является выход .схемы 16 совпадения. В состав телевизионного индикатора 5 входят ЭЛТ 23, модулятор 24 яркости, блок 25 горизонтальной шаговой развертки и усилитель 26 вертикального отклонения. Первый второй я третий входы ЭЛТ 23 подключены соответственно с выходами модулятора 24., блока 25 горизонтальной шаговой развертки и усилителя 26 вертикального отклоне ния. Первым, вторым, третьим,четвертым и пятым входами телевизионного индикатора 5 являются соответственно первьм, второй и третий входы блока 25 горизонтальной шаговой развертки, вход модулятора 24 яркости и вход усилителя 26 вертикального отклонения. Первый, второй, третий.

четвертьй и пятый входы телевизионного индикатора 5 связаны соответственно с выходами датчика 4 нижней мертвой точки, датчика 3 верхней мертвой точки, формирователя 2 импульсов, вторым выходом амплитудного селектора 8 и выходом временного селектора 9. Второй и третий входы временного селектора 9 связаны соответственно с выходами датчика 3 верхней мертвой точки и формирователя 2 импульсов.

При работе поршневой машины мгновенное значение давления Р(ср) газов в цилиндре преобразуется датчиком в соответствующее электрическое напряжение, которое усиливается, ограничивается по уровням в амплитудном селекторе, стробйруется временным селектором и поступает на первый вход умножителя. На второй вход умножителя поступает сигнал с выхода функционального преобразователя, пропорциональный функции Л/(су) Эта функция связьгеает смещение поршня от верхней мертвой точки с углом ( поворота ротора коленчатого вала поршневой машины. Сигнал P(Cf (I(1 с выхода умножителя поступает на интегратор, выходное напряжение которого, отображает индикаторное давление; за один цикл

4 1

P-i-J9((

-tt

Временное стробирование и ограничение сигнала, пропорционального давлению, газов в цилиндре, позволяет измерить: среднее индикаторное давление по нескольким циклам, среднее индикаторное давление любого цикла с момента включения поршневой машины или последовательности циклов, например, 1, 5, 10, 15,-, среднее индикаторное давление части цикла, например, во время сжатия, расширения, начала (конца ) времени сжатия или расширения и т.д., среднее индикаторное давление любого цикла или его части, заключенного между (выше или ниже) уровнями ограничения.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода датчика 6 давлени усиливается усилителем 7 и поступает на амплитудный селектор 8. Основным

звеном амплитудного селектора 8 является двусторонний ограничитель 13, на управляющие входы которого пода- ются с выходов блока 15 опорных на-

ни,

пряжений опорные напряжения 11,

В зависимости от режима работы ограничителя 13 происходит вьщеление сигнала, амплитуда которого выше (ниже) одного из опорных уровней или заключена между ними. Выходной сигнал ограничителя 13 поступает на компаратор 14, который формирует импульс в момент совпадения входног сигнала с одним из опорных уровней. Эют иьшульс поступает на вход моду лятора 2А яркости телевизионного индикатора 5 для отображения на индикаторной диаграмме уровней U( и lig ограничителя, которые устанавливаются оператором. С выхода амплитудиого селектора 8 сигнал, несущий информацию о мгновенном значении давления, дрступает на первый вход временного селектора 9. На второй и третий входы поступают сигналы с датчика 3 верхней мертвой точки и формирователя 2 импульсов, связанного с функциональньпч преобразователем 1. Функциональный преобразователь 1 связан с коленчатым валом поршневой машины и представляет собой генератор импульсов различной длительности. Длительность импульсо отобралает дискретные значения функции ru(tf) , их число определяется требуемой точностью измерения.

Иа функции схемы совпадения временного селектора 9 поступают три сигнала: сигнал с выхода амплитудного селектора 8, несущий информацию о мгновенном значении давления, прямоугольный импульс с выхода первго блока 17 сравнения, совпадающий i;o времени с выбранным оператором циклом прямоугольный импульс с выхода второго блока 18 сравнения, совпадающий по времени с выбранной

оператором частью цикла. 1

Первьй блок 17 сравнения связан

с первым блоком 20 памяти и счетчиком 19 числа циклов. В первый блок 20 памяти информация о выбранном цикле заносится оператором, а счетчик 19 числа циклов, связанный с датчиком 3 верхней мертвой точки, осуществляет счет числа цигслов, с момента включения порщневой машины. В момент совпадения кодов, ноступаю,щих на входы первого блока 17 сравнения, формируется импульс, длительность которого равна длительности выбранного цикла. Второй блок 18 сравнения Связан с измерителем 21 угла поворота вала и вторым блоком 22 памяти.. Во второй блок 22 памяти информация об угловом положении выбранной части цикла заносится оператором. Измеритель 21 угла поворота вала, связанный с датчиком 3 верхней мертвой точки и функциональным преобразователем 1, осуществляет измерение углового положения вала поршневой машины. Передний фронт импульсов с выхода функционального преобразователя 1 несет информацию об угловом перемещении вала. Измеритель 21 угла поворота вала периодически осуществляет счет числа этих импульсов, начало счета совпадает с передним фронтом импульса, поступающего с выхода датчика 3 верхней мертвой точки. В момент совпадения кодов, поступающих на входы второго блока 18 сравнения формируется импульс, длительность которого совпадает с длительностью выбранной части цикла. Таким образом, временной селектор 9 осуществляет временное стробирование сигнала, 1есущего информацию о мгновенном значении давления . Сигнал с выхода временного селектора 9 поступает на первьй вход умножителя 10. На второй вход-умножителя 10 поступает сигнал с выхода функционального преобразователя 1. Сигнал с выхода умножителя 10 поступает на интегратор 11, выходное напряжение которого отображает индикаторное давление и регистрируется регистратором 12.

Одновременно с этим на телевизионном индикаторе 5 отображается индикаторная диаграмма. С этой целью на входы телевизионного индикатора 5 поступают сигналы с выхода формирователя 2 импульсов, несущие информацию об УГЛОВОМ перемещении вала поршневой машины и сигналы с датчиков 3 и 4 верхней и нижней 4 мертвых точек соответственно. В результате этого осуществляется горизонтальное перемещение электронного луча ЭЛТ 23 с щагом, пропорциональным угловому перемещению вала поршневой машины. Начало раз-вертки совпадает с моментом прохождения поршнем верхней мерт7, вой точки, а ее конец - нижней мерт вой точки. На вход усилителя 26 вертикального отклонения поступает мгновенное значение давления Р (Cf газов в цилиндре поршневой машины, а на вход модулятора 24 яркости электронного луча ЭЛТ - сигналы о моментах совпадения сигнала Р(С ) с опорными уровнями . Таким .образом, на экране ЭЛТ 23 формируют ся последовательно цикл за циклом изображение замкнутой индикаторной диаграммы, а также отметки о положе нии нижней и верхней мертвых точек и опорных уровней О, и Ug. Устройство осуществляет измерение части индикаторной диаграммы (на фиг.1 заштрихованная область),, ограниченной этими отметками. В связи с тем, что уровни ограничения DI , Uj и угловое положение С|, , Cf устанавливаются оператором,, имеется возмозк ность измерять среднее индикаторное давление отдельного цикла или выбра ной части цикла. Технико-экономическая эффектив: ность устройства состоит в том, что с его помощью обеспечивается воэможность измерять индикаторное давление любого цикла или его части . Л момента включения поршневой маши28ны, а также последовательности циклов. Одновременно на экране ЭЛТ регистрируется индикаторная диаграмма с отметками об измеряемой части полученной диаграммы. Таким образом, оператору предоставляется дополнительная информации о характере происходящих процессов в цилиндре поршневой машины, что в конечном итоге позволяет ускорить процесс определения технического состояния поршневой машины. Особенно эффективно применение устройства в исследованиях термодинамически сложных поршневых машин, теоретическое описание рабочих процессов которых (особенно переходных режимов) очень трудоемко. .Это, например, машины, работающие с двухт.ехфазными .средами (газ + пар капельная жидкость), .с уплотнения- ми специальных типов (поршни с газовым подвесом) и т.д. Применение данного устройства позволяет оперативно и с высокой точностью получить информацию об особенностях рабочих процессов или отдельных их участков этих машин и существенно снизить за траты на экспериментальные исследования и отработку опытно-промышленных; образцов.

УСТРОЙСТВО ДОЯ РЕГИСТРАЦИИ ИНДИКАТОРНЫХ ДИАГРАММ ПОРШНЕВЫХ МАШИН, содержащее электронно-лучевую трубку с модулятором яркости и блоками .горизонтальной и вертикальной развертки, датчик верхней мертвой точки, датчик нижней мертвой точки, формирователь импульсов, выходы которых подключены к трем входам блока горизонтальной развертки электронно-лучевой трубки, функциональный преобразователь, соединенный с входом формирователя импульсов, и цепь из последовательно соединенных датчика давления, усилителя и умножит -ЛЯ, к второму входу которого подключен выход функционального преобразователя, npi этом выход умножителя подтслючен к интегратору, соединенному с регистратором, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности регистрации индикаторных диаграмм и расширения функциональных возможностей за счет оперативного выборочного отображения информации об отдельных циклах и отдельных участках циклов, в нем между усилителем и умножителем введена цепь из последовательно соединенных амплитудного селектора с двумя выходами и временного селектосл ра с тремя входами, причем второй выход амплитудного селектора связан с модулятором яркости электроннолучевой трубки, выходы датчика верхней мертвой точки и формирователя импульсов подключены соответственно к второму и третьему входам временного селектора, а его выход соединен с блоком вертикальной разверт4: ки электронно-лучевой трубки.