Способ управления поршневым детандером Советский патент 1987 года по МПК F25B49/00 F25B9/00 

112917972

Изобретение относится к холодиль- нием значения отсечки впуска, напри- ной технике, в частности к поршневым мер С 80° , по измеренным эначени- расширительным машинам, и может быть использовано для управления работой

ям температур и давлений газа на входе и выходе детандера Т , Р

вых

де и выходе детандера Т , Р

поршневых детандеров в криогенных ус- и Р определяется начальное

чение адиабатического КПД по формуле

тановках.

На фиг,1 представлена структурная схема системы управления, с помощью которой реализуется предлагаемый

способ управления поршневым детандег О где 1. - КПД на i-м шаге поиска, для ром; на фиг.2 - блок-схема алгоритма программы поиска и настройки максимального КПД; на фиг,3 - графическая и выходе детандера, определяемые с интерпретация поиска максимального помощью . программы расчета теплофи- КПД детандера на графике зависимости 5 зических свойств газа как функции

h Ijfil-Ijita I.«- Icxa

начального шага

IBX и I gn,- энтальпии газа на входе

КПД от угла отсечки tj fCC); на фиг, 4 - схема стабилизации температуры газа на входе в детандер в процессе поиска максимального КПД на графике зависимости температуры на 20 входе в детандер от скорости движения поршня Т f(N),

Система управления поршневым детандером 1 содержит микро-ЭВМ 2, В качестве входной информации в микро- ЭВМ 2 от детандера 1 используются сигналы от светофотодиодного датчика 3 положения поршня, измеряющего угол Ч поворота вала детандера

25

температур и давления газа на входе и выходе детандера I f(P , Т )

ИлОдDfи зь. f(P5bu .х. соответственно;

Ig.3 энтальпия газа на выходе из детандера при изоэнтропийном расширении, которая находится как функция измеренного давления газа на выходе и температуры газа на- выходе при изоэнтропийном расширении

1аЭ РВЫУ аЭ ) по ИЗВеСТНОЙ ПрОГ

рамме расчета теплофизических свойств То.а- температура газа на выходе

давления газа на выходе и энтропии газа на выходе при изоэнтропийном

S,

из детандера при изоэнтропийном рас- ... ширении, определяется с помощью

от О до , светофотодиодного дат- программы.расчета теплофизических чика 4 скорости N движения поршня, свойст.в газа как функция измеренного измеряющего число оборотов вала детандера в единицу времени, датчика 5

температуры газа на входе в детан- расширении Т f (РВЫ с I дер и датчика 6 температуры газа на 35 энтропия газа S определяется как iвыходе из детандера, датчика 7 дав- функция давления и температуры газа ления газа на входе в детандер и на. входе детандера при изоэнтропий- датчика 8 давления газа на выходе из де- ном расширении (вл « в тендера, К выходной информации от мик- с помощью Программы расче та те плофи -- ро-ЭВМ2на детандер 1 относятся управ- 0 зических свойств газа, ляющие сигналы открытия и закрытия Затем делается пробное измене- электромагнитных впускного 9 и выпускного 10 клапанов, сигнал регулирования скорости поршня, подаваемый через блок 11 регулирования то- 45 ка на тормоз 12, в качестве которого используется электромагнитный нагру- эочньй порошковый тормоз, а также сигналы в виде уставок по отсечке

ние отсечки впуски, например, уменьшение на величину лС (фиг,3) - С . ., о Новая з станрвка по отсечке впуска С „;.выдается на блок 13 управления газораспределением.

Одновременно для исключения влияния на КПД изменения скорости N

впуска С„ и отсечке В, выдаваемые 50 движения поршня осуществляется стаби- :на блок 13 управления газораспределе- лизация скорости N путем регулиро- нием,. управляюшзий впускным и выпускным клапанами детандера 1,

вания величины тока, подаваемого по инициативе от микро-ЭВМ блоком 11 на тормоз 12,

Система управления при реализации предлагаемого способа работает следующим образом.

Для начального установленного на .блоке 13 управления газораспределением значения отсечки впуска, напри- мер С 80° , по измеренным эначени-

ям температур и давлений газа на вхонием значения отсечки впуска, напри- мер С 80° , по измеренным эначени-

де и выходе детандера Т , Р

и Р определяется начальное

вых

знаи Р определяется начальное

чение адиабатического КПД по формуле

h Ijfil-Ijita I.«- Icxa

где 1. - КПД на i-м шаге поиска, для и выходе детандера, определяемые с помощью . программы расчета теплофи- зических свойств газа как функции

начального шага

IBX и I gn,- энтальпии газа на входе

0

5

температур и давления газа на входе и выходе детандера I f(P , Т )

ИлОдDfи зь. f(P5bu .х. соответственно;

Ig.3 энтальпия газа на выходе из детандера при изоэнтропийном расширении, которая находится как функция измеренного давления газа на выходе и температуры газа на- выходе при изоэнтропийном расширении

1аЭ РВЫУ аЭ ) по ИЗВеСТНОЙ ПрОГрамме расчета теплофизических свойств То.а- температура газа на выходе

давления газа на выходе и энтропии газа на выходе при изоэнтропийном

S,

программы.расчета теплофизических свойст.в газа как функция измеренног

расширении Т f (РВЫ с энтропия газа S определяется как функция давления и температуры газа на. входе детандера при изоэнтропий ном расширении (вл « в с помощью Программы расче та те плофи зических свойств газа, Затем делается пробное измене-

расширении Т f (РВЫ с энтропия газа S определяется как функция давления и температуры газа на. входе детандера при изоэнтропий- ном расширении (вл « в с помощью Программы расче та те плофи -- зических свойств газа, Затем делается пробное измене-

ние отсечки впуски, например, уменьшение на величину лС (фиг,3) - С . ., о Новая з станрвка по отсечке впуска С „;.выдается на блок 13 управления газораспределением.

расширении Т f (РВЫ с энтропия газа S определяется как функция давления и температуры газа на. входе детандера при изоэнтропий- ном расширении (вл « в с помощью Программы расче та те плофи -- зических свойств газа, Затем делается пробное измене-

Одновременно для исключения влияния на КПД изменения скорости N

движения поршня осуществляется стаби лизация скорости N путем регулиро

вания величины тока, подаваемого по инициативе от микро-ЭВМ блоком 11 на тормоз 12,

.Далее вычисляется новое значение КПД по приведенной формуле для установленного нового значения отсечки впуска C.j ,

Затем выполняется сравнение величин КПД на текущем и предыдущем шагах поиска -b,.

Если это условие выполняется, т.е КПД увеличился, осуществляется ста- билизация температуры Т, газа на входе в детандер путем воздействия на скорость N движения поршня (.фиг.4), вьтолняется еще щаг по отсечке впуска в том же направлении, и так до тех пор, пока не будет найдено максимальное значение КПД.

Если в результате первого измерения по отсечке впуска КПД уменьшился, то знак направления шага ,по отсечке дС изменяется на обратный, и далее процедура поиска максимума КПД продолжается аналогичным образом

Если же 1ШД детандера уменьшился в результате отсечки на некотором 1-м(1 2) таге поиска, а на предьщу- щем (i-l)-M шаге КПД увеличился , то следует вьгеод, что на (1-1)-м шаге имеет место максимум КПД.

Таким образрм, процедура поиска и настройки максимума КПД осущест

O

0 5

5

вляется периодически с заданным интервалом г ,„„

Формула изобретения

Способ управления поршневым детандером путем контроля входных и выходных температур и давлений рабочего газа и изменения времени отсечки впуска и скорости поршня, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат путем обеспечения при заданной холодопроиз- водительности максимального адиабатического КПД, последний создают путем ступенчатого изменения времени отсечки впуска и определения на каждой ступени по входным и выходным температурам и давлениям значения адиабатического КПД, при этом время отсечки изменяют в сторону увеличения адиабатического КПД до достижения максимального значения последнего и на каждой ступени стабилизируют вхо дную температуру рабочего газа на первоначальном уровне путем соответствующего изменения скорости поршня.

Изобретение относится к холодильной технике и позволяет снизить энергозатраты. Для начального значения отсечки впуска по входньм и выходным т-рам и давлениям определяют значение адиабатического КПД. Затем время отсечки изменяют в сторону увеличения КПД до достижения им максимального значения. Для исключения влияния на КПД изменения скорости движения портня осуществляется её стабилизация путем регулирования величины тока, подаваемого на тормоз 12. Процедура поиска и настройки максимума КПД осуществляется периодически с заданным интервалом. 4 ил. (Л

УстаноКпа ночоаьного номера шага поиска попе. нпа г- о

рапет лт дм иаодной omcfwu Sm/cfto Со

п.- ffi-y M

i У&

дк-ЗУв

Модифинация тнера шага . i-1

новищикаиий Hpfiefo шаео поиска f .

jL

устаноОпа нтогозноче- иия o/ncevHu впусна

coi Coi-, -лса

Сто6и/1и1оция CHOfloCTu dSuтения п/униня /i

Расчет НОРОЮ кпд но i-n , поист

1,

Ла

СтобиАизпиий теппера турм газа мо вхвае ff df- таноер Tg,

Фиг 2

Усттодка нового значения amcevHu Sntfc/io

Coi ° Coj., йСа

Cff OoufU3ai4Uf c/iOf PC7u дНишения mpaiffff

ft

Paewm y ff iff ji

CmoSuaujoifua fnofixn движения поршня Ж

-4PffffO/tl

Устонсгвяо отселяй, про крторой и/геет /rfcffio 1 /7/ Л Й:;

а

oii Соз Сог Cffj

о opt

1291797

т

OS

Coif

Сщ ...

Фиг.

мин

Составитель В.Добротворцев Редактор О,ГОрковецкая Техред В.КадарКорректор Н.Король

221/39

Тираж 476 ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Подписное