Устройство для регулирования расхода жидкости в топливной магистрали Советский патент 1989 года по МПК G05D7/03 

Изобретение относится к-технике регулирования расхода текучих сред и может быть использовано для программного регулирования расхода жидкого топлива в магистрали.

Цель изобретения - повышение качества регулирования расхода жидкого топлива путем компенсации влияния изменений давления в потоке жидкости,

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит входной 1 и выходной 2 коллекторы, между которыми установлен многоканальный дискретный регулируемый дроссель 3, выполненный в виде последовательно установленных клапанов 4 и дросселирующих элементов 5 в параллельных ветвях, соединяющих входной 1 и выходной 2 коллекторы. Выходной коллектор 2 сообщен с упругой камерой 6 переменного объема, выполненной, например, в виде сильфона 1, один торец которого герметично закреплен на выходном коллекторе 2, а второй подвижный торец 8 заглушен. Выходной коллектор 2 соединен с форсуночным блоком 9 камеры-сгорания магистралью 10 в которой установлен расходомер 11, На коллекторах 1 и 2 установлены соответственно первый 12 и второй 13 датчики давления, к второму датчику 13 давления подключен дифференциатор 14, выход которого подключен к первому входу вычислительного блока 15. . Задатчик Т6 расхода подключен к первому входу блока 17 сравнения, к второму входу которого подключен расходомер 11, выход которого подключен к второму входу вычислительного блока 15. Третий и четвертый входы вычислительного блока 15 соединены соответственно с первым 12 и вторым 13 датчиками давления. Выход вычислительного блока 15 соединен с блоком 18 управления, выполненном в виде аналого-цифрового преобразователя, выходы которого подключены к i клапанам 4 многоканального дискретного регулируемого дросселя 3,

Вычислительный блок 15 содержит первый сумматор 19S входы которого соединены с первым и вторым входами вычислительного блока, второй сумматор 20, входы которого соединены с третьим и четвертым входами вычислительного блока 155 причем второй вход сумматора 20 выполнен инверс

ным, блок 21 извлечения квадратного корня, подключенный к выходу второго сумматора 20, и делитель 22, первый и второй входы которого соединены с е выходами сумматора 19 и блока 21 извлечения квадратного корня, а выход делителя 22 соединен с выходом вычислительного блока 15.

Устройство работает следующим об- O разом.

Задатчик 16 задает программную величину расхода топлива в магистрали (в данный момент времени), а расходомер 11 измеряет истинную величину 5 расхода. Блок 17 сравнения сравнивает заданную величину расхода и его истинное значение и вырабатывает сигнал ошибки воспроизведения расхода.

На входы вычислительного блока 15 0 поступают следующие сигналы:

на первый вход (с дифференциатора 14) - сигнал, характеризующий скорость изменения давления в выходном коллекторе 2;

5 на второй (с блока 17 сравнения) - сигнал ошибки воспроизведения расхода;

на третий (с первого датчика 12 давления) - сигнал, характеризующий 0 давление во входном коллекторе;

на четвертый (со второго датчика 13 давления) - сигнал, характеризующий давление в выходном коллекторе.

Вычислительный блок 15 является 35 динамической обратной моделью устройства. При выполнении упругой камеры 6 переменного объема с линейной характеристикой упругости (постоянной жесткости) обратная модель сис- 40 темы строится следующим образом.

Изменение объема камеры 6 во времени определяются из уравнения

dV

Г Q«-QjM3/c

. t где V

(1)

- объем выходного коллекто0

5

pas MJ;

Q - объемный расход жидкости через многоканальный дискретный регулируемый дроссель, м3/с; Q з - объемный расход жидкости через расходомер; мэ/с; 1 - время, с.

Объемный расход жидкости через дискретный многоканальный регулируемый дроссель определяют по раз- ности давлений во входном и выходном коллекторах из соотношения 1ДРр1г5

Q, H

5ЙР м3/с, (2)

3147

где р - коэффициент расхода через дроссель;

Р1 иР7- давление во входном и выходном коллекторах, н/м2; 8др- площадь открытия дискретного многоканального регулируемого дросселя, м2;

-р - ПЛОТНОСТЬ ЖИДКОСТИ, КГ/М3 .

Давление в выходном коллекторе 2 также будет .зависеть от его объема. Например, при выполнении его в виде сильфона с заглушенным торцем и при использовании упругого элемента с линейной характеристикой давление pnределится из соотношения

Через дискретный многоканальный регулируемый дроссель расход определяют по разности давлений во входном и выходном коллекторах из соотношения

I о/г т . N

(7)

Q-Q.-HpHn

АР

Вычислительный блок 15 будет держать открытым дроссель на величину 5др , так как Q T Qa Q4 saA , равную

АР

;pssi

(8)

Изобретение относится к технике регулирования расхода жидкого топлива в магистрали. Цель изобретения - повышение качества регулирования. Поставленная цель достигается тем, что между входным 1 и выходным 2 коллекторами установлен многоканальный дискретный регулируемый дроссель /МДРД/ 3. Выходной коллектор 2 сообщен с упругой камерой 6 переменного объема /УКПО/. В магистрали 10 установлен расходомер 11. На коллекторах 1 и 2 установлены датчики давления /ДД/ 12 и 13, к ДД 13 подключен дифференциатор 14. Задатчик 16 расхода подключен к блоку сравнения 17, к другому входу которого подключен расходомер 11. Входы вычислительного блока /ВБ/ 15 соединены с дифференциатором 14, блоком сравнения 17 и ДД 12 и 13, выход ВБ 15 соединен с блоком управления 18, выходы которого подключены к клапанам 4 МДРД 3. Задатчик 16 задает программную величину расхода топлива в магистрали, а расходомер 11 измеряет его истинную величину. При изменении перепада давления на форсуночном блоке 9 изменяется объем УКПО 6, в результате чего изменяется давление в магистрали 10 и перепад давления становится прежним, что обеспечивает воспроизведение заданного расхода. ВБ 15 вычисляет при этом на основании динамической модели изменения объема УКПО 6 необходимую площадь открытия МДРД 3 и осуществляет управление им через блок 18. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Рг О)

&т

жесткость упругого элемента

(сильфона), н/м;

высота подъема торца сильфона под действием давления жидкости, м;

эффективная площадь заглушенного торца сильфона, м2. фференцировав во времени выдля объема выходного коллекhST (Vc - начальный объем);

25

30

dVdh

d Td и выражение (З);

. dP С dh Sj С dV d S/ cK получим

dV dP2 Sfr d cfc С

Приравнивая выражения (1) и (4)

i-Wii

QП- ST

SAP Qs - dT™

получим выражение (5), решение которого реализуется вычислительным бло- ком

S2, dP2 S . -С -11-Г. ,М (5)

pPf

Для стационарного режима расход во всей гидравлической цепи один и тот же и равен Q - измеряемому расходомером и, следовательно, соотношение (1) принимает вид

dV

- 0, при Q Qz. (6)

5

0

5

0

5

5

При воздействии внешних возмущающих факторов, например, повысилось давление в камере сгорания, тогда уменьшение перепада на форсунках вызовет уменьшение расхода Q2, что в свою очередь вызовет растяжение упругой камеры 6 на определенную величину, а следовательно и повышение давления Р в коллекторе 2, восстанавливая таким образом перепад на форсунках.

Однако повышение давления Рi в выходном коллекторе 2 за счет растяжения упругой камеры 6 вызывает уменьшение расхода Q , через многоканальный регулируемый дроссель 3, что в свою очередь влечет снижение Р, а следовательно, и снижение расхода Q, который измеряется расходомером 11 сравнивается с Q -г ад :

Qa Qa ЗОЛ- (9)

Поскольку, для того, чтобы поддержать давление в выходном коллекторе 2 и в упругой камере 6 на новом заданном уровне Р2 t необходимо площадь открытия многоканального дискретного регулируемого дросселя 3 увеличить (или уменьшить) на соответствующую величину 5АР, при этом в . выходной коллектор 2 будет осуществляться дополнительный приток объемного количества жидкости, обеспечивающий дополнительное растяжение упругой камеры 6, а следовательно, и повышение давления в ней Р.

Из выражения (9) следует, что

AQ«+ Qi S«A Q

7

(Ю)

Выражение (5) определяет текущее значение площади SAP открытия.

51476437

Подставляя (10) в (5), получим

+ Q«s«+aQf

- О- ь til)

-

2(Р1-Рг)

Площадь SAp открытия многоканального дискретного регулируемого дросселя изменяется по сравнению с площадью , определяемой выражением (8), на величину Д8др, равную

ДЗ SAp- s Ap- (12)

Вычитая из выражения (11) выражение (8), получим

$Ј.

, 2iPL-Pil

(13)

На выходе вычислительного блока 15 вырабатывается сигнал 4 , который через блок управления 18 открывает или прикрывает соответствующие клапаны 4, увеличивая или уменьшая при этом площадь открытия многоканального дискретного регулируемого дросселя 3.

Выражение (5) представляет собой формулу для вычисления площади открытия дросселя с учетом динамики изменения объема камеры 6. Выражение (5) выведено из уравнения (1) баланса объемного количества жидкости. Вычислительным блоком 15 реализуется выражение (13). „

Формула изобретения

5

0

5

0

5

о

g

6

рали, содержащее входной и выходной коллекторы, многоканальный дискретный регулируемый дроссель, установленный между коллекторами, блок управления, выходы которого подключены к соответствующим входам дискретного многоканального регулируемого дросселя, расходомер, установленный на выходе выходного коллектора, и задатчик расхода, подключенные выходами к соответствующим входам блока сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения качества регулирования, устройство содержит упругую камеру переменного объема, сообщенную с выходным коллектором, первый и второй датчики давления, установленные соответственно на входном и выходном коллекторах, дифференциатор, и вычислительный блок, к первому . входу которого подключен выход дифференциатора, к второму входу - выход блока сравнения, к третьему и четвертому входам - выходы соответственно первого и второго датчиков давления, выход вычислительного блока подключен к входу блока управления, а вход дифференциатора соединен с выходом второго датчика давления.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вычислительный блок содержит последовательно соединенные первый сумматор и делитель, а также последовательно соединенные второй сумматор и блок извлечения квадратного корня, выход которого подключен к второму входу делителя, соединенного выходом с выходом блока, первый и второй входы первого сумматора подключены соответственно к первому и второму входам блока, а первый и второй входы второго сумматора подключены соответственно к третьему и четвертому входам блока.