Устройство для моделирования момента сопротивления поршневого двухцилиндрового насоса двойного действия Советский патент 1982 года по МПК G06G7/64 

(5) УСТРОЙСТВО для МОДЕЛИРОВАНИЯ МОМЕНТА

СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОРШНЕВОГО ДВУХЦИЛИНДРОВОГО НАСОСА ДВОЙНОГО-ДЕЙСТВИЯ

1

Изобретение.относится к моделирующим устройствам для неэле трических машин и может найти применение в нефтедобывакхцей промышленно-. сти, а именно при разработке элект- . роприводов нефтебуровых установок.

Известно устройство tl для воспроизведения пульсирующих гармонических нагрузок электроприводов поршневых насосов, представляющее собой ,, известную схему генератора синусоидальных колебаний, состоящую из двух интеграторов и инвертора, выход которого подключен на вход первого интегратора, а выход первого интеграто-,5 ра соединен с входом второго интегратора, выход которого подключен к входу инвертрра. Это устройство воспроизводит момент сопротивлений в соответствии с выражением20

M Mp + MSin(2i-.M) ,

где MQ - постоянная составляющая момента сопротивления;

)-переменная составляю1иая , синусоидально зависящая от угла поворота вала рабочего механизма.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для моделирования непосредственного сопротивления поршневого двухцилиндрового насоса двойного действия, состоящее из двух интеграторов, двух инверторов, сумматора и четырех диодов, при этом выход первого интегратора соединен с входом второго интегратора и входом первого инвертора, а также через диод - с первым входом сумматора, выход второго интегратора подключен через диод к второму входу сумматора и к входу второго инвертора, выход которого подключен к входу первого интегратора, и также через диод - к третьему входу сумматора, и выход первого инвертора через 3Э диод соединен с четвертым входом сум матор а 2 ). Однако известное устройство позволяет моделировать момент сопротив ления поршневого двухцилиндрового насоса двойного действия только при постоянном значении угловой скоро- сти вала рабочего механизма, т.е. в нем не учитывается изменение скрро сти вЬла приводного двигателя и соответственно сопряженного с ним вала рабочего механизма. Это обстоятельство ограничивает точность моделирования момента сопротивления поршневого двухцилиндрового насоса дврйного действия и поэтс му устройство может бь|ть применено только при допущени и, чт о скорост ь при водно,го двигателя не меняется в зависимости .от момента сопротивления рабочего ме хани зма, в данном случае- порщяе во го двухцилиндрового насоса двойного действия. Цель изобретения - увеличение точ ности моделирования. Поставленная цель достигаемся тем, что в устройство, состоящее из двух интеграторов, двух инверторов, четырех ограничительных диодов и су матора, выход которого является вых дом устройства, а входы и с умматора соединены соответственно с катодами COOTветствующих огр ани чител ьных диодов, аноды которых подключены к выходам соответственно второго интегратора, второго инвертора, первого интегратора и первого инвертора, а входы первого и второго инверторов соединены с выходами соответствую1чих интеграторов, введены два бло ка перемножения, первые входь которых соединены между собой и являются входом устройства, второй вход первого блока перемножения подключен к выходу первого интегратора, выход первого блока перемножения соединен с входом второго интегратора, выход второго инвертора соединен с вторым входом второго блока перемножения, выход которого подключен к входу пер вого интегратора. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства, .Устройство состоит из первого. и второго 2 интеграторов, первого 3 и второго ч инверторов, первого 5 и второго 6 блоков перемножения, сум матора 7- и четырех ограничительных диодов 8-1 К У поршневых двухцилиндровых насосов двойного действия усилия на поршни передаются кривошилно-шатунным механизмом, причем кривошипы сдвинуты между собой на 90®. Мгновенное значение момента сопротивления на кривошипном валу поршневого насоса, создаваемого одним поршнем (первого цилиндра) при прямом ходе определяется выражением мF sin U)t4-fi . ltnp9 M-Y. COSfb F - сила реакции поршня, равная ;;Э.р,„., радиус кривошипа, м; КПД кривошипно-шатунного мёханизма и цилиндра; угловая скорость кривбшипно. ЗТ-п . го вала, равная. 30 время} jb - угол между осями шатуна и штока;: диаметр цилиндровой втулки, см; . ; , .. Р - давление, развиваемое в цилиндре насоса, ат. Значение угла р не превышает нескольких градусов, поэтому считают fbciO и соSfbil. -Тогда вырам«енйе (Г) представля1от в--виде; : (5inla)i)|. ; ,. :- -: -;: ;-:/: : При обратном ходе поршня, ввиду ТОГО), что площадь поршш при обратном Ходе, вследствие наличия штока только с одной стороны оказывается меньше чем при прямом ходе, с учетом временного сдвига момент сопротивления предстанет в виде % l-Sin(wtH. Соответственно мгновенное значение момента сопротивления на валу поршневого насоса, создаваемого поршнем второго цилиндра при прямом ходе при сдвиге кривошипа второго цииндра на угол 90 равно cnp,M,cmdxls M-30 l icmaxlcosuji|,(4) аналогично при обратном ходе 7co5p icffloix l-cosujt|. (5) 59 Таким образом,суммарное значение мгновенного значения момента сопротивления насоса равно . o5p..lcnp9 Nv l lCpSp. Так как геометрические размеры обеих цилиндров и поршней одинаковы, то max 1C шах 1сmax 2стпах поэтому Sin Ujil + lcos UJ-tiy CH lctnax - icmax (l-Sinwt|4|-ooewt(. (-,) Так как угловая скорость приводного двигателя и соответственно кривошипного вала насоса (поскольку тот жестко сочленен с валом приводного) в период пуска, тормож)зния ив дру гих динамических режимах изменяются, то изменяется и. частота составляющих момента сопротивления насоса, что и учтено в модели посредством блоков произведения. Устройство работает следующим образом. На первые входы блоков умножения (вход устройства) подается и), преобразованная в постоянное напряженке (аналогСкорости). Последовательное соединение двух интегратов и инвертора с блоками умножения на входах интеграторов при задании начального напряжения UQ на выходе одного из них, возбуждает гармонические колебания.+U и +UQCOS(, частота которых определяется величиной ии, поданной на первые аноды блоков умножения. Диоды 8-11 срезэют отрицательную, .полуволну гармониче.Ских функций iU stnut и tUoCosujt, Коэффициенты передач по четырем входам сумматора для входов функций UQlsinoJtj и UplcosiJOtl и для двух других входов Uo|-siniiut| и UQJ-cosw попарно равны, а между собой образуют отношение максимальных значений моментов сопротивления при прямом и обратном ходах поршня. Таким образом, на выходе сумматоре формируется напряжение по выражению (7), пропорциональное величинемомента сопротивления указанного насоса (. Устройство по сравнению с известными позволяет моделировать момент сопротивления поршневого двухцилиндрового насоса двойного действия с учетом изменения скорости вращения его вала и может найти широкое применение при исследовании различных режимов работы, связанных с изменением скорости враидения (пусковых, тормозных и других динамических режимов) различных приводных двигателей, работающих совместно с поршневыми двухцилиндровыми насосами двойного действия, например в асинхронных и синхронных электроприводах буровых насосов нефтебуровых установок. Формула изобретения Устройство для моделирования момента сопротивления поршневого двухцилиндрового насоса двойного действия, состоящее из двух интеграторов, двух инверторов, четырех ограничительных диодов и сумматора,, выход которого является выходом устрЬйства, а входы сумматора соединена соответственно с катодами ограничитЙ1ьных диодов, аноды которых подключены к выходам срответственно второго интегратора, .второго инвертора, первого интегратора и первого инвертора, а входы первого и второго инверторов соединены с выходами соответ- ствующих интеграторов, о т л и ч аю щ е ее я тем, что, с цел ью увеличения точности моделирования,; в него -введены два блока перемножения, первые входыукоторых соединены мёкду собой и являются входом устройства второй вход первого блока перемножения подключен к выходу первого интегратора, выход первого блока перемножения соединен с входом второго интегратора, выход второго инвертора соединен с вторым входом второго блока перемножения, выход которого подключен к входу первого интег эаТора. Источники информации, принятые;во внимание при экспертизе 1,Левин Л. Метрды решения технических задач с использованием АВМ. И., Мир, 1966, с. 111. 2.Мустафаев Р.И. Исследование и оптимизация некоторых режимов работы электропривода переменного тока нефтебуровых установок,-Дис. насоиск. учен, степени к-та н, Баку , АЗИНЕФТЕХИМ, 1972, с. 92-94,-рис. IV. 2 (прототип) .

вкодну

го{1

5

i -4 { -pOВымд

ffc(ur;i}