Способ управления поршневым детандером

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

{19) {111

{5D 4 Р 25 В 49/00 9/PP

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3885931/23-06 (22) 18 ° 04.85 (46) 23.02.87, Бюл, I1 7 (72) 10.Б,Чучалов, И,С.Рабинович, Н.А,Пуртов и В.В.Крылов (53) 621,56 (088,8) (56) Patton G,et.al Computer Controlled Helium Expansion Engine.

AVChE Symp. Ser,, 1983, v. 79, Р 224, р. 95-99, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОРШНЕВЫМ

ДЕТАНДЕРОМ (57) Изобретение относится к холодильной технике и позволяет снизить энергозатраты. Для начального значения отсечки впуска по входным и выходным т-рам и давлениям определяют значение адиабатического КПД. Затем время отсечки изменяют в сторону увеличения КПД до достижения им мауссимального значения, Для исключения влияния на КПД изменения скорости движения поршня осуществляется ее стабилизация путем регулирования величины тока, подаваемого на тормоз

12, Процедура поиска и настройки максимума КПД. осуществляется периодически с заданным интервалом. 4 ил.

1 129179

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к поршневым расширительным машинам, и может быть использовано для управления работой поршневых детандеров в криогенных ус- 5 тановках.

На фиг,1 представлена структурная схема системы управления, с.помощью которой реализуется предлагаемый способ управления поршневым детанде- f0 ром; на фиг,2 — блок-схема алгоритма программы поиска и настройки максимального КПД; на фиг,3 — графическая интерпретация поиска максимального

КПД детаидера на графике зависимости КПД от угла отсечки q = f(C,); на фиг, 4 - схема стабилизации температуры газа на входе в детандер в про.цессе поиска максимального КПД на графике зависимости температуры на 20 входе в детандер от скорости движения поршня Т = f(N).

Ьл

Система управления поршневым детандером 1 содержит микро-ЭВМ 2, В качестве входной информации в микроЭВМ 2 от детандера 1 используются сигналы от светофотодиодного датчика 3 положения поршня, измеряюще- . го угол 9 поворота вала детандера от 0 до 360 С, светофотодиодного дат- 30 чика 4 скорости N движения поршня, измеряющего число оборотов вала детандера в единицу времени, датчика 5 температуры газа на входе в детан:,äåð и датчика 6 температуры газа на 35

1 выходе из детандера, датчика 7 дав:ления газа на входе в детандер и датчика 8 давления газа на выходе из детандера. К выходной информации от микро-ЭВМ 2на детандер 1 относятся управ- 40 ляющие сигналы открытия и закрытия электромагнитных впускного 9 и выпускного i 1О клапанов, сигнал регулирования скорости поршня, подаваемый через блок 11 регулирования то- 45 ка на тормоз 12, в качестве которого используется электромагнитный нагру зочный порошковый тормоз, а также сигналы в виде уставок по отсечке впуска С, и отсечке В,, выдаваемые 50 .на блок 13 управления газораспределением,. управляющий впускным и выпускным клапанами детандера 1, Система управления при реализации 55 предлагаемого способа работает следующим образом, Для начального установленного на .блоке 13 управления газораспределением значения отсечки впуска, например С = 80, по измеренным значениям температур и давлений газа на входя и выходе детандера Т P Т щ, бл и Р определяется начальное эна6ых чение адиабатического КПД по формуле

Й -,йвх

Х ех аЗ где <1,. — КПД íà i-м шаге поиска, для начального шага i=-1;

I u I „,„ — энтальпии газа на входе

8х и выходе детандера, определяемые с помощью программы расчета теплофизических своиств газа как функции температур и давления газа на входе и выходе детандера I,„ = f(P,„, Т „ ) и Хц„„ =Е(Р„,х, Т ) соответственно;

I х — энтальпия газа на выходе иэ детандера при иэоэнтропийном расширении, которая находится как функция измеренного давления rasa на выходе Р,<х и температуры Т > газа на выходе при иэоэнтропийном расширении

I„> = f(P„,„, Т э ) по известной программе расчета теплофизических свойств

Т - температура газа на выходе из детандера при изоэнтропийном расширении, определяется с помощью программы расчета теплофизических свойств газа как функция измеренного давления газа на выходе и энтропии газа на выходе при изоэнтропийном расширении Т д = 1(Р „,„, $ л ), а энтропия газа $ „ определяется как функция давления и температуры газа на. входе детандера при изоэнтропийном расширении $„ = f(P, Т )

Вх ax с помощью программы расчета теплофи- зических свойств rasa, Затем делается пробное изменение отсечки впуска, например, уменьшение на величину хС (фиг.3) — С .=

О oi

= С, — ьС,, Новая установка по от-; сечке впуска С „ выдается на блок

13 управления газораспределением.

Одновременно для исключения влияния на КПД изменения скорости N движения поршня осуществляется стабилизация скорости N путем регулирования величины тока, подаваемого по инициативе от микро-3ВМ блоком 11 на тормоз 12.

Далее вычисляется новое значение

КПД по приведенной формуле для установленного нового значения отсечки впуска С „. з 129

Затем выполняется сравнение величин КПД на текущем и предыдущем шагах поиска — h; > h . .

Если это условие выполняется, т,е, КПД увеличился, осуществляется стабилизация температуры Т,„ газа на входе в детандер путем воздействия на скорость N движения поршня (.фиг.4), выполняется еще шаг 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 уменьшил,ся, то знак направления шага по отсечке дГ, изменяется на обратный, и далее процедура поиска максимума

КПД продолжается аналогичным образом. формула изобретения

Способ управления поршневым детандером путем контроля входных и выходных температур и давлений рабочего газа и изменения времени отсечки впуска и скорости поршня, о т л и10 ч а ю шийся тем, что, с целью снижения энергозатрат путем обеспечения при заданной холодопроиэводительности максимального адиабатического КПД, последний создают

15 путем ступенчатого изменения времени отсечки впуска и определения на каждой ступени по входным и выходным температурам и давлениям значения адиабатического КПД, при этом время

20 отсечки изменяют в сторону увеличения адиабатического КПД до достижения максимального значения последнего и на каждой ступени стабилизируют входную температуру рабочего газа на первоначальном уровне путем соответствующего изменения скорости поршня.

Если яе КПД детандера уменьшился в результате отсечки на некотором

i-M(i > 2) няге поиска, а на предыдущем (i-1)-м шаге КПД увеличился, то следует вывод, что на (i-1)-м шаге имеет место максимум КПД, Таким образом, процедура поиска и настройки максимума КПД осущест1797 4 вляется периодически с заданным интервалом ?. „„„„ дход и"

У(хаано5ло ночокь ного номера шага поиска макс

НПб t- О

mac em кпо ш исхо но отсечки бп ска со

УА- д

t мо ификаиич номер шага поиска г: г устано ко но ога оночения отсечки бпусна

Cdi -Сог-t -ACED

Стабикилоция снороп движения поршня Л

-расчет но ога каа о

t-м ж?ге поиска

2, о„

em

mo иппаиия mennepa турьх га а но бхоае ddtтанбер Ъ!

I

I

1

I

l

Составитель В,Добротворцев

Техред В. Кадар

Редактор О.Юрковецкая

Корректор Н.Король

Заказ 221/39 Тираж 476

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д,4/5

Подписное

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