Устройство управления режимом работы вентиляторной установки
Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию режимами работы вентиляторных установок. Цель изобретения - повышение аэродинамической устойчивости и качества регулирования . Это достигается введением вустр-во программно-управляемых блока 4 вычисления управляющих воздействий, блока 5 определения запаса устойчивости и датчиков 11 угла установки лопаток, 14 скорости вращения и 2 давления. На входы блока 4 поступают сигналы от датчика 2 давления, датчика 3 произ-ти, блока 6 задания произв-сти и блока 5 определения запаса устойчивости . Выходы блока 4 подключены к входам соответствующих вычитающих элементов (ВЭ) 7 и 8. На вторые входы ВЭ 7 и 8 подключены соответственно выходы датчиков 11 и 14, связанных с механизмами 10 поворота лопаток и 13 электропривода вентилятора 1 соответственно. Блок 5 определяет положение рабочей точки относительно границы устойчивости. При выполнении условия нахождения вентилятора 1 в зоне устойчивости управление передается блоку 4. Здесь определяется величина возникщего отклонения AQ фактической произв-ти РФ от заданной Qa, значения угла 8 установки лопаток и скоростей HT вращения, при которых AQ м.б. скомпенсировано. В ВЭ 7 и 8 из значений QT и Птвычитаются их фактические значения Qcp и п, нзмеряе.мые датчиками 11 и 14. Выходные сигналы ВЭ 7 и 8 обрабатываются через соответствующие блоки управления 9 и 12 исполнительными механизмами 10 и 13. 2 ил. 59 (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н A ВТОРСКОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ Фиг l ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4107751/22-03 (22) 07.08.86 (46) 30.07.88. Бюл. № 28 (71) Институт горного дела СО АН СССР (72) В. М. Антонов, М. М. Зима, Ю. Г. Милехин, Н. Н. Петров и Н. И. Рябов (53) 622.445 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 613123, кл. E 21 1= 1/02, 1974. Авторское свидетельство СССР № 1180534, кл. E 21 F 9/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ РАБОТЫ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ УСТАНОВКИ (57) Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию режимами работы вентиляторных установок. Цель изобретения — повышение аэродинамической устойчивости и качества регулирования. Это достигается введением в устр-во программно-управляемых блока 4 вычисления управляющих воздействий, блока 5 определения запаса устойчивости и датчиков 11 угла установки лопаток, 14 скорости вращения и 2 давления, На входы блока 4 посту.,80„» 1413248 А 1 пают сигналы от датчика 2 давления, датчика 3 произ-ти, блока 6 задания произв-сти и блока 5 определения запаса устойчивости. Выходы блока 4 подключены к входам соответствующих вычитающих элементов (ВЭ) 7 и 8. На вторые входы ВЭ 7 и 8 подключены соответственно выходы датчиков 11 и 14, связанных с механизмами 10 поворота лопаток и 13 электропривода вентилятора 1 соответственно. Блок 5 определяет положение рабочей точки относительно границы устойчивости. При выполнении условия нахождения вентилятора 1 в зоне устойчивости управление передается блоку 4. Здесь определяется величина возникшего отклонения ЛЯ фактической произв-ти Qe от заданной (,)з, значения угла 9 установки лопаток и скоростей п вращения, нри которых ЬЯ м.б. скомпенсировано. В ВЭ 7 и 8 из значений Q» и и„- вычитаются их фактические значения Q и и,, измеряемые датчиками 1! и 14. Выходные сигналы ВЭ 7 и 8 обрабатываются через соответствующие блоки управления 9 и 12 исполнительными механизмами 10 и 13. 2 ил. 1413248 10 (<1 Q(s, 15 Н= а+ b Q+ C Q, H=RQ . Изобретение относится к вентиляторным установкам, а именно к управлению режимами их работы, и может быть использовано для автоматического регулирования вентиляторов. Целью изобретения является повышение аэродинамической устойчивости и качества регулирования. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства управления; на фиг. 2— поясняющие работу устройства графики семейства напорных характеристик вентилятора при различных углах установки лопаток рабочего колеса О; и разных скоростях вращения ротора и;, а также нагрузочные характеристики сети P„. Устройство управления содержит установленные на выходе вентилятора 1 датчик 2 давления и датчик 3 производительности, выходы которых подключены соответственно к первым двум входам блока 4 вычисления управляющих воздействий и блока 5 определения запаса устойчивости. Третий вход блока 4 вычисления управляющих воздействий подсоединен к выходу блока 5 определения запаса устойчивости, четвертый вход — к выходу блока 6 задания производительности, а первый и второй выходы — к первому выходу соответственно первого и второго вычитающих элементов 7 и 8. Выход вычитающего элемента 7 через блок 9 управления углом поворота лопаток соединен с первым исполнительным механизмом 10 одновременного поворота лопаток рабочего колеса вентилятора l. При этом выход первого исполнительного механизма 10 через датчик l l угла установки лопаток подкл1очен к второму входу вычитающего элемента 7. Выход второго вычитающего элемента 8 через блок 12 управления скоростью вращения соединен с вторым исполнительным механизмом 13 — регулируемым электроприводом вентилятора 1, выход которого через датчик 14 скорости вращения подсоединен к второму входу вычитающего элемента 8 и третьему входу блока 5 определения запаса устойчивости. Блок 4 вычисления управляющих воздействий и блок 5 определения запаса устойчивости являются программно-управляемыми. Функционально блок 5 определения запаса устойчивости решает задачу определения положения рабочей точки относительно границы устойчивости. В соответствии с алгоритмом его функционирования в данном блоке вычисляется расчетное сопротивление сети R=H/Q, далее решаются совместно уравнения, отображающие соответственно границу устойчивости и аэродинамическую характеристику сети Выбранное решение данной системы с положительными значениями (Q, Н) проверяется условием нахождения вентилятора в зоне устойчивой и экономичной работы. Если условие не выполняется, то управление передается блоку 4 вычисления управляющих воздействий, где проверяется возможность получения минимального отклонения фактической производительности от заданной, т. е. и в случае справедливости этого условия определяется значение угла установки лопаток Q, которое выводится на выход блока. В противном случае необходимо комбинированное управление, т. е. вычисление двух управляющих величин — О и и. Устройство работает следующим образом. Сигналы от датчиков 2 давления и 3 производительности, соответствующие фактическим давлению Нр и производительности Яф вентилятора 1, подаются на первые два входа блока 4 вычисления управляющих действий, на четвертый вход которого поступает сигнал Qq от блока 6 задания производительности. При этом в исходном состоянии рабочая точка А вентилятора 1 с координатами Н,=Н, и Qe=gq находится на пересечении нагрузочной характеристики сети R„ è напорной характеристики вентилятора для угла установки лопаток рабочего колеса Oi и скорости вращения ni (фиг. 2). Изменение общего сопротивления сети до величины R, (или R ) вызовет перемещение рабочей точки по напорной характеристики вентилятора в точку В (В ). В блоке 4 вычисления управляющих воздействий определяется величина возникшего отклонения ЛЯ=Яз — Яр и значения угла установки лопаток рабочего колеса 6. и скорости вращения лт;, при которых данное отклонение может быть скомпенсировано. Величины 6 и и. определяются, например, из условий поддержания заданной производительности вентиляторной установки в рамках оптимальной величины ее энергетических параметров. С первого и второго выходов блока 4 вычисления управляющих воздействий сигналы 0 и и „поступают соответственно на первый 7 и второй 8 вычитающие элементы. На второй вход первого вычитающего элемента 7 подается сигнал 6р с датчика угла установки лопаток, на второй вход второго вычитающего элемента 8 сигнал пф с датчика скорости вращения. Выходные сигналы вычитающих элементов 7 и 8 ЛО=О,— Оф и An=nz — аф соответственно отрабатываются через соответствую- щие блоки 9, 12 управления исполнительными механизмами 10 и 13 поворота лопаток и датчик 14 скорости вращения. 1413248 В результате работы механизмов 10 и 13 производительность Яф вентилятора 1 изменяется до заданной величины Q3 (рабочая точка перемешается по нагрузочной характеристике сети в точке С (С ) .. Одновременно блок 5 определения запаса устойчивости по текущим значениям Оф, Q+ и пф контролирует положение рабочей точки относительно границы устойчивости. В случае попадания в зону, где не обеспечивается заданный запас, с выхода блока 5 по третьему входу принимается сигнал, в соответствии с которым блок 4 вычисления пар управляющих воздействий формирует на выходе новые значения QT(0 р и п.==n2, т. е. требуемая производительность вентилятора в данной точке характеристики достигается изменением скорости вращения. Это объясняется тем, что при компенсации возникшего рассогласования изменением 8 возможен выход вентилятора за границу устойчивой работы. В этом случае на выходе блока 4 формируется значение 0( (Оф, т. е. значение угла установки лопаток, при котором обеспечивался бы заданный запас устойчивости. Отклонение производительности ЛЯ компенсируется за счет изменения скорости вращения, т. е. вычисляется значение п=п . Использование данного устройства позволяет формировать управляющие воздействия с учетом характеристики сети и положения рабочей точки вентилятора относительно границы устойчивости. В результате вентилятор может работать в зоне высоких КПД вблизи границы устойчивости, не попадая в режим помпажа, что, в свою очередь, повышает его аэродинамическую устойчивость. Кроме того, возникающее отклонение производительности отрабатывается при этом по двум независимым каналам, что повышает точность, быстродействие и устойчивость системы, а следовательно, качество регулирования. Формула изобретения Устройство управления режимом работы вентиляторной установки, содержащее блок задания производительности, датчик производительности, последовательно соединенные первый вычитающий элемент, блок управления углом поворота лопаток, первый исполнительный механизм и последовательно соединенные второй вычитающий элемент, блок управления скоростью вращения и второй исполнительный механизм, отличающее15 ся тем, что, с целью повышения аэродинамической устойчивости и качества управления, оно снабжено блоком вычисления управляющих воздействий, блоком определения запаса устойчивости, датчиком угла установки лопаток, датчиком скорости вра2О щения и датчиком давления, при этом выходы датчика давления и датчика производительности соединены соответственно с первым и вторым входами блока вычисления управляющих воздействий и блока 25 определения запаса устойчивости, выход которого подключен к третьему входу блока вычисления управляющих воздсйствий, выход блока задания производительности соединен с четвертым входом блока вычисления управляющих воздействий, первый и 30 второй выходы которого подключены к первым входам первого и второго вычитающего элемента соответственно, причем выход первого исполнительного механизма через датчик угла установки лопаток соединен с вторым входом первого вычитающего элеменÇ5 та, а выход второго исполнительного механизма через датчик скорости вращения— к второму входу второго вычитающего элемента и к третьему входу блока определения запаса устойчивости. 1413248 h 1 Составитель В. Шилов Редактор М. Циткина Техред И. Верес Корректор М. Пожо Заказ 3752/33 Тираж 426 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытии 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
