Устройство для регулирования расхода жидкости в топливной магистрали

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4 С 05 Р 7/03

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4225943/24-24 (22) 23.02.87 (46) 30.04.89. Бюл. № 16 (72) А.Н, Андросов, Б.M. Грабов, С.В. Кляцкин, В.В. Анпилогов и Л.С. Бакланов (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 962853, кл. G 05 D 7/00, 1981.

Патент США № 4207919, кл. G 05 D 7/03, опублик. 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

РАСХОДА ЖИДКОСТИ В ТОПЛИВНОЙ МАГИСТРАЛИ (57) Изобретение относится к технике регулирования расхода жидкого топлива в магистрали. Цель изобретения — повышение качества регулирова1 .ния. 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 коллек" торах 1 и 2 установлены датчики давления (ДД) 12 и 13, к ДД 13 подключен дифференциатор 14. Задатчик 16 расхода подключен к блоку 17 сравнения, к другому входу которого подключен расходомер 11. Входы вычислительного блока (ВБ) 15 соединены с дифференциатором 14, блоком 17 сравнения и ДД 12 и 13, выход ВБ 15 соединен с блоком 18 управления, 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 основа- нии 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, 1 147643

Изобретение относится к- технике регулирования расхода текучих сред и может быть использовано для прог— раммного регулирования расхода жидкого топлива в магистрали. 5

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 7, один торец которого герметично закреплен на вы- 25 ходном 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 16 расхода подключен к первому входу блока 17 сравнения, к второму входу которого подключен расхо-i домер 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 ь клапанам 4 многоканального дискретного регулируемого дросселя 3.

Вычислительный блок 15 содержит первый сумматор 19, входы которого соединены с первым и вторым входами вычислительного блока, второй сумматор 20, входы которого соединены с третьим и четвертым входами вычислительного блока 15, причем второй вход сумматора 20 выполнен инверссК вЂ” q (м3/C j (1)

1 где V — - объем выходного коллектора М3 е объемный расход жидкости че1 рез многоканальный дискретный регулируемый дроссель, м /с;

Q — объемный расход жидкости че— рез расходомер; и /с; — время, с.

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

Г2 ГР -Pg р 1 -- S tMÇ /C)

АР Ф (2) 7 2 ным, блок 21 извлечения квадратного корня, подключенный к выходу второго сумматора 20, и делитель 22, первый и второй входы которого соединены с выходами сумматора 19 и блока 2 1 извлечения квадратного корня, а выход делителя 22 соединен с выходом вычислительного блока 15.

Устройство работает следующим образом.

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

На входы вычислительного блока 15 поступают следующие сигналы: на первый вход (с дифференциатора 14) — сигнал, характеризующий скорость изменения давления в выходном коллекторе 2; на второй (с блока 17 сравнения) сигнал опыбки воспроизведения расходау на третий (с первого датчика 12 давления) — сигнал, характеризующий давление во входном коллекторе; на четвертый (со второго датчика

13 давления) — сигнал, характеризующий давление в выходном коллекторе.

Вычислительный блок 15 является динамической обратной моделью устройства. При выполнении упругой камеры

6 переменного объема с линейной характеристикой упругости (постоянной жесткости) обратная модель системы строится следующим образом.

Изменение объема камеры 6 во времени определяются из уравнения

1476437

2(Р1-Р <)

Q. Q2

T (Q зюд

Ар

2(Р, -Р()

Р

У (8) 30

dV dh — S— (1„тджх и выражение (3);

dV ЙР(Я

Д7 И С (9) (4) 50

dV д= 0, приQ<= Я (6) где Р коэффициент расхода через дрос сель;

Р, и Рт- давление во входном и выход5 ном коллекторах, н/м ; ядр - площадь открытия дискретного многоканального регулируемого дросселя, м ; е — плотность жидкости, кг/м .

Давление в выходном коллекторе 2 10 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 оп-15 ределится из соотношения

С h

P = — — > (3)

8т где С вЂ” жесткость упругого элемента (сильфона), н/м;

h .— высота подъема торца сильфона под действием давления жидкости, м;

S — эффективная площадь заглушенного торца сильфона, м .

Продифференцировав во времени выражение для объема выходного коллектора

V = V + hS (Чп — начальный объем);

dPa С dh S С dV.т -=

8 d Б 8 Дл получим

Приравнивая выражения (1) и (4) 40

2 (Р„-Р 2) dP < S,2 р — — — — S ( у АР " = а" С получим выражение (5), решение которого реализуется вычислительным бло- 45 ком

S2 dPg — — -+ Qz

С Ю, (м ) (5)

Ар

2(Р,-Р ) т

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

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

Вычислительныи блок 15 будет дер жать открытым дроссель на величину

$др, так как Q,= Q = Я „,, равную

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

Однако повьппение давления Р q 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 который измеряется расходомером

11 сравнивается с Q q бд ..

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

Из выражения (9) следует, что Q + Я т ад = 0 z (10) Выражение (5) определяет текущее значение площади S др открытия.

Подставляя (10) в (5), получим

1476437 — — + (Q +dQ)

Б dP

С d"" зол 2

S (11)

hP

2(Р„-Р )

Р lI

Площадь S др открытия многоканального дискретного регулируемого дросселя изменяется по сравнению с площадью S< р, определяемой выражением (8), на величину 8,4р, равную

М= S S (12) Вычитая из выражения (11) выражение (8), получим

dP 2

С di

4р

2,Р -Р }

Т (13) Формула из обретения

1. Устройство для регулирования расхода жидкости в топливной магистСоставитель Л. Цаллагова

Техред М.Ходанич Редактор А. Ревин

Корректор В. Романенко

Заказ 2155/48 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент"„ г.Ужгород, ул. Гагарина,101

На выходе вычислительного блока

15 вырабатывается сигнал dShp, 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) . рали, содержащее входной и выходной коллекторы, многоканальный дискретный регулируемый дроссель, установленный между коллекторами, блок управления, 5 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, о т л и ч а ю щ е е с я 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, I и вычислительный блок, к первому . входу которого подключен выход дифференциатора, к второму входу — выход блока сравнения, к третьему и

2б 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, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что вычислительный блок содержит последовательно соединенные первый сумматор и делитель, а также последовательно сое35 диненные второй сумматор и блок извлечения квадратного корня, выход которого подключен к второму входу делителя, соединенного выходом с вы40 ходом блока, первый и второй входы первого сумматора подключены соответственно к первому и второму входам блока, а первый и второй входы второго сумматора подключены соответ4 ственно к третьему и четвертому входам блока.