Устройство управления режимом работы вентиляторной установки

 

Устройство предназначено для автоматического регулирования вентиляторов с поворотными на ходу лопатками рабочего колеса. Устройство снабжено вычислителем тока возбуждения электродвигателя и регулятором тока возбуждения электродвигателя, включающим соединенный с вычислителем тока возбуждения второй вычитающий элемент, через исполнительный механизм изменения тока возбуждения связанный с электродвигателем, и датчик фактического тока возбуждения, вход которого соединен с электродвигателем, а выход - с вторым вычитающим элементом и вычислителем тока возбуждения, причем регулятор угла установки лопаток рабочего колеса и регулятор тока возбуждения электродвигателя связаны между собой путем соединения одного из входов вычислителя угла установки ЛРК с выходом датчика фактического тока возбуждения, а одного из входов вычислителя тока возбуждения электродвигателя-с выходом датчика угла установки лопаток рабочего колеса. Кроме того, устройство снабжено датчиком концентрации вредных примесей вентилируемого потока, выход которого подключен к входу вычислителя угла установки лопаток рабочего колеса. Это обеспечивает устойчивую работу установки при высоких технико-экономических показателях. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к вентиляторным установкам, а именно к управлению режимами их работы, и может быть использовано для автоматического регулирования вентиляторов с поворотными на ходу лопатками рабочего колеса.

Известно устройство управления режимом работы вентилятора с поворотными на ходу лопатками рабочего колеса (а.св. N 1122833, E 21 F 1/100, 84 г.), содержащее вентилятор, приводной электродвигатель, блок управления и регулятор угла установки лопаток рабочего колеса (в дальнейшем - ЛКР), включающий исполнительный механизм, соединенный с вентилятором, и датчик фактического положения ЛКР, вход которого соединен с вентилятором, а вход исполнительного механизма связан с блоком управления. Для получения значения фактического угла установки ЛРК Q_ф в устройстве введены еще блок отсеивания ложных сигналов, блок определения режима работы и блок определения угла установки, который и выдает этот искомый сигнал 0. Далее этот сигнал на блоке сравнения сравнивают с сигналом, соответствующим заданному углу. При рассогласовании этих сигналов блок управления вырабатывает управляющий сигнал на изменение угла установки ЛКР, который отрабатывается исполнительным механизмом.

Недостатком данного устройства является функциональная сложность и большое количество связей, что усложняет схему и снижает надежность ее работы.

Кроме того, данное устройство не может обеспечить согласование режимов работы приводного двигателя и вентилятора, т.к. в нем не предусмотрено регулирование режима работы электродвигателя.

Наиболее близким заявляемому по технической сущности является устройство управления режимом работы вентиляторной установки (а.св. N 1413248, E 21 F 1/00, 88 г.), содержащее вентилятор, приводной электродвигатель, вычислитель управляющих воздействий и регулятор угла установки ЛРК, включающий вычитающий элемент, соединенный через исполнительный механизм с вентилятором, а также соединенный с вентилятором датчик фактического угла положения ЛКР, выход которого подключен ко входу вычитающего элемента.

Кроме того, в устройстве есть регулятор скорости вращения приводного электродвигателя, содержащий датчик фактической скорости вращения, исполнительный механизм и вычитающее устройство. В блоке вычисления определяются величина фактический производительности вентилятора от заданной и значение угла установки ЛКР, при котором обеспечивался бы заданный запас устойчивости работы вентилятора.

Недостатком данного устройства является его функциональная сложность из-за необходимости определения (вычисления) области устойчивой работы вентилятора. Кроме того, данное устройство не может быть применено при использовании синхронного электродвигателя с автоматическим регулированием возбуждения в качестве электропривода регулируемого вентилятора.

Задачей данного изобретения является создание устройства управления работой осевого вентилятора, регулируемого на ходу поворотом лопаток рабочего колеса совместно с приводом вентилятора от синхронного электродвигателя с автоматическим регулированием тока возбуждения.

Поставленная задача решается тем, что устройство управления режимом работы вентиляторной установки, содержащее вентилятор, приводной электродвигатель, вычислитель угла установки ЛРК и регулятор угла установки ЛРК, включающий вычитающий элемент, исполнительный механизм поворота ЛРК и датчик фактического угла установки ЛРК, согласно изобретению снабжено вычислителем тока возбуждения электродвигателя и регулятором тока возбуждения электродвигателя, включающим соединенный с вычислителем тока возбуждения второй вычитающий элемент, через исполнительный механизм изменения тока возбуждения связанный с электродвигателем, и датчик фактического тока возбуждения, вход которого соединен с электродвигателем, а выход - со вторым вычитающим элементом и вычислителем тока возбуждения, причем регулятор угла установки ЛРК и регулятор тока возбуждения электродвигателя связаны между собой путем соединения одного из входов вычислителя угла установки ЛРК с выходом датчика фактического тока возбуждения, а одного из входов вычислителя тока возбуждения электродвигателя с выходом датчика угла установки ЛРК.

Для поддержания концентрации вредных примесей (например, метана) в вентилируемом потоке в заданных пределах устройство может быть снабжено датчиком концентрации вредных примесей, выход которого подключен ко входу вычислителя угла установки ЛРК.

На чертеже приведена схема устройства управления режимом работы вентиляторной установки.

Устройство управления режимом работы вентиляторной установки содержит вентилятор В, синхронный электродвигатель ЭД, регулятор угла установки ЛРК - P1, регулятор тока возбуждения синхронного электродвигателя P2, вычислитель 1 угла установки ЛРК и вычислитель 2 тока возбуждения электродвигателя.

Регулятор Р1 включает вычитающий элемент 3 через исполнительный механизм 4 установки угла ЛРК, соединенный с вентилятором В, и датчик 5 фактического угла установки ЛРК, включенный между вентилятором В и вычитающим элементом 3, подключенным к вычислителю 1 угла установки ЛРК.

Регулятор Р2 содержит вычитающий элемент 6, через исполнительный механизм 7 установки тока возбуждения ЭД соединенный с синхронным электродвигателем ЭД, а также датчик 8 фактического тока возбуждения ЭД, вход которого соединен с электродвигателем, а выход - с вычитающим элементом 6, вход которого подключен к вычислителю 2 тока возбуждения ЭД.

Регуляторы Р1 и Р2 связаны между собой путем соединения вычислителя 1 с выходом датчика 8 фактического тока возбуждения ЭД, а вычислителя 2 - с выходом датчика 5 фактического угла установки ЛРК.

Устройство может быть снабжено датчиком 9 содержания вредных примесей в шахте, например метана, подключенным ко входу вычислителя 1.

Вычислители 1 и 2 являются программно-управляемыми блоками с заранее заданными вычислительными функциями.

В качестве датчика 5 фактического угла установки ЛРК могут быть использованы, например, индуктивный или индукционный датчики. В качестве датчика 8 может быть использован трансформатор тока питающей цепи тиристорного преобразователя.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии сигналы рассогласования между требуемыми и фактическими значениями тока возбуждения ЭД и углами установки лопаток рабочего колеса (ЛРК), поступающими на вычислители 1 и 2, равным нулю. На один из выходов вычислителя 1 заведено текущее время суток t, а вычислителя 2 - значение максимально допустимого тока возбуждения i_max для предотвращения перегрузки ЭД.

После включения вентилятора через приводной синхронный электродвигатель ЭД с выходов вентилятора В и ЭД через датчики 5 и 8 сигналы поступают на оба вычислителя 1 и 2. Вычислитель 1, учитывая значения текущего времени суток, фактических значений угла установки ЛРК, тока возбуждения ЭД и концентрации вредной примеси определяют требуемый угол поворота ЛРК, Q₃. Вычислитель 2, учитывая максимально допустимое значение тока возбуждения и фактические значения угла установки ЛРК и тока возбуждения ЭД, определяет величину требуемого тока возбуждения i_з.

Вычисленные значения в виде сигналов подаются на входы вычитающих элементов 3 и 6 соответственно, на вторые входы которых поступают значения фактического угла установки ЛРК с датчика 5 и фактического тока возбуждения ЭД с датчика 8. Вычитающие элементы 3 и 6 выдают сигналы, соответствующие разнице между требуемыми и фактическими значениями угла и тока, которые отрабатываются исполнительными механизмами 4 и 7, меняя угол установки ЛРК и ток возбуждения ЭД. Связь между регуляторами Р1 и Р2 осуществляется путем подачи на вход вычислителя 1 значения фактического тока возбуждения с датчика 8 тока, а на вход вычислителя 2 - значения фактического угла положения ЛРК, обеспечивая согласование режимов работы синхронного электродвигателя ЭД с фактической нагрузкой на валу вентилятора, что было невозможно достичь при использовании известных устройств. Например, при увеличении концентрации вредных примесей датчик 9 увеличивает выходной сигнал, что приводит к увеличению требуемого угла установки ЛРК, которое отрабатывается регулятором Р1 и угол увеличивается. Увеличение угла, в виде соответствующего сигнала поступающее на вычислитель 2, приводит к уменьшению заданного тока возбуждения по условию i₃≅i_max.

За счет регулирования тока возбуждения регулятором Р2 в устройстве появляется возможность использовать синхронный электродвигатель как генератор опережающий мощности, что обеспечивает минимальные потери в сети питания.

Таким образом, использование патентуемого устройства управления режимом работы вентиляторной установки, в котором введены вычислитель и регулятор тока возбуждения ЭД, а также обеспечена связь между регуляторами угла установки ЛРК и тока возбуждения, дает возможность использовать в качестве привода вентилятора наиболее надежный и экономичный синхронный электродвигатель, что обеспечивает устойчивую работу установки при высоких технико-экономических показателях.

Формула изобретения

1. Устройство управления режимом работы вентиляторной установки, содержащее вентилятор, приводной электродвигатель, вычислитель угла установки лопаток рабочего колеса и регулятор угла установки ЛРК, включающий вычитающий элемент, исполнительный механизм лопаток рабочего колеса и датчик фактического угла установки ЛРК, отличающееся тем, что оно снабжено вычислителем тока возбуждения электродвигателя и регулятором тока возбуждения электродвигателя, включающим соединенный с вычислителем тока возбуждения второй вычитающий элемент, через исполнительный механизм изменения тока возбуждения связанный с электродвигателем, и датчик фактического тока возбуждения, вход которого соединен с электродвигателем, а выход - с вторым вычитающим элементом и вычислителем тока возбуждения, причем регулятор угла установки лопаток рабочего колеса и регулятор тока возбуждения электродвигателя связаны между собой путем соединения одного из входов вычислителя угла установки ЛРК с выходом датчика фактического тока возбуждения, а одного из входов вычислителя тока возбуждения электродвигателя - с выходом датчика угла установки лопаток рабочего колеса.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком концентрации вредных примесей вентилируемого потока, выход которого подключен к входу вычислителя угла установки лопаток рабочего колеса.

РИСУНКИ

Рисунок 1

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт "АЭРОТУРБОМАШ"

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): Конструкторско-технологический институт вычислительной техники Сибирского отделения Российской академии наук (КТИ ВТ СО РАН)

Договор № РД0037041 зарегистрирован 06.06.2008

Извещение опубликовано: 20.07.2008        БИ: 20/2008

* ИЛ - исключительная лицензия        НИЛ - неисключительная лицензия

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт "АЭРОТУРБОМАШ"

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): Общество с ограниченной ответственностью Новосибирский энергомашиностроительный завод "Тайра"

Договор № РД0067447 зарегистрирован 20.07.2010

Извещение опубликовано: 27.08.2010        БИ: 24/2010

* ИЛ - исключительная лицензия        НИЛ - неисключительная лицензия

---