Устройство для моделирования момента сопротивления поршневого двухцилиндрового насоса двойного действия

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик .

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()964664 (5 I ) Дополнительное к а вт. с вид-ву (22) З»»ено 30. 12. 80 (21) 2965758/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано - 07. 10. 82. Бюллетень № 37

Дата опубликования описания 07. 10 . 82 (5I)M. Кл.

G 06 G 7/64 тоеуавротввнный комитет

СССР ао делам кзобретениХ и отерыткХ (5>) ЯК 681. 333 (088. 8) (72) Автор изобретения

Р.И. Мустафаев ;Н;()Н)3(1.а ((ак сн >-0

1EX."IAAF<. ÈÀÐ

Азербайджанский научно-исследовательский инстит т (7I ) Заявитель

НьАИОТ&А у, энергетики им. И. Г. Есьмана (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МОМЕНТА . СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОРШНЕВОГО ДВУХЦИЛИНДРОВОГО

НАСОСА ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ

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

Известно устройство l.1 ) для воспроизведения пульсирующих гармонических нагрузок электроприводов поре- невых насосов, представляющее собой известную схему генератора синусоидапьных колебаний, состоящую из двух интеграторов и инвертора, выход которого подключен на вход первого интегратора, а выход первого интеграто- 15 ра соединен с входом второго интегратора, выход которого подключен к входу инвертора. 3То устройство вос" производит момент сопротивлений в соответствии с выражением zo

МС М + lASin (gg+ W) где Мо - постоянная составляющая момента сопротивления ;

MS

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для моделирования непосредственного момента сопротивления поршневого двухцилиндровогз 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 суммато ра, выход второго интегратора подключен через. диод к второму входу сумматора и к входу второго инвертора, выход которого подключен к входу первого интегратора, и такие через диод - к третьему входу сумматора, и выход первого инвертора через

64 .

У поршневых двухцилиндровых насо-. сов двойного действия усилия на поршни передаются кривошилно-шатунным механизмом, причем кривошипы сдвинуты между собой на 90 . Мгновенное значение момента сопротивления на кри вошипном валу поршневого насоса, создаваемого-одним поршнем (первого цилиндра) при прямом ходе опрев деляется выражением

3 9646 диод соединен с четвертым входом сумматора (2 ).

Однако известное устройство позволяет моделировать момент сопротивления поршневого двухцилиндрового насоса двойного действия только при постоянном значении угловой скоро= сти вала рабочего механизма, т.е. в нем не учитывается изменение скорости вала приводного двигателя и соответственно сопряженного с ним вала рабочего механизма. Это обстоятельство ограни чи вает точност ь моделирования момента сопротивления поршневого двухцилиндрового насоса двойнОго действия и поэтому устройство может быть применено только при допущении, что скорость приводно,го двигателя не меняется в зависимости .от момента сопротивления рабочего механизма, в данном случае: поршневого двухцилиндрового насоса двойного действия.

Цель изобретения — увеличение точности моделирования„ 25

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, состоящее из двух интеграторов, двух инверторав, четырех ограничительыых аиодов и сумматора, выход которого является выхо-3в дом: устройства, а входы и сумматора соединены соответственно с катодами соответствующих ограничительных диодов, аноды .которых подкпючены к выходам соответственно второго интегратора, второго инвертора, первого интегратора и первого инвертора, а входы первого и второго инверторов соединены с выходами соответствующих интеграторов введены два блоt

40 ка перемножения, первые входы 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 первого интегратора.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. .Устройство состоит из первого 1 и второго 2 интеграторов, первого 3 и второго 4 инверторов, первого 5 и . второго 6 блоков перемножения, сум матора и четырех ограничительных диодов 8-!1;

F г 5itl Mt+f3

t . cosy где F - сила реакции поршня, равная

1 кг;

r - радиус кривошипа, м;

КПД кривошипно-шатунного ме-

КЦ ханизма и цилиндра, ш - угловая скорость кривошипного вала, равная

3 и

t - время, ) - угол между осями шатуна и штока;

D - диаметр цилиндровой втулки, см;

P - давление, развиваемое в цилиндре насоса, ат.

Значение угла р не превышает нескольких градусов, поэтому .считают р =0 и созр1. Тогда выражение (1 ) представляют в-вИде

1с пру =) )1е pp) ) пМ.) ). (i)

При: обратном ходе поршня, ввиду того, что площадь поршня при обратном ходе, вследствие наличия штока только с одной стороны оказывается меньше чем при прямом ходе, с учетом временного сдвига момент сопротивленйя предстанет в виде

) 1с osp=-M1cmax ) ""()) (Ъ )

Соответственно мгновенное значе" ние момента сопротивления на валу поршневого насоса, создаваемого поршнем второго цилиндра при прямом ходе при сдвиге кривошипа второго цилиндра на угол 90О равно

„1S« п (ш -SO ))=

С пщх ) СОВ (оф, ) И) аналогично при обратном ходе

M =М!

2с обр™ с max l cos< < t. (5) 5 96466

Хаким образом, суммарное значение мгновенного значения момента сопротивления насоса равно н™) пр М, 1с оЬР: . lc пР9

+ +hA1c oSp (6)

Так как геометрические размеры обеих цилиндров и поршней одинаковы, то

I 1 с mar Тс ma " +1c ma 1с сях ющих совместно с поршневыми двухци10 линдровыми насосами двойного дейст15 формула изобретения

20 цилиндрового насоса двойного дейст25

40

45.Источники информации, принятые.во внимание при экспертизе

1. Левин Л. Иетрды решения технических задач с использованием ABM.

N., "Иир", 1966 с. 111.

2. Иустафаев P.È. Исследование и . оптимизация некоторых режимов работы электропривода переменного тока

55 нефтебуровых установок.. Дис. на соиск, учен. степени к-та н, Баку, АЗИНЕфТЕХИИ, 1972, с. 92-94,: рис. 1Ч. 2 (прототип). поэтому

M „= M „(csin wtl ° Icos w tIII+

+м„,„()-sin wtl+I-cos wtlj (ч)

Так как угловая скорость привод ного двигателя и соответственно кривошипного вала насоса (поскольку тот жестко сочленен с валом приводного)

4v в период пуска, торможения и в других динамических режимах изменяются, то и зменяет ся и част от а сост авляющих момента. сопротивления насоса, что и учтено в модели посредством Ьлоков произведения.

Устройство работает следующим образом.

На первые входы блоков умножения (вход устройства) подается ы, преобразованная в постоянное напряжение (аналог; скорости) . Последовательное соединение двух интегратов и инвертора с Ьлоками умножения на входах интеграторов при задании на-, чального напряжения Uo на выходе одного из них, возбуждает гармонические колеЬания +U s inst и +О созЫ, частота которых определяется величиной ш, поданной на. первые .входы блоков умножения. Диоды 8- 11 срезают отрицательную..полуволну гармонических функций +UpSInllk u QUpcQsLlJ t, Коэффициенты передач по четырем входам сумматора для входов функций.

Up)sinu) t ) и UP)costa tl и длЯ двух других входов 00 -sin mt ) и Up)-ñîsìt попарно равны, а между собой образуют отношение максимальных значений ,моментов сопротивления при прямом и обратном ходах поршня.

Таким образом, на выходе сумматора формируется напряжение по выражению (7), пропорциональное величине момен.та сопротивления указанного насоса

%н=т 40 ).

Устройство по сравнению с известными позволяет моделировать момент сопротивления поршневого двухцилинд4

6 рового насоса двойного действия с учетом изменения скорости вращения его вала и может найти широкое применение при исследовании различных режимов работы, связанных с изменением скорости вращения (пусковых, тормозных и других динамических режимов) различных приводных двигателей, работавия, например в. асинхронных и синхронных электроприводах буровых насосов нефтеЬуровых установок.

Устройство для моделирования момента сопротивления поршневого двухвия, состоящее из двух интеграторов, двух инверторов, четырех ограничительных диодов и сумматора,. выход которого является выходом устройства, а входы сумматора соединены соответственно с катодами ограничи" тельных диодов, аноды которых подклюЪ чены к выходам соответственно второго интегратора, .второго инвертора, первого интегратора и первого инвертора, а входы: перво;о и второго инверторов соединены с выходами соответствующих интеграторов, о т л и ч аю щ.е е с я тем, что, с целью увеличения точности моделирования, в него -введены два блока перемножения, первые входы. которых соединены между соЬой и являются входом устройстба, второй вход первого блака 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 под.ключен к входу первого интегратора.

964664

Вход и

Составитель Е,фролов

Техред J1. Пекарь Корректор Е. Рощко

Редактор Н.Рогулич

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7 32/30 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и-открытйй

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