Устройство управления режимом работы вентиляторной установки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 48 19) (1 ЕСПУБЛИК 1) 4 Е 21 ) 1/00 ЕНИЯ У Фиг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ИСАНИЕ ИЗО ВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Институт горного дела СО АН СССР(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-вопрограммно-управляемых блока 4 вычисления управляющих воздействий, блока 5 определения запаса устойчивости и датчиков 11угла 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 входь 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 Яф от заданной (,)з, значения угла 6 установки лопаток и скоростей и, вращения, нри которых ЬЯ м.б. скомпенсировано. В ВЭ 7 и 8 из значений Я и и- вычитаются их фактические значения Я 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.5 10 20 25 30 40 45 50 55 Н а+6 Я+СЯ,и Р. Изобретение относится к вентиляторнымустановкам, а именно к управлению режимами их работы, и может быть использовано для автоматического регулированиявентиляторов.Целью изобретения является повышениеаэродинамической устойчивости и качестварегулирования.На фиг. 1 представлена функциональнаясхема устройства управления; на фиг. 2поясняющие работу устройства графики семейства на порных характеристик вентилятора при различных углах установки лопатокрабочего колеса 6; и разных скоростях вращения ротора и;, а также нагрузочные характеристики сети Я,Устройство управления содержит установленные на выходе вентилятора 1 датчик 2давления и датчик 3 производительности,выходы которых подключены соответственнок первым двум входам блока 4 вычисленияуправляющих воздействий и блока 5 определения запаса устойчивости. Третий вход блока 4 вычисления управляющих воздействийподсоединен к выходу блока 5 определениязапаса устойчивости, четвертый вход квыходу блока 6 задания производительности,а первый и второй выходы к первомувыходу соответственно первого и второговычитающих элементов 7 и 8.Выход вы читавшего элемента 7 черезблок 9 управления углом поворота лопатоксоединен с первым исполнительным механизмом 10 одновременного поворота лопаток рабочего колеса вентилятора . При этомвыход первого исполнительного механизма 10через датчик 11 угла установки лопатокподключен к второму входу вычитающегоэлемента 7.Выход второго вычитающего элемента 8через блок 12 управления скоростью вращения соединен с вторым исполнительным механизмом 13 регулируемым электроприводом вентилятора 1, выход которого черездатчик 14 скорости вращения подсоединен квторому входу вычитающего элемента 8 итретьему входу блока 5 определения запаса устойчивости.Блок 4 вычисления управляющих воздействи й и блок 5 определения запаса устойчивости являются программно-управляемыми.Функционально блок 5 определения запаса устойчивости решает задачу определенияположения рабочей точки относительно границы устойчивости. В соответствии с алгоритмом его функционирования в данном блокевычисляется расчетное сопротивление сетиЙ Н/Я-, далее решаются совместно уравнения, отображающие соответственно границуустойчивости и аэродинамическую характеристику сети Выбранное решение данной системы с положительными значениями (Я, 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.Я(1 Я(е,и в случае справедливости этого условия определяется значение угла установки лопаток Я, которое выводится на выход блока. В противном случае необходимо комбинированное управление, т. е. вычисление двух управляющих величин6 и и.Устройство работает следующим образом.Сигналы от датчиков 2 давления и 3 производительности, соответствующие фактическим давлению Н и производительности Яф вентилятора 1, подаются на первые два входа блока 4 вычисления управляющих действий, на четвертый вход которого поступает сигналот блока 6 задания производительности, При этом в исходном состоянии рабочая точка А вентилятора 1 с координатами Н,. Н, и Яф Яз находится на пересечении нагрузочной характеристики сети Яи напорной характеристики вентилятора для угла установки лопаток рабочего колеса 01 и скорости вращения и 1 (фиг. 2). Изменение общего сопротивления сети до величины Я,2 (или Я ) вызовет перемещение рабочей точки по напорной характеристики вентилятора в точку В 1 В).В блоке 4 вычисления управляющих воздействий определяется вел ичина возникшего отклонения ЛЯЯ и значения угла установки лопаток рабочего колеса 6. и скорости вращения лт;, при которых данное отклонение может быть скомпенсиро вано. Величины 6 и п. 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 6 р 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 Лп п т аф соответственно отрабатываются через соответствующиеблоки 9, 12 управления исполнительными механизмами 10 и 13 поворота лоцаток и датчик 14 скорости вращения.В результате работы механизмов 10 и 13 производительность Яф вентилятора 1 изменяется до заданной величины Яз (рабочая точка перемещается по нагрузочной характеристике сети в точке С 1 С ).Одновременно блок 5 определения запаса устойчивости по текущим значениям Иф, Я 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 Ят(Ор и п=п 2, т. е. требуемая производительность вентилятора в данной точке характеристики достигается изменением скорости вращения. Это объясняется тем, что при компенсации возникшего рассогласования изменением 6 возможен выход вентилятора за границу устойчивой работы. В этом случае на выходе блока 4 формируется значение Ю( (Йф, т. е. значение угла установки лопаток, при котором обеспечивался бы заданный запас устойчивости. Отклонение производительности ЬЯ компенсируется за счет изменения скорости вращения, т. е. вычисляется значение и =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, качестворегулирования.Формула изобретенияУстройство управления режимом работывентиляторной 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, отличающее 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 вра 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 вычитаю- щего элемента соответственно, причем выход первого исполнительного механизма через датчик угла установки лопаток соединен с вторым входом первого вычитающего элемен 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 фйд,ь В. Шилес по делам изо шская наб., тие, г. Ужго актор М. Циткинааз 3752/33ИИПИ Государственного к113035, Москваоизводственно попиграфич СоставитТехред И. ВТираж 426митета СССРЖ - 35, Рауское предпри орректор М. Пожоодписноеретений и открыти4/5 д, ул, Проектная,