Аварийный пылесигнализатор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 160680 (21) 2941011/18-25 1 М К з с присоединением заявки М 9 С 01 И 15/00 Госуцарствеиный комитет СССР по целам изобретений и открытийОпубликовано 070382 Бюллетень М 9 Дата опубликования описания 070382(54) АВАРИЙНЫЙ ПЫЛЕСИГНАЛИВАТОР йустройства явь контроля коастиц. предлагаемомути являетсязатор, содержатком этого кая точнос бразивных е близким ской сущно пылесигнал Недос ляется н,личества Наибол по техни аварийныйИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения количества и концентрации пыли в газовом потоке.Известно устройство для определения количества пыли, содержащейся в воздухе, включающее кварцевый кристалл, установленный в пылегазовом потоке, кварцевый кристалл включен в резонансную цепь, резонансная частота которой изменяется вследствие осевшей на кристалл пыли. По величине изменения частоты электрического сигнала судят о количестве пыли,.осев-. шей на кварцевом кристалле 1).Известен также анализатор пыли, содержащий пъезоэлектрический датчик, установленный в пылегазовом потоке. Скорость газа, а следовательно, и . скорость пыли в устройстве поддерживают строго постоянной, Пъеэодатчик, реагируя на удары частиц, вырабатывает электрические импульсы, соответствующие количеству и массе пылинок, соприкасающихся с датчиком. Импуль сы подсчитываются счетчиком.,и резуль-, таты измерения поступают на индикатор 2)К нед тройств ,относятс разив- ЗО остаткам указанных ус я отсутствие учета аб ности пыли, влияющей на износ деталей двигателя, а также их низкая вибростойкость. Вибрации двигателя ,при ЕгО работе создают в пъезо - и в кварцевых кристаллах шумовой фон, неотличимый от полезного сигнала, вследствие чего эти устройства не могут быть применены на транспортных средствах.Известно устройство, содержащее датчик и измерительную цепь, Датчик представляет собой пластину-изолятор с нанесенными на противоположных сторрнах двух проводящих слоев,каждый из которых включен в плечо измерительного моста. Слой, обращенный. к газовому потоку, изнашивается под воздействием пыли, и по скорости изменения сопротивления этого слоя су дят о концентрации и абразивных сво ствах пыли, содержащейся в воздуховоде после прохождения воздушного фильтра двигателя 3).щий рабочий резистор, последовательно соединенный с блоком нормирования и.преобразования, блок сравнения,Выход которого соединен с индикатором, счетчик, программное устройство и тахометр. 5При работе двигателя через сечение возд 9%овода, где установлен рабочий резистор, проходит некоторое количество пыли, которая изнашивает проводящий слой и вызывает изменение 10 сопротивления рабочего резистора.Относительное изменение сопротивления рабочего резистора сравнивается с сопротивлением эталонного резистора и в зависимости от результата сра.вненияили возникает сигнал, вызывающий срабатывание сигнализирующего устройства (индикатора), или открывается выходной канал блока сравнения,по сигналу которого программное устройство возвращается в исходное состояние 4).Недостатком этого устройства является низкая достоверность контроля иэ-за ложных срабатываний, пройсходящих при работе устройства.Ложные срабатывания вызваны тем, что на скорость износа проводящего слоя рабочего резистора, т,е. на чувствительность устройства, влияет как общее количество абразивных частиц, воздействующих на рабочий резистор в течение определенного промежутка времени, так и кинетическая энергия этих частиц, которая пропорциональна квадрату скорости пылега- ЗУ зового потока в воздухопроводе, и следовательно, квадрату числа оборотов двигателя.В действительности, на износ.деталей двигателя влияет только коли чество абразивных частиц, попадаю-. щих в двигатель за определенный интервал времени, котороепропорцио" нально суммарному числу оборотов двигателя. 5Таким образом, скорость изменениЯ сопротивления рабочего резистора в известном устройстве пропорциональна числу оборотов двигателя в третьей степени, в то время как количество абразивной пыли, попадающей внутрь двигателя и проводящей к его аварий-, ному износу, пропорционально суммарному числу оборотов.Действительно, экспериментально установлено, что величина увеличения сопротивления и связанная с ней величина уменьшения проводимости рабочего резистора ВУ за время Й определяется формулойду к 1 4 "фс ИИс 1 чИ)дм=)(1 к 23 п ЖфЯгде К вчувствительность датчика; ш - масса одной частицы ныли) 65 Ь - число частиц, прошедших через сечение воздухопровода за время й)с 3 ш - масса всех частиц,прошедших через сечение воздухопровода за. время ЙС;О - скорость частиц в пылегаэовом потоке в место установления датчика, равнаяскорости воздушногопотока в этом же месте;и - частота вращения компрессора (коленвала);К - коэффициент объемного2расхода воздуха,зависящий от оборотов воздушного компрессора;.концентрация пыли навходе двигателя.Чувствительность датчика определяется Формулойд 1=Ки(+) к (2) где К = К+КИэ Формулы (2) видно, что чувст 1вительность датчика зависит не только от концентрации пыли на входе двигателя (3), но и от режима работы двигателя ( И),. что значительно снижает точность измерения и может приводить к ложным срабатываниям индикатора.Цвль изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в известный аварийный пылесигнализатор, содержащий рабочий резистор, последовательно соединенный с блоком нормирования и преобразования, блок сравнения выход которого соединен с . индикатором, счетчик, программное устройство и тахометр дополнительно введены блок памяти и устройство возведения в третью степень, причем вйход тахометра соединен со входом счетчика, выход которого подключен ко входу устройства возведения в третью степень,при этом выход устройства возведения в третью степень соединен с .входом программного устройства, один из выходов которого подключен.к индикатору, а .другойк первому входу блока памяти, ко второму входу которого подключен один из выходов блока нормирования и преобразования, другой выход которого соединен с первым входом блока сравнения, а второй вход блока сравнения, соедийен с выходом блока памяти.На чертеже представлена. блок-схема аварийного пылесигналйзатора.Аварийный пылесигиализатор содер"жит рабочий резистор 1,блок 2 нормирования и преобразования, программное устройство 3, тахометр 4,счетчик 5 числа оборотов, устрОйство 6 воэведения в третью степень, блок 7 памяти, блок 8 сравнения и индикатор 9.Рабочий резистор 1. последовательно соединен с блоком 2 нормирования И преобразования, первых вход которого соединен с вторым входом блока 7 памяти, а второй выход - с первым входом блока 7 памяти. Последовательно соединены тахометр 4,счетчик 5, устройство б возведения в третью степень, программное устройство З.Пер. - вый выход программного устройства подключен к индикатору 9,вход которого соединен с выходом блока 8 срав,нения, а второй выход - к первому входу блока 7 памяти.Устройство работает следующим об разом. Пои подаче питания на рабочий резистор 1 блок 2 нормирования и преобразования преобразовывает величину 20 сопротивления проводящего слоя рабочего резистора, изнашываемого под воздействием пыли, в напряжение, которое запоминается блоком 7 памяти, ,Одновременно программное устройство Зэк начинает интегрировать значение куба частоты вращения,коленвала,получаемого с тахометра 4, счетчика, 5 числа оборотов коленвала и устройства б возведения в третью степень.При достижении наперед заданного значения интегоала, программное ус- тройство 3 выдает командный импульс на блок 7 памяти, который запоминает новоезначение напряжения на выходе блока 2. В дальнейшем возможны два режима работы.1. При низкой концентрации пыли на входе двигателя ( 3 мГ/кГ),когда за промежуток времени между.тактовыми импульсами программного устрой ства 3 сопротивление рабочего Резистора 1 не успевает измениться на величину, большую наперед заданного значения, блок 8 сравнения не включает индикатор 9 ю аварийный сигнал 4 не подается.2. При высокой (аварийной) концентрации пыли на входе двигателя (ЪЗ мГ/кГ),. когда за.промежутоквремени между тактовыми импульсами программного устройства 3 сопротив.ление рабочего резистора 1 успевает измениться на величину, большую наперед заданного значения блока 8 сравнения, момент достижения этого значения блок 8 сравнения включает индикатор 9, который выдает сигнал Авария.При этом, в режиме низкого числа оборотов двигателя кинетическая энергия частиц незначительна и неэначи- б 0 тельно их количество, попадающее на рабочую поверхность датчика, что не .влияет на чувствительность устройства. Время между командными импульсами сравнительно велико. 65П ри увеличении числа оборотов двиигателя(при том же уровне входной заыленности) чувствительность устройства воэраотает,а время между командными импульсами уменьшается,так как онсопределяется временем достижения наперед заданного значения интегралакуба скорости вращения коленвала,.Таким образом, предлагаемое. устройство позволяет существенно повыситьточность измерения за счет устранениявлияния на чувствительность устройства числа оборотов двигателя в тре-,тьей степени. Действительно продифференцировав выражения (1) по независимой переменной, приращение которой соответствует просуммированномуво время фиксированному значению числа оборотов двигателя в третьей степени,получаем+аь: Га = Г и,а,сЬ:и аЮ где формула иэобретейия Аварийный пылесигнализатор, содержащий рабочий резистор, последовательно соединенный с блоком нормироЭ Тогда выражение (1) принимает вид:дрКс 3 г (4)- "-К 1 (5)Из уравнения (5) видно, что впредлагаемом устройстве чувствительность датчика зависит только от кон-,центрации пыли на входе двигателя,,что существенно повышает точностьизмерения,Если в известном устройстве,настроенном, например, на срабатываниепри достижении аварийного уровня запыленности ох и оборотах компрессора (коленвала) И число оборотовувеличится в два раза, срабатываниеиндикатора будет происходить уже призначении 0,1253 сХ.Это подтверждаетсяэкспериментальными исследованиями.Предлагаемый аварийный пылесигнализатор может быть использован в системе аварийной защиты теплового двигателя от абразивного износа пыльюпри нарушении фильтрации воздуха, поступающего на вход двигателя.Внедрение предлагаемого устройства в, народное хозяйство даст по предварительным подсчетам экономическийэффект не менее 30000 рублей в годна каждые 1 ОО эксплуатируемых двигателей, вследствие уменьшения трудоемкости обслуживания двигателя,вызванного необходимостью замены рабочегорезистора, из-за существенного изменения толщины проводящего слоя рабочего резистора.911229 Составитель В.Алексеевактор Т,Киселева Техред М.Рейвес ектор Н.Стец Подписн 83о коми оушск 05/26ВНИИПИпо д3035,Тираж осударственно ам изобретени сква, Ж, Р Заказ ета СССРытий наб., д.4/5 лиал ППП Патентф, г.ужгород, ул,Проектная, 4 Тания и преобразования, блок сравнения, выходы которого соединены с индикатором, счетчик, программное устройство и та;:ометр, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения,в устройство дополнительно введены блок памяти и устройство возведения в третью степень, причем выход тахометра соединен с входом .счетчика, выход которого подключен ко входу. устройства воз ведения в третью степень, при этом выход устройства возведения в третью степень соединен с входом программного устройства, один из выходов которого подключен к индикатору, а другой - к первому входу блока памяти, ко второму входу которого йодключен один из выходов блока нормирования и преобразования, другой выход которого соединен с первым входом блока сравнения, а второй входблока сравнения соединен с выходомблока памяти.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3715911,кл.73-28,1973.Патент США Р 3805691,кл.73-28,1973.3, Авторское свндетельство СССРР 584232, кл. 6 01 Н 15/02, 1975.4Авторское свидетельство СССРУ 655936, кл. С 01 Ю 15/00, 1976