Система диагностики работы объемного насоса

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) 01) 51)5Ой В 51 00 ТЕНИ ИСАНИ ЕН К)н Монша овые невые 73, с.75 сл -153ос рис.рис.1 Ю л тся к насосостроистемам диагноснасосов с кла 2 - голо а насоса, осфиг, 3 - блокна чиками; н динения м нащенна схема и на фиг. рокалькулятор мы работы наь давления в ого насоса с чего органа;я панель пуль одсо осциллогра5 - запи трехкамер ожения раб индикаторн иагностики са; на и двух камера отметкой по на фиг. 6системы Система работы насой пульт 1 иноторому подые для операто ностики нтральн сов включаетдикации и конклюцены пре оля к к азнаценн ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГННТ СССР 54) СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ РАБОТЫ ОБЪЕОГО НАСОСА(57) Изобретение относится к насосостроению, в частности к системам диагностики работы объемных насосов с клапанным распределением. Целью изоб ретения является расширение функциональных возможностей системы путем обеспечения постоянного контроля за Изобретение относиению, в частности к стики работы объемныхпанным распределением.Целью изобретения является расши" рение функциональных возможностей системы путем обеспечения постоянного контроля за рабочим состоянием насоса с учетом изменения условиЙ перекачивания и определения текущего значения объемного КПДНа фиг. 1 изобрдинения системы ди рабочим состоянием насоса с учетомизменения условий перекацивания и определения текущего знацения объемного КПД, Система диагностики включаетдатчики давления 7 и положения 8,связанные с прибором для анализа сигналов датчиков, выполненным в виде ми"кропроцессорной системы 18 с часами,шинами и накопителем 19, а датчики7 и 8 соединены с этой системой припомощи согласующих элементов 21 и 22соответственно. Датчик давления 7 устанавливается в рабочей камере насоса, а бесконтактный датчик положения8 фиксирует момент прохождения мимодатчика какой-либо отметки, нанесенной непосредственно на рабочем органе или на элементе его механическогопривода. Число датциков давлениясоединенных с микрокалькулятором,равно числу рабочих камер обслуживаемых насосов, а число датчйков положения 8 равно числу подсоединенныхнасосов. 6 ил, 1556547ров отдельных насосов местные пульты 2 контроля, число которых может быть равно числу контролируемых насосов, микрокалькуляторы 3 которые в зави 5 симости от их типа могут подключаться к одному или нескольким насосам. На фиг. 1 показано, что микрокальку"ляторы 3 могут быть подключень 1 к насосам 4 с тремя рабочими камерами 5 каждый и к насосу 6 с пятью рабочими камерами.Каждый насос имеет датчик 7 давления и бесконтактный датчик 8 положения. Число датчиков 7 давления, соеди ненных с микрокалькулятором 3, равно числу рабочих камер 5 насосов, а число бесконтактных датчиков 8 положе"ния равно числу подсоединенных насосов 4 и 6.20Каждая ра боча я ка мера. 5 обра зована в головке 9 насоса, включающей рабочий орган насоса в виде плунжера 10,клапанные средства распределения в виде всасывающего 11 и нагнетательного12 клапанов, затворы которых нагружены пружинами 13 и 14 соответственно,всасывающий 15 и нагнетательный 16коллекторы. Датчик 7 давления в рабо чей камере 5 может быть смонтированв крышке 17 фиг. 2) или может бытьрасположен в любом ином, удобном длямонтажа месте головки 9, ограничивающим рабочую камеру 5.Система диагностики включает прибор для анализа сигналов датчиковдавления 7.и положения 8, выполненныйв виде микропроцессорной системы 18 счасами, шинами и накопителем 19, позволяющим хранить определенное коли 40чество инФормации, например характеристические значения калибровки насосов 4 и 6, которые подключены к микрокалькулятору 3. Элементы 20 подключения являются соединительными элементами на многоточечных последовательных шинах данных. Датчики давления 7и положения 8 соединены с микропроцессорной системой 18 при помощи согласующих элементов 21 и 22 соответствен.50но, как это показано на блок-схеме,изображенной на фиг, 3.Бесконтактный датчик 8 положенияФиксирует момент прохождения мимодатчика какой-либо отметки, нанесен 5ной непосредственно на рабочем органе или на элементе его механическогопривода, при этом вид отметки выбирают в зависимости от типа датчика,Предпочтителл ым вариантом отметки является стал .е кольцо 23, закрепленное на плунжере 10, применяемоев комплексе с индуктивным датчиком. Однако может быть использован оптическии датчик, контролирующии прохождение метки, нанесенной на плунжере10, или датчик, выпслненный с использованием эФФекта Холла, с отметкой в виде магнита. Отметка может быть нанесена на любом элементе привода рабочего органа, например, на одном из венцов зубчатых колес и т.п. в зависимости от типа привода.Система диагностики работает следующим образом.На Фиг. 4 изображены три Функциональные временные кривые. Кривая 21показывает изменение выходного сигнала датчика перемещения, измеряющегоположение затвора нагнетательного кла.пана 12. Иаксимум кривой 21 соответ- ствует контакту затвора клапана 12 с седлом - клапан закрыт. Когда кривая 21 начинает убывать, это означает, что затвор клапана 12 удаляется отседла и перекачиваемая среда из рабочей камеры 5 плунжером 10 вытесняется в нагнетательный коллектор 16.Зная момент нахождения плунжера 10 в положении нижней мертвой точки, и мо" мент, когда затвор клапана 12 отрывается от седла, можно рассчитать геометрический объем, вытесняемый плунжером 10 между этими моментами. Кривая 22 показывает изменение сигнала датчика 7 давления в рабочей камере 5, которое соответствует наблюдаемому положению затвора нагнетательногоклапана 12. Кривая 23 является производной по времени от кривой 22 и, сог.ласно изобретению, позволяет использовать датчик 7 давления вместо датцика перемещения, контролирующего положение затвора нагнетательного клапана 12 относительно его седла. Иаксимум кривой 23 точно соответствует момент полного открытия клапана 12. Это свойство используется в логических схемах микрокалькулятора 3 для определения момента открытия клапана 1, иг одя из Формы сигнала датчика7 г я 1 ения в рабочей камере 5. Аналогич1;.разом рассчитывается момент за,:он я нагнетательного клапана 12,Изобретение предусматривает, чтодля определечия момента открытия155654 ных закрытия нагнетательного клапана 12можно использовать сигналы двух датчиков 7 давления, один из которых устанавливается в рабочей камере 5, а второй - в нагнетательном .коллекторе 16,однако это требует применения достаточно точных датчиков давления длявозможности их сравнения. Использование алгоритмов корреляции позволяеткорректировать и сравнивать в истин"ном масштабе времени сигналы этихдатчиков, даже если они не имеют хороших характеристик по точности, однако использование этих алгоритмовможет быть слишком длительным по отношению к требованиям истинного масштаба времени,В некоторых случаях изменениеобъемного КПД насосов по отношению к 20их рабочим скоростям и расчету КПДмикрокалькулятором 3 происходит медленно, в этом случае можно подключатьнесколько насосов к одному и тому жемикрокалькулятору 3, который рассчитывает объемный КПД каждого насоса поочереди и использует величину объемного КПД,хранящуюся в накопителе 19,для расчета так часто, как это требуется, например в каждую секунду,З 0объемную подачу каждого насоса, исходя из его рабочей скорости и этойпредполагаемой в качестве постояннойвеличины объемного КПД после предшествующего расчета.На фиг. 5 показана запись сигналов24 и 25 двух датчиков 7 давления, размещенных в двух различных рабочих ка"мерах 5. Кривая сигнала 24 показывает,что датчик 7 давления расположен в ра бочей камере 5, имеющей исправный нагнетательный клапан 12, а кривая сигнала 25 показывает, что датчик 7 давле"ния расположен в рабочей камере 5,нагнетательный клапан 12 которой имеетповреждение, например потеря герметичности, в этом случае имеет место утечка из нагнетательного коллектора 16 всторону рабочей камеры 5 при закрытом,клапане. Вертикальные штрихи на кривых 24 и 25 показывают моменты прохождения соответствующих меток перед датчиком 8 перемещения. Давление во всасывающем коллекторе 15 больше, чемдавление в нагнетательном коллекторе16. Изобретение основывается на томнаблюдении, что кривая 24 показывает,что давление в рабочей камере 5 с поврежденным клапаном 12 не повышается 7 6перед проходом метки на плунжере 10 перед Датчиком 8 перемещения,Аналогичные наблюдения могут быть сделаны для диагностики повреждений всасывающих клапанов 11 или поломки пружин 13 и 14. Эти наблюдения используются соответствующим математическим обеспечением микрокалькулятора 3. При работе системы диагностики микропроцессорная система 18 выполняет программу, обеспечивающую решение следующих задач:инициализацию микропроцессорной системы после подачи напряжения на устройство;сбор данных от датчиков давления 7 и перемещения 8;расчет моментов открытия и закрытия нагнетательных клапанов 12 каждой рабочей камеры 5;анализ сигналов датчиков 8 перемещения;расчет фактических объемов, впускаемых в рабочую камеру 5 и вытесняемых из нее;расчет объемного КПД каждого насо" са;расчет объемной подачи и рабочего объема каждого насоса;передача информации на шину данвыполнение тест-программ или специальных программ для калибровки, ввод в постоянный накопитель или передача определенных параметров,На Фиг, 6 показана индикаторная панель пульта системы диагностики, на которой можно иметь визуальное отоб" ражение рабочих дефектов с указанием на конкретную рабочую камеру и конкретный клапан. Формула изобретения Система диагностики работы объем" ного насоса с клапанным распределением, включающая электрические датчи" ки давления и положения, связанные с прибором для анализа сигналов датчиков, причем датчики давления установлены по меньшей мере в одной рабочей камере насоса и его нагнетательном коллекторе, а датчик положения " в приводной части насоса, связанной с его рабочим органом, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей сис"темы путем обеспечения постоянногоконтроля за рабочим состоянием насосас учетом изменений условий перекацивания и определения текущего значенияобьемного КПД, прибор для анализа сигналов датчиков выполнен в виде микропроцессорной системы с часами и накопителем, а электрические датчики5 соединены с этой системой при помощи согласующих элементов.