Способ определения первичных параметров режима работы машины циклического действия и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) 111) 5 6 01 1 3/26ЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпо изОБРетениям и ОткРытияПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) 1. Авторское свидетельство СССРйг 1229614, кл. б 01 1 3/26, 1984.2, Патент СШАМ 4584654, кл. О 01 3/26,1986. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРВИЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА РАБОТЫ МАШИНЫ ЦИКЛИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) Использование: определение первичных параметров режима работы машин цикИзобретение относится к области определения первичных параметров машины циклического действия и может быть использовано при испытаниях на стендах или в процессе эксплуатации в различных областях промышленности,Известен способ определения КПД насоса (а.с, СССР М. 1101585 А, 6 01 1 3/26), по которому путем прокачки рабочего тела через насос, измерения давления и температуры. на входе и выходе из насоса часть рабочего тела после выхода из насоса дросселируют по давлению на входе, а температуру на выхоДе из насоса определяют в дросселированном потоке и по измеренным параметрам вычисляют КПД,Данный способ не обеспечивает требуемой точности определения КПД, так как не компенсирует погрешность, вызванную авлического действия при диагностических испытаниях, Сущность изобретения: по одному из регистрируемых выходных сигналов датчиков первичных параметров измеряют период а втоколебаний, а величину первичных параметров определяют интегрированием их текущих значений в течение времени, кратного периоду автоколебаний. Устройство для реализации способа содержит датчики 1-4 первичнь 1 х параметров, блок 5 ключей, интеграторы 6-9, пиковые детекторы 10, 11, блок 12 вычисления средней величины, блок 13 вычисления среднеквадратичного отклонения, блок 14 вычисления относительной величины отклонения, компараторы 15, 16, блок 17 выделения переменной составляющей, 1 Д- триггер 18 и вычислительный блок 19, 2 с, и. ф-лы, 2 ил. токолебательными процессами во время работы оборудования под нагрузкой.Известен также способ определения КПД редуктора (11, заключающийся в измерении крутящего момента на приводе редуктора и его нагружателе, где в качестве привода и нагружателя используют гидросистему, Причем сначала измеряют крутящие моменты на приводе и нагружателе по величине давления в напорных линиях гидросистемы при работе образцового редуктора, после чего измеряют также параметры при работе испытуемого редуктора, а КПД определяют по математической зависимости.Однако данный способ требует образцового оборудования, механической замены оборудования и также не учитывает влияние автоколебаний гидросистемы на точность измерения параметров.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению являются способ и система контроля эффективности трубопроводной системы 2.Система для транспортировки текуцего материала содержит распределительную магистраль и ряд насосных станций, которые расположены вдоль магистрали на расстоянии друг от друга и обеспечивают движение материала. На каждой станции имеется несколько насосов, подключенных к магистрали, и соответствующее число двигателей, выходные валы которых соединены насосами и управляют их работой, При контроле рабочего состояния системы на каждой одновременно определяют входные параметры, к которым относятся скорости вращения двигателей, их выходные моменты и величины мощностей, потребляемых двигателей. По указанным параметрам вычисляют выходную мощность каждого двигателя и КПД, определяемый через величины входной и выходной мощностей. Полуценные коэффициенты сравнивают между собой, выбирая двигатель, работающий с максимальной эффективностью, Результат отображается на индикаторе,Однако этот способ и система не обеспечивают высокой точности определения КПД из-за отсутствия автоматической компенсации погрешности определения КПД, вызванной возникающими в магистрали транспортировки текучего материала автоколебаниями, и отсутствия автоматического разделени.-: переходного и установившего" ся режимов при измерении параметров.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту устройством для реализации предлагаемого способа является устройство для регистрации режимов работы двигателя (а.с. СССР М 1420396, кл, 6 013/24), содержащее генератор, датчик хода рейки топливного насоса высокого давления, датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя, блок управления и матричный блок счетчиков. Для повышения точности регистрации путем дифференциации установившегося в неустановившегося режимов работы устройство дополнительно снабжено четырьмя пиковыми детекторами, двумя блоками вычисления средней величины, двумя блоками вычисления среднеквадратического отклонения, двумя блоками вычисления относительной величины отклонения, двумя блоками ключей, счетчиком времени работы на неустановившемся режиме, элементами 2 ИЛИ,2 И,ЗИ и двумя элемента НЕ. В данном устройстве при измерении параметров исключается режим работы двигателя в неустановившемся режиме,Данное устройство также не обеспечивает достаточной точности регистрации измеряемых параметров, так как не устраняетпогрешность определения КПД машин, ра 5 ботающих в автоколебательном режиме, вустановившемся состоянии.Целью изобретения является повышение точности определения первичных параметров машины циклического действия,10 работающей в автоколебательном режимепод нагрузкой, за счет повышения точностиизмерения выходных сигналов.Цель достигается тем, что, регистрируявыходные сигналы соответствующих датци 15 ков, по которым определяют велицины первичных параметров, дополнительно поодному из регистрируемых выходных сигналов измеряют период автоколебаний, а величину первичных параметров определяют20 интегрированием из текущих значений в течение времени, кратного периоду автокалебаний.Интегрирование значений измеряемыхсигналов и определение по этим значениям25 первичных параметров машины циклического действия широко известны. Практически при любом измерении проводитсяинтегрирование регистрируемого сигнала втечение времени измерения сигнала, Одна 30 ко автоматическое определение периодаатоколебаний в системе определения первичных параметров машины циклическогодействия и одновременное интегрированиевсех измеряемых параметров за время,35 кратное периоду автоколебаний, неизвестны,Регистрирование выходных сигналов всоответствии с указан нымл выше отличительными признаками позволяет повысить тоц 40 ность определенля первичных параметровмашины циклического действия. Положитель.ный эффект при этом обеспечивается следующим образом.Конструкция машины циклического45 действия, наличие разлиций в обьемах внутренних цилиндров и конечная жесткость соединительных рукавов, по которымтранспортируется рабочее тело, вызываютколебания в системе определения первич 50 ных параметров машины циклического действия. Поскольку причины возникновенияколебаний не определяются режимами работы машин, а колебания присутствуют влюбых режимах работы, то колебания в ус 55 тановившимся режиме работы являются автоколебательными.Автоколебаниям подвержены все выходные сигналы, необходимые для определения первичных параметров, причем онимогу иметь разлицнуа амплитуду, но их5 10 15 О-триггер и интеграторы по числу измеряемых параметров, датчики которых через соответствующие ключи блока ключей подключены к информационным входам соответствующих интеграторов, установочные входы которых подключены к установочному входу О-триггера, выход которого подключен к управляющему входу блока ключей и к Р-входу О-триггера, счетный вход которого подключен к выходу второго компаратора и к вторым входам пиковых детекторов, первые входы которых через блок выделения переменной составляющей подключены к входу второго компаратора,Применение интеграторов с установочными входами широко известно (а.с. М 1444709, кл. С 05 В 11/30 и др), Неизвестным является использование интеграторов для одновременного интегрирования регистрируемых сигналов в течение автоматически определяемого времени. Неизвестны связи интеграторов с другими объектами заявляемого устройства, а также связи и взаимосвязи других обьектов,Широко известно применение О-триггера в счетном режиме, но его связи с другими обьектами заявляемого устройства неизвестны,Таким образом, указанные отличительные признаки заявляемого устройства являются существенными и обеспечивают повышение точности определения первичных параметров машины циклического действия за счет реализации нового, неизвестного ранее, способа.На фиг. 1 представлен пример устройства для реализации заявляемого способа; на фиг. 2 - временные диаграммы.Устройство содержит датчики 1-4 входных-выходных параметров, блок 5 ключей, интеграторы 6-9, два пиковых детектора 10 и 11, блок 12 вычисления средней величины, блок 13 вычисления среднеквадратичного отклонения, блок 14 вычисления относительной величины отклонения, два компаратора 15 и 16, блок 17 выделения переменной составляющей, О-триггер 18 и вычислительный блок 19,Устройство работает следующим образом,На выходах датчиков 1, 2, 3, 4 формируются сигналы, пропорциональные значениям измеряемым входных-выходных параметров. Эти сигналы поступают нэ соответствующие входы блока 5 ключей, контакты которого нормально разомкнуты, Сигнал 31 с выхода одного из датчиков (например, 1) поступает на входы пиковых де 20 25 30 35 40 45 50 55 текторов 10, 11 и на вход блока 17 выделения переменной составляющей,Поскольку при определении первичныхпараметров машины циклического действия всегда присутствуют автоколебания регистрируемых выходных сигналов, на выходе блока 17 выделения переменной составляющей всегда присутствует гармонический сигнал 32(фиг. 2) ЛП з 1 п (ат), где ЛП - амплитуда колебания измеряемого сигнала. Сигнал Я 2 поступает на вход компаратора 16, порог срабатывания которого установлен равным нулевому потенциалу, Такое выключение компаратора позволяет формировать на его выходе сигнал Яз в виде прямоугольных импульсов с периодом - Т = 2 л/Ю,Сигнал Бз поступает на управляющие входы пиковых детекторов 10 и 11, которые срабатывают по переднему фронту управляющего импульса и запоминают соответственно максимальное и минимальное значения входного сигнала за время, равное периоду колебаний гидроприводэ,Сигналы с выхода пиковых детекторов 10 и 11 поступают на блок 12 вычисления средней величины, который вычисляет среднее значение сигнала с датчика 1 зэ период колебаний, На один вход блока 13 вычисления среднеквадратичного отклонения поступает сигнал с выхода блока 12, а на другой - с выхода пикового детектора 10, Сигнал с выхода блока 13 вычисления среднеквадратичного отклонения, пропорциональный среднеквадратическому отклонению одного из определяемых параметров, поступает на один из входов блока 14 вычисления относительной величины отклонения. на второй вход которого поступает сигнал от блока 12 вычисления средней величины, В результате нэ выходе блока 14 вычисления относительной величины отклонения формируется сигнал, равный отношению среднеквадратического отклонения измеряемого сигнала к его средней величине, Этот сигнал поступает на вход компараторэ 15, который срабатывает при снижении сигнала до величины заданного значения, определяемого требуемой точностью фиксации установившегося режима работы гидропривода, Таким образом, наличие сигнала на выходе компараторэ 15 соответствует установившемуся состоянию гидропривода,Импульсы периодом Т с выхода компаратора 16 поступают на счетный вход О- триггера 18, который за счет установки его в счетный режим формирует на своем выходе импульсы периодом 2 Т и скважностью, равной единице. При этом длительность положительного потенциала сигнала 54 на вы 1760399 10ложительного потенциала сигнала 54 на выходе триггера 18 равна Т. Положительным потенциалом этого сигнала замыкаются ключи блока 5 ключей и происходит интегрирование сигналов с датчлков 1, 2, 3, 4 5 интеграторами 6, 7, 8, 9 (см, фиг, 2 Я 5), Интегрирование длится время Т, так как только на это время замыкаются ключи блока 5, В результате интегрирования на емкостях интеграторов 6, 7, 8, 9 накапливается потен циал, соответствующий интегральным значениям определяемых параметров;) =,/ П) с 31+,/ ЛП; Яи (ит+ ) дт, 15где П - определяемые параметры;1 - число определяемых параметров.Задним фронтом сигнала с инверсного выхода О-триггера 18, который поступает 20 также на первый управляющий вход вьчислительного блока, размыкаются ключи блока 5 и одновременна вызывается подпрограмма обработки прерывания в вычислительном блоке 19. Эта подпрограмма 25 через АЦП вычислительного блока 19 вводит в свою память интегральные значения регистрируемых сигналов и после ввода формирует на управляющем выходе вычисллтельного блока 19 сигнал Яб на ус тановку в исходное нулевое состояние интеграторов 6, 7, 8, 9 и О-тригера 18.В вычислительном блоке 19 по второму управляющему входу аналлзируется сигнал компаратора 15, указывающий на устано вившееся состояние гидропривода, при отсутствии которого интегральные значения определяемых параметров, хранящиеся в памяти вычислительного блока 19, игнорируются, а процесс интегрирования повторя ется. Наличие сигнала с компаратора 15 соответствует установившемуся состоянию гидропривода, и в вычислительном блоке 19 проводятся вычисления первичных параметров машины циклического действия по 45 интегральным значениям регистрируемых выходных сигналов.Интегрирование измеряемых за период колебания сигналов уменьшает погрешность их определения Ь вызванную автоколебани ями гидропривода, так как при Т = 2 л/атЛ=ЬП;3; зп(о+р) бт =О.При определении первичных парамет ров машин циклического действия возможно использование интегральных значений регистрируемых сигналов, так как при равенстве времени интегрирования и постоянстве измеряемьх сигналов в установившемся режиме о 1 ношение равных по числу интегральных значений регистрируемых сигналов равно отношению самих сигналов, т,е. п,н п,й . пюо1 П 2СГМ 7 тПц ,Н П 1 П,о о "оУсловие к .-=) выполняется практическивсегда, поскольку величина г являетсябезразмерной.На значение выражения (4), вычисляемого в блоке 19, не влияет погрешность измерения регистрируемых сигналов,вызванная автоколебаниями гидроприводапри определении первичных параметровмашины циклического действия, что и обеспечивает положительный эффект заявляемого устройства для реализации способа -повышение точности определения первичных параметров машины циклического действия,Устройство может быть выполнено насовременной элементной базе. В качестведатчиков 1, 2, 3, 4 измеряемых сигналовмогут использоваться серийно выпускаемые датчики типа "САПФИР", МПЭ, Ф 575 идр. Блок 5 ключей мажет реализовыватьсяна микросхеме КР 590 КН 4, интеграторы 6, 7,8, 9 - на операционных усилителях типаКР 544 УД 1, а компараторы 15 и 16 - на микросхеме К 554 САЗ, В качестве блока 17 выделения переменной составляющей можетприменяться емкость определенного номинала, а вычислительный блок 19 может реализовываться на вычислительномкомплексе "Искра 1256", который имеет модуль аналогового входа и дискретные каналы Ввода-вывода, Э-триггером 18 можетявляться микросхема К 155 ТМ 2,Элементы 10, 11, 12, 13 и 14 полностьюсоответствуют аналогичным элементам устройства-прототипа и реализуются на аналоговых микроэлементах средней степениинтеграции. Пиковые детекторы 10 и 11, вчастности, могут быть выполнены в соответствии со схемой, предлагаемой журналом Впомощь радиолюбителю. вып. 97, 1987, с.59, блок 12 вычисления средней величины -на операционном усилителе КР 544 УД 1, аблок 13 вычисления среднеквадратическогоотклонения и блок 14 вычисления относительной величины отклонения - на набореоперационных усилителей или специализированных интегральных микросхемах 140серии.Формула изобретения1, Способ определения первичных параметров режима работы машины циклического действия, заключающийся в том, что регистрируют выходные сигналы соответствующих датчиков, по которым определяют величины первичных параметров, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения 5 точности определения первичных параметров автоколебательного режима работы машины, дополни. тельно по одному из регистрируемых выходных сигналов измеряют период автоколебаний, а величину 10 первичных параметров определяют интегрированием их текущих значений в течение времени, кратного периоду автоколебаний.2. Устройство для определения первичных параметров режима работы машины 15 циклического действия, содержащее датчики первичных параметров, блок ключей, блок вычисления средней величины, блок вычисления среднеквадратичного отклонения, блок вычисления относительной вели чины отклонения, два компаратора и два пиковых детектора, первые входы которых подключены к одному из датчиков первичных параметров, вторые входы соединены между собой, а выходы пиковых детекторов 25 подключены к соответствующим входам блока вычисления средней величины, выход которого подключен к первому входу блока вычисления среднеквадратичного отклонения и первому входу блока вычисления относительной величины отклонения, выход которого подключен к входу первого компаратора, а второй вход - к выходу блока вычисления среднеквадратичного отклонения, второй вход которого подключен к выходу одного из пиковых детекторов, о т л и- ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности определения первичных параметров автоколебательного режима работы машины, в него введены блок выделения переменной составляющей, Д-триггер и интегратор по числу измеряемых параметров, датчики которых через соответствующие ключи блока ключей подключены к информационным входам соответствующих интеграторов, установочные входы которых подключены к установочному входу Д-триггера, выход которого подключен к управляющему входу блока ключей и Д-входу Д-триггера, счетный вход которого подключен к выходу второго компаратора и вторым входам пиковых детекторов, первые входы которых через блок выделения переменной составляющей подключены к входу второго компаратора.1760399 6 8 чоюю у 9 Корректор И Редакт Заказ 3181 Тираж Подписное БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4(5венно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 10 ои оставит ехред М ь Ю.ТронМоргентал