一種柴油機(jī)凸輪轉(zhuǎn)子泵防止氣蝕的方法及控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種柴油機(jī)凸輪轉(zhuǎn)子泵防止氣蝕的方法及控制裝置，是通過實(shí)時(shí)檢測(cè)大氣壓力Pa，然后經(jīng)過安全補(bǔ)償設(shè)定Sx修正得出控制基準(zhǔn)?？刂苹鶞?zhǔn)與水泵入口Ps的吸入壓力比較運(yùn)算得出差值Px，將該變量Px通過PID控制器，產(chǎn)生調(diào)節(jié)控制量Kx，Kx作為柴油機(jī)的油門控制量自動(dòng)調(diào)整設(shè)備的轉(zhuǎn)速。柴油機(jī)變速導(dǎo)致水泵的流量/流速/吸入壓力的變化，水泵吸入壓力Ps傳感器則連續(xù)反饋該變化的信號(hào)至PID控制器，PID控制器閉環(huán)控制柴油機(jī)水泵組以最佳的轉(zhuǎn)速/流量運(yùn)行。該方法不但有效避免氣蝕的現(xiàn)象發(fā)生，而且能自適應(yīng)許用吸程，滿足了應(yīng)急場(chǎng)合的快速與安全救援。
【專利說明】一種柴油機(jī)凸輪轉(zhuǎn)子泵防止氣蝕的方法及控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)拖動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)子泵用于應(yīng)急搶險(xiǎn)的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]自動(dòng)控制裝置已廣泛用于柴油機(jī)水泵機(jī)組。發(fā)明專利ZL03114007.6公開了一種柴油機(jī)水泵流量檢測(cè)和防止超載的方法及其裝置，所述方法是用儀器測(cè)出柴油機(jī)水泵的轉(zhuǎn)速及水泵出口的揚(yáng)程兩個(gè)參數(shù)，并將這兩個(gè)參數(shù)傳送到控制計(jì)算機(jī)，控制計(jì)算機(jī)根據(jù)這兩個(gè)參數(shù)計(jì)算出柴油機(jī)水泵的實(shí)時(shí)流量，并判斷其是否超載，該發(fā)明測(cè)量精度高、準(zhǔn)確預(yù)警、適用范圍廣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、安裝方便、成本低，可廣泛應(yīng)用于普通低價(jià)的柴油機(jī)水泵及其他供水系統(tǒng)的計(jì)量及保護(hù)。發(fā)明專利ZL200910062200.9公開了一種柴油機(jī)水泵機(jī)組綜合控制與保護(hù)裝置及控制與保護(hù)方法，其適用于應(yīng)急/消防柴油機(jī)水泵機(jī)組的綜合控制與保護(hù)。該裝置包括核心運(yùn)算單元、信號(hào)輸出單元、信號(hào)輸入及處理單元以及通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換單元；第一單片機(jī)與柴油機(jī)、上位機(jī)、液晶顯示屏聯(lián)接；第一單片機(jī)與第二單片機(jī)聯(lián)接。該發(fā)明控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確度、精確度高、及時(shí)控制報(bào)警的應(yīng)急處理能力強(qiáng)，成本低，性價(jià)比高，體積?。贿€具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)；控制與保護(hù)方法能及時(shí)對(duì)機(jī)組運(yùn)行過程中發(fā)生的各種故障及時(shí)、準(zhǔn)確判斷和報(bào)警、實(shí)施自動(dòng)精確控制，控制程序合理、簡(jiǎn)便、可靠。實(shí)用新型專利ZL201220446129.1公開了一種柴油機(jī)泵組，包括外殼、柴油機(jī)、水泵、安裝在所述外殼上的車輪及用于檢測(cè)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的速度檢測(cè)器；所述水泵及柴油機(jī)均設(shè)于所述外殼內(nèi)，所述柴油機(jī)的輸出軸安裝所述水泵；所述水泵包括進(jìn)水硬管及出水硬管，所述進(jìn)水硬管及出水硬管均穿過所述外殼延伸至外 殼體外；所述速度檢測(cè)器與外接控制器電連接。通過速度檢測(cè)器檢測(cè)水泵的轉(zhuǎn)速，并在水泵負(fù)荷最大的時(shí)候向外接控制器反饋一報(bào)警信號(hào)，外接控制器控制調(diào)速器來調(diào)節(jié)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，保證在水泵轉(zhuǎn)速安全范圍內(nèi)維護(hù)柴油機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速可控。
[0003]凸輪轉(zhuǎn)子泵由于自吸性能優(yōu)異，流道可通過氣體、油污、砂石、纏繞物等各種雜物而適用于農(nóng)用排澇、抗旱與城市應(yīng)急排污。采用柴油機(jī)拖動(dòng)的凸輪轉(zhuǎn)子泵的移動(dòng)泵組由于效率高、流量大、使用靈活而在應(yīng)急搶險(xiǎn)與救援領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
[0004]然而凸輪轉(zhuǎn)子泵具有下面的特點(diǎn)(見后面的附圖、公式與代號(hào)):
1.凸輪轉(zhuǎn)子泵是容積泵，可以通過改變水泵的轉(zhuǎn)速而線性改變水泵的流量從而改變水泵進(jìn)口的流速見圖2的Q/n曲線；
2.移動(dòng)的搶險(xiǎn)設(shè)備與固定設(shè)備最大的區(qū)別:固定設(shè)備的/^、久是定值，設(shè)計(jì)可充分考慮乙的最大變化而選擇&可以滿足某流量而又確保設(shè)備安全的一個(gè)定值。而移動(dòng)的搶險(xiǎn)設(shè)備若采用固定的&，則效率降低并存在設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)；
3.移動(dòng)設(shè)備，特別是搶險(xiǎn)設(shè)備，操作者首先想到的是如何以設(shè)備的最大流量盡快排險(xiǎn)，所以如果設(shè)備允許用戶改變轉(zhuǎn)速，則有可能讓設(shè)備以最高允許的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。倘若/^、hs、Zs條件良好且發(fā)動(dòng)機(jī)的功率余量充足，則設(shè)備能以最大的流量工作。但工作一段時(shí)間有可能水位下降而乙升高，如仍運(yùn)行較高的轉(zhuǎn)速/流量/流速可使慫而發(fā)生氣蝕。此時(shí)，若馬上降速，減低流量/流速至及《.?>/~，氣蝕也就可避免了。但現(xiàn)場(chǎng)操作的往往是非專業(yè)的工程師，靠人為判斷實(shí)施調(diào)速，實(shí)現(xiàn)設(shè)備最佳慫_稍大于八的速度控制流量/流速控制)是不具可操作性。
[0005]4.以圖2的柴油機(jī)凸輪轉(zhuǎn)子泵為例，其轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍是25(T800rpm，有三倍多的流量調(diào)節(jié)范圍。但設(shè)備生產(chǎn)廠家首先是為了保證設(shè)備的安全，而將其設(shè)備的轉(zhuǎn)速固定在一個(gè)安全而又保守的1000m3/h、600r/min工作點(diǎn)上。當(dāng)用戶要求較高的吸程，就設(shè)計(jì)降低設(shè)備的轉(zhuǎn)速相應(yīng)減少流量。若需求較大的流量，則提高轉(zhuǎn)速而減少許用吸程。這樣的設(shè)計(jì)，如果用戶自己隨意改變了規(guī)定的使用條件，氣蝕就不可避免地發(fā)生了(雖然轉(zhuǎn)子泵的抗氣蝕性能比離心泵優(yōu)異，但仍然會(huì)發(fā)生密封及轉(zhuǎn)子損壞)。
[0006]根據(jù)上述的幾個(gè)特點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的柴油機(jī)凸輪轉(zhuǎn)子泵，廠家嚴(yán)格要求用戶時(shí)刻關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)被抽的水位變化并及時(shí)調(diào)整泵組的吸高。但當(dāng)設(shè)備是用于搶險(xiǎn)救災(zāi)，那么用戶的關(guān)注重點(diǎn)是如何快速排險(xiǎn)，而往往忽略了設(shè)備的安全，所以難免發(fā)生設(shè)備事故。另外設(shè)備出廠時(shí)已經(jīng)鎖定了該設(shè)備的額定工況點(diǎn)，如圖2曲線上的Λ點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。因此當(dāng)水位較高而吸程短時(shí)并不能充分利用設(shè)備最大至1350m3的潛力加大流量排水、而水位下降低至額定工況的“極限點(diǎn)”(其“極限點(diǎn)”是要靠人為觀察水泵的出水量突然減少、設(shè)備的震動(dòng)與噪聲增加后才發(fā)現(xiàn)。實(shí)際上水泵因氣蝕而增加的震動(dòng)與噪聲，相比柴油機(jī)的運(yùn)行噪聲與產(chǎn)生的震動(dòng)量值較大而并不明顯)，此時(shí)，險(xiǎn)情可能還沒有排除，而機(jī)組就必須馬上退出運(yùn)行。另外一些在沿海地區(qū)生產(chǎn)，出廠試驗(yàn)合格的產(chǎn)品，當(dāng)被應(yīng)急拉到高海拔地區(qū)使用，由于設(shè)備沒有大氣壓力慫的自適應(yīng)能力，往往不能正常運(yùn)行而耽誤救援。
[0007]當(dāng)今，隨著社會(huì)文明的發(fā)展與全民抗災(zāi)、減災(zāi)意識(shí)的提高，應(yīng)急搶險(xiǎn)設(shè)備的需求不斷增加，從而成就了應(yīng)急救援裝備行業(yè)的高速發(fā)展。但如何能使應(yīng)急搶險(xiǎn)用的柴油機(jī)凸輪轉(zhuǎn)子泵得到安全與高效的運(yùn)用:既能滿足大流量快速排水，又能讓設(shè)備持久安全運(yùn)行？已成為業(yè)內(nèi)迫切解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種柴油機(jī)凸輪轉(zhuǎn)子泵防止氣蝕的方法。該方法可以使移動(dòng)柴油機(jī)凸輪轉(zhuǎn)子泵，實(shí)現(xiàn)設(shè)備最佳及-稍大于八的速度/流量控制，如圖2的設(shè)備在可用的速度范圍內(nèi)自動(dòng)適應(yīng)最佳的工作點(diǎn)，不但滿足低吸程時(shí)大流量工作，高吸程時(shí)小流量運(yùn)行。而當(dāng)吸程接近最大極限時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)入怠速運(yùn)行。
[0009]本發(fā)明還提供一種柴油機(jī)凸輪轉(zhuǎn)子泵防止氣蝕的控制裝置。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種柴油機(jī)凸輪轉(zhuǎn)子泵防止氣蝕的方法，其特征在于通過實(shí)時(shí)檢測(cè)大氣壓力慫，然后經(jīng)過安全補(bǔ)償設(shè)定值5；修正得出控制基準(zhǔn)，控制基準(zhǔn)與水泵入口的吸入壓力夂比較運(yùn)算得出差值匕，將該變量A通過控制器，產(chǎn)生調(diào)節(jié)控制量作為柴油機(jī)的油門控制量自動(dòng)調(diào)整設(shè)備的轉(zhuǎn)速，柴油機(jī)變速運(yùn)行導(dǎo)致水泵的流量/流速/吸入壓力的變化，水泵吸入壓力傳感器則連續(xù)反饋吸入壓力Ps至控制器，控制器閉環(huán)控制柴油機(jī)水泵組以凸輪轉(zhuǎn)子泵不產(chǎn)生氣蝕的最大轉(zhuǎn)速/流量運(yùn)行。 [0011]所述柴油機(jī)是通用可變速控制的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，所述凸輪轉(zhuǎn)子泵是通用容積式凸輪轉(zhuǎn)子泵，所述控制器是通用PID調(diào)節(jié)控制器或其它控制器。
[0012]一種柴油機(jī)凸輪轉(zhuǎn)子泵防止氣蝕的控制裝置，凸輪轉(zhuǎn)子泵由柴油機(jī)提供動(dòng)力，其特征在于:包括控制器、大氣壓力傳感器以及水泵吸入壓力傳感器，大氣壓力傳感器和水泵吸入壓力傳感器均與控制器電連接，水泵吸入壓力傳感器設(shè)置于凸輪轉(zhuǎn)子泵的入口，控制器根據(jù)大氣壓力傳感器得到的大氣壓力A以及水泵吸入壓力傳感器得到的吸入壓力慫得到柴油機(jī)的油門控制量尤，油門控制量尤用于自動(dòng)調(diào)整柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而防止凸輪轉(zhuǎn)子泵氣蝕。
[0013]進(jìn)一步的，所述控制裝置還包括安全補(bǔ)償設(shè)定裝置，安全補(bǔ)償設(shè)定裝置用于設(shè)定安全補(bǔ)償設(shè)定值X，安全補(bǔ)償設(shè)定裝置與控制器電連接，油門控制量尤還與安全補(bǔ)償設(shè)定值5；相關(guān)聯(lián)。
[0014]泵的原理簡(jiǎn)述如下:泵必須能造成足夠低的吸入壓力慫，其值由吸入條件所決定。它主要取決于吸入液面壓力/^、吸高乙、吸入流速^和管路阻力久。
【權(quán)利要求】
1.一種柴油機(jī)凸輪轉(zhuǎn)子泵防止氣蝕的方法，其特征在于通過實(shí)時(shí)檢測(cè)大氣壓力A，然后經(jīng)過安全補(bǔ)償設(shè)定值5；修正得出控制基準(zhǔn)，控制基準(zhǔn)與水泵入口的吸入壓力夂比較運(yùn)算得出差值Λ.，將該變量通過控制器，產(chǎn)生調(diào)節(jié)控制量作為柴油機(jī)的油門控制量自動(dòng)調(diào)整設(shè)備的轉(zhuǎn)速，柴油機(jī)變速運(yùn)行導(dǎo)致水泵的流量/流速/吸入壓力的變化，水泵吸入壓力傳感器則連續(xù)反饋吸入壓力慫至控制器，控制器閉環(huán)控制柴油機(jī)水泵組以凸輪轉(zhuǎn)子泵不產(chǎn)生氣蝕的最大轉(zhuǎn)速/流量運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述柴油機(jī)凸輪轉(zhuǎn)子泵防止氣蝕的方法，其特征在于:柴油機(jī)是通用可變速控制的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)凸輪轉(zhuǎn)子泵防止氣蝕的方法，其特征在于:凸輪轉(zhuǎn)子泵是通用容積式凸輪轉(zhuǎn)子泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)凸輪轉(zhuǎn)子泵防止氣蝕的方法，其特征在于:控制器是通用PID調(diào)節(jié)控制器。
5.一種柴油機(jī)凸輪轉(zhuǎn)子泵防止氣蝕的控制裝置，凸輪轉(zhuǎn)子泵由柴油機(jī)提供動(dòng)力，其特征在于:包括控制器、大氣壓力傳感器以及水泵吸入壓力傳感器，大氣壓力傳感器和水泵吸入壓力傳感器均與控制器電連接，水泵吸入壓力傳感器設(shè)置于凸輪轉(zhuǎn)子泵的入口，控制器根據(jù)大氣壓力傳感器得到的大氣壓力慫以及水泵吸入壓力傳感器得到的吸入壓力及得到柴油機(jī)的油門控制量尤，油門控制量尤用于自動(dòng)調(diào)整柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而防止凸輪轉(zhuǎn)子泵氣蝕。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制裝置，其特征在于還包括安全補(bǔ)償設(shè)定裝置，安全補(bǔ)償設(shè)定裝置用于設(shè)定安全補(bǔ)償設(shè)定值X，安全補(bǔ)償設(shè)定裝置與控制器電連接，油門控制量Zr還與安全補(bǔ)償設(shè)定值X相關(guān)聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制裝置，其特征在于:控制器是通用PID調(diào)節(jié)控制器。
【文檔編號(hào)】F02B63/06GK104005866SQ201410259468
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】鄭建偉, 鄭浩, 鄭全 申請(qǐng)人:廣州三業(yè)科技有限公司