Диссертация (1025868), страница 13
Текст из файла (страница 13)
4.1. Вариант адаптивной системы регулированияРазработанныйпневматическуюэкспериментальныйсистемусстендрасположеннымипредставляетпараллельноизсебярабочимиучастками с самодействующими клапанами с магнитами аналогично АСРП[131,132].Экспериментальныеисследованиямногоконтурной104пневматической системы проводились на стенде, представляющем собойзакольцованную многоконтурную систему с выходом воздуха в атмосферу.Пневматическая схема созданного стенда, представлена на Рис. 4.2.Экспериментальный стенд состоит из трех рабочих участков. Накаждом рабочем участке установлен двухпозиционный клапан с постоянныммагнитом.
В соответствии с количеством рабочих участков стенд имеет трирежима работы: с тремя, с двумя и с одним открытыми клапанами. Впроцессеэкспериментальногоисследованиябылиопределеныгидравлические характеристики рабочих участков и изучены все три режимаработы системы.Набор измеряемых в ходе экспериментальных исследований величинпозволяет определить потери давления, коэффициенты гидравлическогосопротивления рабочих участков с клапанами и расходные характеристикивсей системы в широком диапазоне изменения давления, а такжетемпературу воздуха на входе и выходе из ПС.Рис. 4.2.
Пневматическая схема экспериментального стендаТ1÷Т2 − датчики температуры; М1÷М2 − образцовые манометры;Д1÷Д6 − датчики давления; К1÷К3 − рабочие участки с клапанами;В1÷В8 − вентили; Р1 − расходомер воздуха; РС − ресивер105Чертеж рабочего участка с клапаном представлен на Рис. 4.3.Конструкция рабочего участка экспериментального стенда представляетсобой трубу с установленным в ее проточной части клапаном с запорнымэлементом,удерживающимсявоткрытомположенииспомощьюпостоянного магнита. Конструкция рабочего участка позволяет производитьсмену магнита, варьируя тем самым его коэрцитивную силу, действующуюна шаровой затвор.
Соединение рабочего участка с остальными элементамираздающей и собирающей магистралей производилось посредством гибкихшлангов, что позволяет уменьшить пульсации давления.Рис. 4.3. Рабочий участок с клапаномОсновным элементом рабочего участка (Рис. 4.3) является нормальнооткрытый двухпозиционный клапан прямого действия со сферическимзапорным элементом с постоянным магнитом. Клапан (Рис. 4.4а) состоит изкрышки 1, седла 2 и запорного элемента 3, в качестве которого служит шарикиз магнитного материала.
Под воздействием постоянного магнита 4(Рис. 4.4, б), вставленного в крышку клапана, запорный элемент прижимаетсяк крышке клапана. В этом положении шарика проточная часть свободна иклапан открыт. При превышении перепада давления на поверхности106запорного элемента над коэрцитивной силой постоянного магнита шарикотрывается от крышки клапана и прижимается к седлу. Клапан закрыт, идвижение газа через рабочий участок прекращается.а)б)Рис 4.4.
Устройство клапана: а) трехмерная модель клапана; б) крышкаклапана с набором сменных магнитов; 1 – седло клапана; 2 – крышкаклапана; 3 – запорный элемент; 4 – сменные магнитыЭкспериментальный стенд представляет систему из трех параллельнорасположенныхрабочихучастковсдвухпозиционнымиклапанами.Последовательные гидравлические сопротивления на раздающей магистраливыполнены в виде вентилей В3 – В5, позволяющих регулировать этотпараметр в широком диапазоне. Для возможности работы с определеннымрабочим участком стенда или исключения его из работы системы, заклапаномимеютсяопределенныйвентилирабочийВ6 – В8,участок.Даннаяперекрывающиепотоксистема являетсяступенчатого регулирования расхода с активными элементами.черезсистемой107Воздух в проточную часть экспериментальной установки подается и изресивера (РС на Рис.
4.2), соединенного с винтовым компрессором.Во время экспериментального исследования одновременно снимаютсяпоказания по девяти параметрам –давление до и после каждого рабочегоучастка, температура на входе и выходе из установки и общий расход навыходе из экспериментального участка. При этом дополнительно с помощьюобразцовых манометров контролируется давление на входе и выходе, а такжеизмеряется температура окружающей среды.Расход воздуха измеряется при помощи термоанимометрическогорасходомера воздуха PF2A_H производства компании SMC. Характеристикирасходомера представлены в Таблице 4.1. Расходомер установлен навыходном участке с малыми возмущениями потока (на расстоянии свыше 20гидравлических диаметров выше по течению от источников возмущения).Статическое давление на рабочем участке экспериментального стендаизмерялось с помощью шести датчиков давления MLH200PSL01A фирмыHoneywell с погрешностью менее 250 Па.
Температура воздуха на входе ивыходе, а также температура окружающей среды измерялись аналоговымидатчиками (термопреобразователями) серии КТY11-5 (T1÷Т2) фирмыNXP Semiconductor.Характеристикидатчиковдавлениятермопреобразователей представлены в Таблицах 4.2 и 4.3 соответственно.и108Таблица 4.1Характеристики расходомера PF2A_HВнешний видПараметрЗначениеРабочий газСухой воздух4,1∙ 10-3÷3Диапазон измеряемого расхода, м /с100,8∙10-3Минимальная единица измерений, м3/с10Рабочая температура жидкости, С0 ÷ 50Время реакции, с≤1Метод работы датчикатемпературныйДопустимое рабочее давление, МПа2,25Таблица 4.2.Характеристики датчиков давленияВнешний видПараметрMLH200PSL01AИзмеряемое давлениеАбсолютноеРабочая средаСухой и влажный газы, топливоМаксимальное рабочеедавление, атм13,6Точность, % от макс.0,25Время реакции, мс≤2,0Диапазон рабочихтемператур, °C-40…+125Таблица 4.3.Характеристики термопреобразователя сопротивленияВнешний видПараметрЗначениеРабочая температура, оС-55 ÷ 150Точность, % от 25оС± 1,3Тип датчикаТермо-резистор109Воздух из ресивера подается на вход экспериментального стенда.
Дляисключения вибрационных воздействия на результаты экспериментальныхисследований рабочие участки были установлены на специальное жесткозапозиционированное основание, исключающее их перемещение и поворот,обеспечивающие жесткость конструкции, и исключающие воздействиепульсаций давлений на трубопроводы.Рабочей средой в экспериментальном стенде является газ (воздух).Величина давления на входе контролируется с помощью вентиля В2. Воздухиз ресивера подается на вход, а его выход организован в атмосферу. Такимобразом, общий перепад давления в системе определяется только давлениемна входе.Всепроводятсяизмеренияпараметровавтоматическис(давление,помощьюобработкиэксперимента,управляемой(ноутбука)ввремениреальномприрасходсистемысиавтоматизированнойперсональногопомощитемпература)компьютераспециализированнойпрограммы, предназначенной для регистрации, визуализации и обработкианалоговых сигналов, записанных с помощью измерительных модулейаналогово-цифрового преобразователя (АЦП).
Опрос каждого датчикаизмерительной аппаратуры происходит с частотой до 20 кГц, позволяющейисключить высокочастотные помехи.Внешний вид экспериментального стенда с датчиками, подключеннымив соответствии с пневматической схемой (Рис. 4.2), представлен на Рис. 4.5.110а)б)Рис. 4.5. Внешний вид экспериментального стенда:а) вид спереди; б) вид сзадиПринципиальнаясхемапрограммно-аппаратногокомплексаизмерительной системы стенда, реализованной на базе АЦП E14-140А111производства компании L-CARD, представлена на Рис. 4.6. Аналоговыйсигнал, поступающий с датчиков давления Д1÷Д6, расхода Р1 и температурыТ1÷Т2, обрабатывается АЦП и после преобразования поступает наперсональный компьютер (ноутбук).Рис.
4.6. Принципиальная схема измерительной аппаратуры:1 − датчики давления; 2 − расходомер воздуха; 3 − датчики температурыОбработка данных на компьютере происходит в среде LGraph2разработкикомпанииООО"Л Кард"[133].Позавершениюэкспериментальных исследований данные сохраняются в файлах в текстовомформате *.txt. Интерфейс программной оболочки LGraph2 представлен наРис. 4.7. Окончательная обработка данных проводилась с помощью ПО MSExcel.112Рис. 4.7. Интерфейс программной измерительной оболочки LGraph24.2.
Методика проведения экспериментальных исследованийЭкспериментальное исследование состоит из двух частей: определениегидравлических характеристик рабочего участка и исследование режимовработы всей системы. Экспериментальные зависимости расхода от перепададавления рабочих участков были получены для каждого рабочего участка. Наэкспериментальном стенде былиизученырасходные характеристикисистемы для трех режимов работы: с тремя, с двумя и с одним открытымиклапанами рабочих участков.В крышки клапанов устанавливаются постоянные магниты. Дляпроведениясерийэкспериментовсединичнымрабочимучасткомперекрывались два из трех вентилей В6 – В8, а также отключалисьсоответствующие этим участкам датчики давления Д1 – Д6.
Положениевентилей В3 – В5 выставлялись таким образом, чтобы на всех трех режимахклапана срабатывали при заданном расходе.113Выводыдатчиковподключеныканалогово-цифровомупреобразователю, который при помощи последовательного порта соединен сперсональным компьютером. Персональный компьютер находится в рабочемсостоянии. Запускается программа опроса датчиков и обработки данных.УстанавливаетсяразделосуществлятьсязаписьнажесткомдискеполученныхвПК,вкоторыйрезультатебудетпроведенияэкспериментального исследования данных, и задается имя файла данных.ПроизводитсятарировкадатчиковД1÷Д6относительноэталонногоатмосферного давления, определяемого манометром.Включается компрессор, нагнетается давление в ресивер.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
