CN103236218B

CN103236218B - 动力机械调节与测试实验系统及调节、测试方法

Info

Publication number: CN103236218B
Application number: CN201310147485.2A
Authority: CN
Inventors: 李建英; 王岩伟; 杨田野; 毛志勇; 闫更慧; 吴李刚
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2033-04-25
Also published as: CN103236218A

Abstract

动力机械调节与测试实验系统及调节、测试方法。机械传动性能综合测试实验，通过测试常见机械传动装置在传递运动与动力过程中的参数曲线，加深对常见机械传动性能的认识和理解。目前，使用的动力机械调节与测试实验存在调节困难、测量不精确的缺点。本发明的组成包括：气源装置（1），所述的气源装置与过滤器（2）连接，所述的过滤器与减压阀（3）连接，所述的减压阀与比例流量阀（4）连接，所述的比例流量阀分别与计算机（5）、动力涡轮（6）连接，所述的动力涡轮的轴与发电机（7）连接，所述的发电机分别与耗电设备（8）、开关（9）连接。本发明用于动力机械调节与测试实验。

Description

动力机械调节与测试实验系统及调节、测试方法

技术领域：

本发明涉及一种动力机械调节与测试实验系统及调节、测试方法。

背景技术：

机械传动性能综合测试实验，实验目的：1. 通过测试常见机械传动装置（如带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动等）在传递运动与动力过程中的参数曲线(速度曲线、转矩曲线、传动比曲线、功率曲线及效率曲线等),加深对常见机械传动性能的认识和理解；2.通过测试由常见机械传动组成的不同传动系统的参数曲线，掌握机械传动合理布置的基本要求；3. 通过实验认识智能化机械传动性能综合测试实验系统的工作原理，掌握计算机辅助实验的新方法, 培养进行设计性实验与创新性实验的能力。目前，使用的动力机械调节与测试实验存在调节困难、测量不精确的缺点。

现有技术中主要是设计计算存在的问题导致气源和运转设备之间不匹配，当所采用的气源的出气量开到最大时也很难使轴的转速达到设计要求的转速值。

现有设备采用的涡轮是从别的设备上拆卸下来利用的，和实验台的要求有很大的差距，而且是铸铁的，不具有视觉上的通透性。

现有设备中没有压力传感器和温度传感器，不能实时在线的检测工作气体的压力和温度，也不能向计算机传输该项数据，从而不能对温度和压力参数做出在线实时控制调整。

发明内容：

本发明的目的是提供一种动力机械调节与测试实验系统及调节、测试方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种动力机械调节与测试实验系统，其组成包括：气源装置，所述的气源装置与过滤器连接，所述的过滤器与减压阀连接，所述的减压阀与比例流量阀连接，所述的比例流量阀分别与计算机、动力涡轮连接，所述的动力涡轮的轴与发电机连接，所述的发电机分别与耗电设备、开关连接。

所述的动力机械调节与测试实验系统，所述的减压阀与所述的比例流量阀之间安装有压力表、压力传感器、温度传感器，所述的压力传感器、所述的温度传感器分别通过A/D转换器A与所述的计算机连接，所述的计算机通过D/A转换器与所述的比例流量阀连接。

所述的动力机械调节与测试实验系统，所述的动力涡轮轴上安装有转轴阻尼调节装置、转速传感器，所述的转速传感器通过A/D转换器B与所述的计算机连接。

一种动力机械调节与测试实验系统的调节、测试方法，该方法包括：气源装置产生的压力空气经过滤器、减压阀和比例流量阀以后进入动力使其转动，所述的涡轮的轴与发电机连接，所述的发电机产生的电能被耗电设备所消耗；计算机采集所述的涡轮转速作为控制器调节转速的反馈信息；所述的减压阀和所述的比例流量阀之间管路的压力和温度信息分别通过压力传感器、温度传感器，送入所述的计算机用于监控系统运行状态；为模拟大的涡轮载荷，在所述的涡轮轴上设置转轴阻尼调节装置。

有益效果：

1. 本发明要是精确设计计算了涡轮转速达到实验要求时的需气量和气源能够达到的供气量，使得气源和运转设备之间做到较佳的匹配，使得气源的出气量在额定工况下就能很好的使轴的转速达到设计要求的转速值。

2. 本发明采用的涡轮是采用高强度有机玻璃加工组装而成的，不仅强度高达到了实验要求，而且其透明性好可以使学生能够很好的看到涡轮壳体里面的叶片及轴的旋转情况，视觉观察效果上对实验效果和学生观察实验都很有好处。

3. 本发明在气体的过流通道上安装了高灵敏度的压力传感器和温度传感器，可以实时在线的检测工作气体的压力和温度，进而向计算机传输该项数据，从而可以对温度和压力参数做出在线实时控制调整，使得实验功能更加完备和丰富。

4. 本发明的使用转轴阻尼调节装置可以根据需要的阻尼力来调整阻尼油的注入量，达到预期的阻尼效果，以避免涡轮转轴的冲击力过大，而造成其他架构损坏。

5. 本发明能够深入理解动力机械转速调节与控制系统的工作原理和工作特性，并掌握各种不同控制结构和控制参数对调节系统性能的影响规律。实验系统控制系统部分在必要的系统边界内具有足够的开放程度，在保证系统能正常运行的前提下提供给学生尽可能大的发挥空间，提高课程教学效果。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种动力机械调节与测试实验系统，其组成包括：气源装置1，所述的气源装置与过滤器2连接，所述的过滤器与减压阀3连接，所述的减压阀与比例流量阀4连接，所述的比例流量阀分别与计算机5、动力涡轮6连接，所述的动力涡轮的轴与发电机7连接，所述的发电机分别与耗电设备8、开关9连接。

实施例2：

根据实施例1所述的动力机械调节与测试实验系统，所述的减压阀与所述的比例流量阀之间安装有压力表10、压力传感器11、温度传感器12，所述的压力传感器、所述的温度传感器分别通过A/D转换器A，件号：13与所述的计算机连接，所述的计算机通过D/A转换器14与所述的比例流量阀连接。

实施例3：

根据实施例1或2所述的动力机械调节与测试实验系统，所述的动力涡轮轴上安装有转轴阻尼调节装置15、转速传感器16，所述的转速传感器通过A/D转换器B，件号：17与所述的计算机连接。

实施例4：

实施例5：

上述的动力机械调节与测试实验系统的调节、测试方法，在实验过程中的气源设备在满足性能要求的前提下尽量采用风泵方案，但最终方案由乙方确定。

1、实验内容：

（1）对照电厂汽轮机组转速调节系统实例，认识本实验系统的对应部件，将实际部件与调节系统相关元件一一对应，了解其具体作用。

（2）在空负荷工况下（涡轮转轴阻尼装置断开），采用不同的控制策略，观察调节系统的控制精度。

（3）改变涡轮负载，观察系统的调节能力，记录调节系统工作前后的转速值，推算出调节系统的不等率。

（4）记录控制前后涡轮两个稳定转速之间的调节过程所消耗的时间，给出调节系统的时间常数和灵敏度特性，记录整个调节过程中的转速变化规律，分析调节系统的超调量特性。

（5）通过改变控制环节与控制器参数进而改变控制策略，比较不同调节方法的优劣，用详细的性能特性给出具体判断依据，总结出各种控制环节的优缺点。

（6）通过涡轮轴阻尼装置给涡轮提供较大的冲击载荷，测试调节系统的稳定性，并给出不同调节方法的稳定性定性结论。

2、实验目的：

（1）增强学生对转速调节系统的感性认识；

（2）加深学生对转速调节系统的工作原理的理解；

（3）使学生对不同的控制策略（环节）的特点有进一步的认识；

（4）结合课程特点，让学生掌握简单控制系统（环节）的设计方法。

实施例6：

上述的动力机械调节与测试实验系统的调节、测试方法，软件开发：合系统规模和功能要求，本方案采用Simulink构建系统转速控制器，通过MATLAB开发供学生操作用的图形用户界面。在操作界面可以修改控制器结构和控制器相关参数并显示动力涡轮的目标转速和当前转速、气体压力和气体温度等系统状态信息。本方案预先设置好若干典型控制结构，如开环控制方式、P控制、PI控制、PID控制等，学生在一定的限制条件下也可通过Simulink自行设计控制器。

Claims

1.一种动力机械调节与测试实验系统，其组成包括：气源装置，其特征是：所述的气源装置与过滤器连接，所述的过滤器与减压阀连接，所述的减压阀与比例流量阀连接，所述的比例流量阀分别与计算机、动力涡轮连接，所述的动力涡轮的轴与发电机连接，所述的发电机分别与耗电设备、开关连接；

所述的减压阀与所述的比例流量阀之间安装有压力表、压力传感器、温度传感器，所述的压力传感器、所述的温度传感器分别通过A/D 转换器A 与所述的计算机连接，所述的计算机通过D/A 转换器与所述的比例流量阀连接；

所述的动力涡轮的轴上安装有转轴阻尼调节装置、转速传感器，所述的转速传感器通过A/D 转换器B 与所述的计算机连接；采用的动力涡轮是采用高强度有机玻璃加工组装而成的。

2.一种基于权利要求1的动力机械调节与测试实验系统的调节、测试方法，其特征是：该方法包括：气源装置产生的压力空气经过滤器、减压阀和比例流量阀以后进入动力涡轮使其转动，所述的发电机产生的电能被耗电设备所消耗；计算机采集所述的动力涡轮转速作为控制器调节转速的反馈信息；所述的减压阀和所述的比例流量阀之间管路的压力和温度信息分别通过压力传感器、温度传感器送入所述的计算机用于监控系统运行状态；为模拟大的动力涡轮载荷，在所述的动力涡轮的轴上设置转轴阻尼调节装置。