RO109373B1 - Dispozitiv automat, electrohidraulic, de maximizare a randamentului pompelor axiale - Google Patents

Abstract

Invenția se referă la un dispozitiv electrohidraulic, destinat să maximizeze randamentul pompelor axiale reglabile într-un domeniu larg de funcționare. Dispozitivul este alcătuit din două traductoare dinamice de presiune (TPA; TPR), pe admisie și refulare, un sumator algebric (S), care realizează diferența celor două semnale de la traductoare, un traductor de debit (TD), pentru debitul refulat, o rețea neurală (RN), care primește pe intrări semnalele electrice, corespunzătoare debitului și sarcinii pompei și, pe baza aproximării dependenței unghiului de poziționare a palelor, în funcție de sarcină și de debitul refulant, dependență învățată în urma unor experimentări prealabile, furnizează la ieșire un semnal electric corespunzător unghiului optim de reglare a palelor, un convertor electrohidraulic (CEH) și un servomotor hidraulic (SR), care acționează asupra palelor, aducându-le în poziția de atac corespunzătoare randamentului maxim.

Description

Invenția se referă la un dispozitiv electrohidraulic, destinat să maximizeze randamentul pompelor axiale reglabile într-un domeniu larg de funcționare.

în scopul extinderii domeniului de funcționare al pompelor axiale cu pale rotorice reglabile, este cunoscut un dispozitiv de reglare manuală a unghiului de atac al palelor rotorice reglabile care pot fi rotite și fixate la diferite unghiuri, cu ajutorul unor șuruburi de fixare.

Acest dispozitiv prezintă următoarele dezavantaje:

- reglarea se face manual prin încercări;

- necesită scoaterea din funcțiune a pompei.

Se mai cunoaște, de asemenea, un dispozitiv de comandă electrohidraulic pentru mașini hidraulice, ce cuprinde un controler pe bază de microprocesor, cu memorie internă, în care sunt înregistrate, în prealabil, câteva programe, selectabile de la distanță, și niște senzori (de poziție, de presiune, la ieșirea pompei și de viteză unghiulară a axului de rotație) care furnizează informații microprocesorului pe baza cărora acesta furnizează semnale de comandă pentru reglarea pompei.

Dispozitivul automat electrohidraulic de maximizare a randamentului pompelor axiale reglabile, înlătură dezavantajele menționate prin aceea că este alcătuit din două traductoare dinamice de presiune care măsoară presiunea, unul pe aspirație celălalt pe refulare, și o convertesc în semnal electric, un sumator algebric care realizează diferența celor două semnale de la traductoare, un traductor de debit care furnizează un semnal electric proporțional cu debitul refulat, o rețea neutră implementată într-un circuit integrat VLSI, în sine cunoscut, care primește pe intrări semnalele electrice corespunzătoare debitului și sarcinii pompei și, pe baza aproximării dependenței unghiului de poziționare a palelor în funcție de sarcină și de debitul refulat, dependență învățată în urma unor experimentări prealabile, furnizează la ieșire un semnal electric corespunzător unghiului optim de reglare a palelor, un convertor electrohidraulic care convertește semnalul furnizat la ieșirea rețelei neutrale într-un semnal hidrualic și un servomotor hidraulic, inclus în aceeași carcasă cu pompa, care primește la intrare semnalul de la ieșirea convertorului și acționează asupra palelor, aducându-le în poziția de atac corespunzătoare randamentului maxim.

Dispozitivul propus conduce la o funcționare a pompei axiale reglabile la valori ale randamentului hidraulic apropiate de cel maxim, pentru un domeniu relativ larg de valori ale sarcinii (înălțimii de pompare) și ale debitului refulat.

Prin utilizarea lui se extinde foarte mult domeniul în care mașina hidraulică poate fi exploatată economic.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției în legătură cu figura, care reprezintă schema bloc a dispozitivului.

Domeniul optim D de funcționare a unei pompe axiale reglabile [2] reprezintă mulțimea tripletelor sarcină, debit, unghi de rotație al palelor rotorice, (H; Q; a), adică domeniul punctelor de funcționare, pentru care randamentul hidraulic η se abate foarte puțin și se găsește în vecinătatea celui maxim.

D°^ = {(H, Q, α)| η = η™, n = const}, pompa fiind antrenată la turație n constantă.

Rezultă că în interiorul domeniului optim de funcționare D^op,un, mașina hidraulică poate fi exploatată în condiții foarte economice. Condițiile de exploatare impun deseori funcționarea pompei la valori diverse ale sarcinii și debitului. Este, deci, convenabil și necesar ca domeniul de funcționare să fie extins, ceea ce își propune dispozitivul, conform invenției, pentru cazul pompelor axiale reglabile.

în figură, pompa axială cu pale reglabile, în sine cunoscută, este reprezentată prin blocul PAR. Două traductoare dinamice de presiune TPA și TPR măsoară presiunea pe aspirație și respectiv pe refulare și o convertesc în semnale electrice a căror diferență este realizată pe cale electrică de un sumator algerbirc S; această operație are ca rezultat cunoșterea în fiecare moment a sarcinii H a pompei (H = p_t - pj. Un traductor de debit furnisează în fiecare moment un semnal electric, Q proporțional cu debitul refulat. Mărimile electrice corespunzătoare debitului și sarcinii pompei, notate prin Q și H, constituie mărimile de intrare într-un circuit integrat VLSI [5] în care s-a implementat o rețea neutră RN de aproximare [4] a dependenței unghiului de poziționare a palelor rotorice ale pompei funcție de sarcina H și debitul refulat Q, pe care le prelucrează și furnizează la ieșire un semnal ce conține informația asupra unghiului a la care trebuie rotite palele rotorice pentru ca pompa să funcționeze la randament maxim în tot domeniul de funcționare.

Un convertor electrohidraulic CEH convertește semnalul electric în unul hidraulic, iar un servomotor hidraulic SR acționează palele rotorice, aducându-le la poziția corespunzătoare unghiului de atac a care corespunde randamentului maxim.

Servomotorul SR este plasat în interiorul carcasei pompei axiale reglabile întro soluție constructivă cunoscută, de exemplu ca cea de la turbinele Kaplan sau bulb [3].

Procesul de învățare a dependenței, dată de o funcție de două variabile independente, de către circuitul integrat cu rețea neuronală de regularizare RN, descris în [4], se desfășoară după cum urmează: se aplică pe intrări perechi de valori x_i5 y_; și pe ieșire valorile z, corespunzătoare, pentru toate tripletele (x_i5 y_is z) disponibile care aparțin suprafeței z=f(x, y).

Proprietățile RN, după [4] sunt unele foarte convenabile:

1. se realizează cea mai bună aproximare posibilă a funcției z = f(x, y);

2. funcția z = f(x, y) poate fi oricât de neliniară și totuși ea poate fi învățată;

3. aproximarea realizată este optimală, în sensul că rețeaua neutrală, nu numai că, interpolează perfect acolo unde se dispune de puncte care se știe că aparțin suprafeței z = f(x, y), dar nici nu oscilează acolo unde eventual nu se dispune de date suficiente.

Dependența a — φ (H, Q) a unghiului de rotație al palelor rotorice funcție de sarcina pompei și de debitul refulat se poate stabili numai experimental.

în general, experimentele uzuale, realizate pentru pompe, se rezumă la cele necesare pentru deducerea caracteristicilor de funcționare:

P(Q) H = H(Q) η =η (Q)

Pentru stabilirea dependenței de care este nevoie, conform invenției, este necesară realizarea unor experimentări ceva mai extinse, asemănătoare cu cele care se fac uzual pentru trasarea topogramelor turbinelor hidraulice cu pale reglabile [3].

Pentru că în exploatare pompa este antrenată la turație constată, experimentările trebuie efectuate numai la n = constant.

în principiu, rezultatele măsurătorilor pot fi reprezentate grafic sau ca mulțime de cuadruplete:

D = (H, Q, a, η), unde notațiile H, Q, a, η au semnificațiile de mai sus.

Prin definiție, domeniul optim de funcționar este:

D = {(H, Q, a) | η - η n = const}

Selectând din mulțimea D cuadrupletele pentru care η — η max, obținem tripletele (H, Q, a) care constituie reprezentarea funcției de două variabile a = φ (H, Q) care este implementată în rețeaua neutrală RN.

Claims (4)

1. Revendicări

   1. Dispozitiv automat, electrohidraulic, de maximizare a randamentului pompelor axiale reglabile, caracterizat prin aceea că este alcătuit din două traductoare dinamice de presiune (TPA și TPR) care măsoară presiunea pe aspirație, respectiv refulare, și o convertesc în semnal electric, un sumator algebric (S) care realizează diferența celor două semnale de la traductoare, un traductor de debit care furnizează un semnal electric proporțional cu debitul refulat (Q), o rețea neutră (RN) implementată într-un circuit integrat VLSI, în sine cunoscut, care primește pe intrări semnalele electrice corespunzătoare debitului și sarcinii pompei și, pe baza aproximării dependenței unghiului (a) de poziționare a palelor în funcție de sarcină (H) și de debitul refulant, (Q) dependență învățată în urma unor experimentări prealabile, furnizează la ieșire un semnal electric corespunzător unghiului optim (a ^opUm) de reglare a palelor, un convertor electrohidraulic (CEH) care convertește semnalul furnizat Ia ieșirea rețelei neutrale într-un semnal hidrualic și un servomotor hidraulic, (SR) inclus în aceeași carcasă cu pompa, care primește la intrare semnalul de la ieșirea convertorului și acționează asupra palelor aducându-le în poziția de atac (a ^corespunzătoare randamentului (η) maxim.
2. 2. Dispozitiv, ca la revendicarea 1, caracterizat prin aceea ca învățarea dependenței unghiului optim de reglare a palelor rotorice ale pompei axiale reglabile, funcție de sarcina și debitul pompei, se face prin experimentări la turație constată în timpul cărora se determină cuadrupletele sarcină, debit, unghi de rotație a palelor, randament
3. 5 (H, Q, a, j/) și se selectează tripletele sarcină, debit, unghi de rotație (H, Q, a) pentru care randamentul (ij) este maxim, tripletele constituind o reprezentare a funcției unghi de poziționare de variabile sarcină (H) și debit
4. 10 (Q), (« = Φ (H, Q)) implementată pe rețeaua neutrală (RN)