無級自由調速柴油發動機-離心泵組合的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種無級自由調速柴油發動機-離屯、累組合，屬于流體機械領域和自 動化控制領域。
【背景技術】
[0002] 離屯、累在是人類使用最廣泛的一種機械，在航空航天、軍事作戰、航海工程、石化 及給排水等各個方面都有很廣泛的應用。離屯、累是利用葉輪旋轉而使得水發生離屯、運動來 工作的，其工作原理為：當液體通過葉輪進入殼體W后，由于蝸形殼體的流道逐漸擴大，液 體的流速逐漸隨著降小，部分動能轉化為靜壓能，于是液體W較高的壓強排出殼體，與此同 時葉輪中屯、由于液體甩出而形成真空，而液面處的壓強比進口高，于是液體在大氣壓下連 續不斷進入葉輪，再不斷地排出。
[0003] 普通離屯、累，若吸入液面在葉輪之下，啟動時應該預先灌水，很不方便。同時，為了 在累內存住液體，吸入管進口需要預先安裝底閥，累在工作時底閥造成很大的水力損失。普 通自吸離屯、累，累底座多采用鑄鐵，動力采用電機，累組笨重且不便于移動。
[0004] 高原情況下，大氣壓力減小，然而離屯、累的進口壓力減小容易導致累的汽蝕現象 發生，對累造成損傷。所W高原工況對離屯、累的運行要求很苛刻，能在高原實現累組不汽蝕 是保證整個累組能長期穩定運行的關鍵。 陽〇化]離屯、累一般由柴油發動機提供動力，轉速是累組的核屯、工作參數。累在每一個工 況下運行時，柴油發動機都會有一個轉速與之相匹配，只要轉速確定，累組的其他工作參數 就會確定，運樣累組可W更高效的工作。但是當外負載發生變化時，柴油發動機的輸出扭 矩會發生變化，轉速也相應地發生變化，會引起柴油發動機出現失速、悶車和耗油增加的情 況，并且柴油發動機的轉速直接決定著累組能否在要求的轉速點正常工作。因此，保持柴油 發動機轉速的穩定性是非常重要的。當工況發生變化，需要改變系統工作性能參數時，就需 要改變其工作轉速，然而普通柴油發動機的轉速出廠前是設定好的，依靠調節油口開度調 節柴油發動機轉速，有=個標定轉速，啟動怠速、額定工作轉速、最高轉速，它的轉速變化是 跳躍式的，中間狀態不穩定，對設備的沖擊較大，但是運個調節過程不穩定且無法精確的調 節轉速變化，除了運=個工作轉速外無法控制其他轉速，也不能實現無級調速，因而為了保 證累組的多工況運行，就必須設計柴油發動機無級自由調速模塊，運也是需要攻克的難點 及關鍵點。
[0006] 參見圖2,柴油發動機原有調速原理是根據調速手柄位置不同來調節調速彈黃回 復力的大小并有不同的飛鍵離屯、力與其達到平衡的原理實現控制轉速；當調速手柄往調速 彈黃預緊力加大方向轉動時，齒條往大油量方向移動，油量增加，轉速上升，飛鍵的離屯、力 隨之增加，當離屯、力與調速彈黃拉力平衡時，柴油發動機轉速穩定在目標轉速，當調速彈黃 預緊力變小時，柴油發動機轉速下降可在目標轉速附近，離屯、力與調速彈黃拉力平衡；從而 達到調速的目的。 陽007]停油電磁鐵有兩個位置，吸合和自由狀態，當通電時，電磁鐵吸合，電磁鐵導桿與 停車手柄脫離，不影響調速器的工作，當斷電時，電磁鐵導桿在其內部彈黃力作用下伸出， 作用在停車手柄上，將停車手柄推到停車位置，即可使油累斷油，柴油發動機停止運轉。
[0008] 因此，柴油發動機原有的調節過程不穩定且無法精確的調節轉速變化，不能實現 無級調速。
【發明內容】
[0009] 本發明目的是提供一種無級自由調速柴油發動機-離屯、累組合，可滿足累組恒轉 速、恒壓力、恒流量=種工作模式的要求。 陽010] 本發明的技術解決方案是：
[0011] 一種無級自由調速柴油發動機-離屯、累組合，包括離屯、累、柴油發動機、控制系 統、整體底座；所述柴油發動機包括油累；其特殊之處是，所述柴油發動機通過托架和主軸 與離屯、累相連，安放在整體底座上；所述控制系統包括轉速傳感器、可編程控制器、電子調 速器和油口執行器；所述油口執行器為柴油發動機的機械調速器，并且，所述機械調速器的 調速手柄位于額定轉速位置且固定不動，所述機械調速器的斷油電磁閥為比例式電磁閥， 所述機械調速器的停車手柄位于停車位置時所述電子調速器恰好位于零位；所述轉速傳感 器從柴油發動機采集轉速信號并送入可編程控制器；所述可編程控制器根據轉速信號輸出 轉速調節信號；所述電子調速器將轉速調節信號轉換成與轉速調節信號成比例的電流信號 并送入油口執行器的比例式電磁閥。
[0012] 上述離屯、累包括殼體、誘導輪、葉輪、與殼體入水口相通的S型進水彎管、與殼體 出水口相通的儲液室、設置在殼體內用于聯通S型進水彎管和儲液室的氣液分離室，所述 葉輪設置在氣液分離室內，所述氣液分離室和儲液室之間的側壁上設置有液體回流孔。
[0013] 上述控制系統還包括入口壓力變送器、出口壓力變送器、1#過濾出口壓力變送器、 2#過濾出口壓力變送器、1#流量計和2#流量計；所述入口壓力變送器和出口壓力變送器分 別安裝在離屯、累的入水口處和出水口處；所述1#過濾出口壓力變送器、1#流量計、2#過濾 出口壓力變送器和2#流量計分別安裝在柴油機的1#過濾器和2#過濾器的出口處；所述入 口壓力變送器、出口壓力變送器、1#過濾出口壓力變送器、2#過濾出口壓力變送器、1#流量 計和2#流量計輸出的壓力信號和流量信號分別送入可編程控制器。
[0014] 上述可編程控制器可W根據轉速信號通過PID控制算法輸出轉速調節信號；上述 可編程控制器還可W根據轉速信號、壓力信號和流量信號通過PID控制算法分別輸出轉速 調節信號、壓力調節信號和流量調節信號；
[0015] 所述PID控制算法表達式為：
[0016],MF二《護 *￡(/)十及-J*巧7)丄 *尸; iS
[0017] 式中：MV是輸出值；Kp是比例增益；E(t)是偏差值；PV是測定值；SV是目標值；KD 是微分增益；PV(t)S是PV(t)的微分值；Ki是積分增益；是E(t)的積分值。 陽〇1引本發明的優點：
[0019] 1、本發明無級自由調速柴油發動機-離屯、累組合，用來輸送水或者油等介質，不 受電力、高原工況等限制，可W廣泛用于軍事作戰、野外活動等，大大提高了野外活動的機 動性。
[0020] 2、本發明采用了電子油口驅動機構，由于驅動機構由電信號控制，控制信號可W 由手動旋鈕或者觸摸屏轉速設定兩種方式輸入，輸入的控制信號使驅動機構運動，使得柴 油發動機油口開度發生變化，從而通過控制柴油發動機燃油輸送油量控制控制柴油發動機 轉速，使其能夠在怠速與最高轉速之間無級調節，可實現恒壓供油。為了使柴油發動機在任 意轉速能夠穩定運行，本發明控制系統的電子調速器為內環控制，內環控制又分為電流控 制環和轉速控制環，可對轉速粗調，使轉速穩定在一個范圍內；車載控制器為外環控制，可 對轉速細調，使轉速穩定在設定值上。因此，在每個工況下無論負載怎樣變化，都能保證柴 油發動機的轉速恒定，可W使柴油發動機穩定運行在1100~3600轉/分的任何一個轉速 點上，運樣就實現了柴油發動機的轉速準確、穩定、連續的無級調速功能，解決了柴油發動 機轉速跳躍式變化、中間狀態不穩定的，對設備沖擊較大的問題。該系統可W實現，
[0021] 3、由于累組的一個額定工作轉速對應該累組的一組額定工作壓力和流量。本發明 在電子無級調速的基礎上，采用了 =閉環恒轉速控制方案，由轉速傳感器、可編程控制器、 電子調速器、油口執行器等組成，通過精準的連續的調節轉速W及壓力傳感器和流量傳感 器的反饋信號，實現了累組的恒轉速、恒壓力和恒流量=種工況穩定工作模式，擴寬了累組 的工作范圍和工作狀態。
[0022] 4、本發明無級自由調速柴油發動機-離屯、累組合的底座，采用便于移動和搬運的 手抬式整體底座，使得累發明具備了較高的機動性能。
[0023] 5、本發明的離屯、累采用自吸離屯、累結構，殼體設計有S型的進水彎管，同時設計 有儲液室。運樣就可W在本次輸送完介質W后可W在累中儲藏一部分介質，使得下次啟 動時無需倒灌，無需底閥，更加快速的吸上介質，經短時間累的運轉就可W吸上液體正常工 作，實現累組的自吸要求，增加野外活動的便捷性。殼體還設計有氣液分離室和液體回流 孔，在累啟動W后，由于葉輪的旋轉作用，吸入管路的空氣和液體充分混合，并被排到氣液 分離室，氣液分離室上部的氣體排出，下部的液體通過回流孔重新回到葉輪，和吸入管路的 氣體混合，直到把吸入管路和累中的氣體完全排出完成自吸，正常工作。
[0024] 6、本發明在累的葉輪前加誘導輪，可W產生揚程，提高累進口的壓力提高累的抗 汽蝕性能。同時，離屯、累加裝誘導輪，可減小累的汽蝕余量，使得累組的抗汽蝕性能大幅提 高，即使在海拔5000m的高原累組也可W安全運行。
[00巧]7、本發明可監測柴油發動機累組工作（如機油壓力、機油溫度、柴油發動機工作 轉速、供油油箱油位、累組出入口壓力、累組工作流量）及系統工作（如儲液罐介質儲量、過 濾器工作狀態、介質使用量等）參數性能。對系統中柴油發動機超速、飛車、機油欠缺、機油 溫度過高、儲罐液位過高/低、過濾器堵塞等故障報警和保護，并將各類控制參數、報警信 號通過總線輸出，W便于中央控制室遠傳集中控制。
【附圖說明】
[00%] 圖1是本發明離屯、累和柴油發動機結構示意圖；
[0027] 圖2是現有柴油發動機機械式油口控制系統結構示意圖；
[0028] 圖3是本發明柴油發動機無級自由調速式油口控制系統結構示意圖；
[0029] 圖4是本發明柴油發動機無級電子調速系統原理框圖；
[0030] 圖5是本發明柴油發動機轉速控制系統原理；
[0031]圖6是本發明柴油發動機控制系統流程圖；