无级自由调速柴油发动机-离心泵组合的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种无级自由调速柴油发动机-离屯、累组合，属于流体机械领域和自 动化控制领域。
【背景技术】
[0002] 离屯、累在是人类使用最广泛的一种机械，在航空航天、军事作战、航海工程、石化 及给排水等各个方面都有很广泛的应用。离屯、累是利用叶轮旋转而使得水发生离屯、运动来 工作的，其工作原理为：当液体通过叶轮进入壳体W后，由于蜗形壳体的流道逐渐扩大，液 体的流速逐渐随着降小，部分动能转化为静压能，于是液体W较高的压强排出壳体，与此同 时叶轮中屯、由于液体甩出而形成真空，而液面处的压强比进口高，于是液体在大气压下连 续不断进入叶轮，再不断地排出。
[0003] 普通离屯、累，若吸入液面在叶轮之下，启动时应该预先灌水，很不方便。同时，为了 在累内存住液体，吸入管进口需要预先安装底阀，累在工作时底阀造成很大的水力损失。普 通自吸离屯、累，累底座多采用铸铁，动力采用电机，累组笨重且不便于移动。
[0004] 高原情况下，大气压力减小，然而离屯、累的进口压力减小容易导致累的汽蚀现象 发生，对累造成损伤。所W高原工况对离屯、累的运行要求很苛刻，能在高原实现累组不汽蚀 是保证整个累组能长期稳定运行的关键。 阳〇化]离屯、累一般由柴油发动机提供动力，转速是累组的核屯、工作参数。累在每一个工 况下运行时，柴油发动机都会有一个转速与之相匹配，只要转速确定，累组的其他工作参数 就会确定，运样累组可W更高效的工作。但是当外负载发生变化时，柴油发动机的输出扭 矩会发生变化，转速也相应地发生变化，会引起柴油发动机出现失速、闷车和耗油增加的情 况，并且柴油发动机的转速直接决定着累组能否在要求的转速点正常工作。因此，保持柴油 发动机转速的稳定性是非常重要的。当工况发生变化，需要改变系统工作性能参数时，就需 要改变其工作转速，然而普通柴油发动机的转速出厂前是设定好的，依靠调节油口开度调 节柴油发动机转速，有=个标定转速，启动怠速、额定工作转速、最高转速，它的转速变化是 跳跃式的，中间状态不稳定，对设备的冲击较大，但是运个调节过程不稳定且无法精确的调 节转速变化，除了运=个工作转速外无法控制其他转速，也不能实现无级调速，因而为了保 证累组的多工况运行，就必须设计柴油发动机无级自由调速模块，运也是需要攻克的难点 及关键点。
[0006] 参见图2,柴油发动机原有调速原理是根据调速手柄位置不同来调节调速弹黃回 复力的大小并有不同的飞键离屯、力与其达到平衡的原理实现控制转速；当调速手柄往调速 弹黃预紧力加大方向转动时，齿条往大油量方向移动，油量增加，转速上升，飞键的离屯、力 随之增加，当离屯、力与调速弹黃拉力平衡时，柴油发动机转速稳定在目标转速，当调速弹黃 预紧力变小时，柴油发动机转速下降可在目标转速附近，离屯、力与调速弹黃拉力平衡；从而 达到调速的目的。 阳007]停油电磁铁有两个位置，吸合和自由状态，当通电时，电磁铁吸合，电磁铁导杆与 停车手柄脱离，不影响调速器的工作，当断电时，电磁铁导杆在其内部弹黃力作用下伸出， 作用在停车手柄上，将停车手柄推到停车位置，即可使油累断油，柴油发动机停止运转。
[0008] 因此，柴油发动机原有的调节过程不稳定且无法精确的调节转速变化，不能实现 无级调速。
【发明内容】
[0009] 本发明目的是提供一种无级自由调速柴油发动机-离屯、累组合，可满足累组恒转 速、恒压力、恒流量=种工作模式的要求。 阳010] 本发明的技术解决方案是：
[0011] 一种无级自由调速柴油发动机-离屯、累组合，包括离屯、累、柴油发动机、控制系 统、整体底座；所述柴油发动机包括油累；其特殊之处是，所述柴油发动机通过托架和主轴 与离屯、累相连，安放在整体底座上；所述控制系统包括转速传感器、可编程控制器、电子调 速器和油口执行器；所述油口执行器为柴油发动机的机械调速器，并且，所述机械调速器的 调速手柄位于额定转速位置且固定不动，所述机械调速器的断油电磁阀为比例式电磁阀， 所述机械调速器的停车手柄位于停车位置时所述电子调速器恰好位于零位；所述转速传感 器从柴油发动机采集转速信号并送入可编程控制器；所述可编程控制器根据转速信号输出 转速调节信号；所述电子调速器将转速调节信号转换成与转速调节信号成比例的电流信号 并送入油口执行器的比例式电磁阀。
[0012] 上述离屯、累包括壳体、诱导轮、叶轮、与壳体入水口相通的S型进水弯管、与壳体 出水口相通的储液室、设置在壳体内用于联通S型进水弯管和储液室的气液分离室，所述 叶轮设置在气液分离室内，所述气液分离室和储液室之间的侧壁上设置有液体回流孔。
[0013] 上述控制系统还包括入口压力变送器、出口压力变送器、1#过滤出口压力变送器、 2#过滤出口压力变送器、1#流量计和2#流量计；所述入口压力变送器和出口压力变送器分 别安装在离屯、累的入水口处和出水口处；所述1#过滤出口压力变送器、1#流量计、2#过滤 出口压力变送器和2#流量计分别安装在柴油机的1#过滤器和2#过滤器的出口处；所述入 口压力变送器、出口压力变送器、1#过滤出口压力变送器、2#过滤出口压力变送器、1#流量 计和2#流量计输出的压力信号和流量信号分别送入可编程控制器。
[0014] 上述可编程控制器可W根据转速信号通过PID控制算法输出转速调节信号；上述 可编程控制器还可W根据转速信号、压力信号和流量信号通过PID控制算法分别输出转速 调节信号、压力调节信号和流量调节信号；
[0015] 所述PID控制算法表达式为：
[0016],MF二《护 *￡(/)十及-J*巧7)丄 *尸; iS
[0017] 式中：MV是输出值；Kp是比例增益；E(t)是偏差值；PV是测定值；SV是目标值；KD 是微分增益；PV(t)S是PV(t)的微分值；Ki是积分增益；是E(t)的积分值。 阳〇1引本发明的优点：
[0019] 1、本发明无级自由调速柴油发动机-离屯、累组合，用来输送水或者油等介质，不 受电力、高原工况等限制，可W广泛用于军事作战、野外活动等，大大提高了野外活动的机 动性。
[0020] 2、本发明采用了电子油口驱动机构，由于驱动机构由电信号控制，控制信号可W 由手动旋钮或者触摸屏转速设定两种方式输入，输入的控制信号使驱动机构运动，使得柴 油发动机油口开度发生变化，从而通过控制柴油发动机燃油输送油量控制控制柴油发动机 转速，使其能够在怠速与最高转速之间无级调节，可实现恒压供油。为了使柴油发动机在任 意转速能够稳定运行，本发明控制系统的电子调速器为内环控制，内环控制又分为电流控 制环和转速控制环，可对转速粗调，使转速稳定在一个范围内；车载控制器为外环控制，可 对转速细调，使转速稳定在设定值上。因此，在每个工况下无论负载怎样变化，都能保证柴 油发动机的转速恒定，可W使柴油发动机稳定运行在1100~3600转/分的任何一个转速 点上，运样就实现了柴油发动机的转速准确、稳定、连续的无级调速功能，解决了柴油发动 机转速跳跃式变化、中间状态不稳定的，对设备冲击较大的问题。该系统可W实现，
[0021] 3、由于累组的一个额定工作转速对应该累组的一组额定工作压力和流量。本发明 在电子无级调速的基础上，采用了 =闭环恒转速控制方案，由转速传感器、可编程控制器、 电子调速器、油口执行器等组成，通过精准的连续的调节转速W及压力传感器和流量传感 器的反馈信号，实现了累组的恒转速、恒压力和恒流量=种工况稳定工作模式，扩宽了累组 的工作范围和工作状态。
[0022] 4、本发明无级自由调速柴油发动机-离屯、累组合的底座，采用便于移动和搬运的 手抬式整体底座，使得累发明具备了较高的机动性能。
[0023] 5、本发明的离屯、累采用自吸离屯、累结构，壳体设计有S型的进水弯管，同时设计 有储液室。运样就可W在本次输送完介质W后可W在累中储藏一部分介质，使得下次启 动时无需倒灌，无需底阀，更加快速的吸上介质，经短时间累的运转就可W吸上液体正常工 作，实现累组的自吸要求，增加野外活动的便捷性。壳体还设计有气液分离室和液体回流 孔，在累启动W后，由于叶轮的旋转作用，吸入管路的空气和液体充分混合，并被排到气液 分离室，气液分离室上部的气体排出，下部的液体通过回流孔重新回到叶轮，和吸入管路的 气体混合，直到把吸入管路和累中的气体完全排出完成自吸，正常工作。
[0024] 6、本发明在累的叶轮前加诱导轮，可W产生扬程，提高累进口的压力提高累的抗 汽蚀性能。同时，离屯、累加装诱导轮，可减小累的汽蚀余量，使得累组的抗汽蚀性能大幅提 高，即使在海拔5000m的高原累组也可W安全运行。
[00巧]7、本发明可监测柴油发动机累组工作（如机油压力、机油溫度、柴油发动机工作 转速、供油油箱油位、累组出入口压力、累组工作流量）及系统工作（如储液罐介质储量、过 滤器工作状态、介质使用量等）参数性能。对系统中柴油发动机超速、飞车、机油欠缺、机油 溫度过高、储罐液位过高/低、过滤器堵塞等故障报警和保护，并将各类控制参数、报警信 号通过总线输出，W便于中央控制室远传集中控制。
【附图说明】
[00%] 图1是本发明离屯、累和柴油发动机结构示意图；
[0027] 图2是现有柴油发动机机械式油口控制系统结构示意图；
[0028] 图3是本发明柴油发动机无级自由调速式油口控制系统结构示意图；
[0029] 图4是本发明柴油发动机无级电子调速系统原理框图；
[0030] 图5是本发明柴油发动机转速控制系统原理；
[0031]图6是本发明柴油发动机控制系统流程图；