水力测功器电气控制系统及方法与流程

本发明涉及功率测量，具体涉及一种水力测功器电气控制系统及方法。

背景技术：

1、水力测功器是一种利用水对旋转的转子形成的摩擦力矩吸收并传递动力机械的输出功率装置，主要应用于检测各类柴油机、汽油机、电动机等动力机的有效功率，在整个动力机测试行业中占有重要地位。

2、目前低速大功率水力测功器控制系统均为定型产品，由于采取了集成电路，虽然故障率低，但当集成电路内电路中的部分电路出现故障时，通常必须整块更换，修理成本高；同时系统的功能较为单一，不能适应当前对功率测量的精细化、专业化的需求。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种水力测功器电气控制系统及方法，能够更加精细化专业化地对水力测功器进行控制。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、水力测功器电气控制系统，包括电气控制系统包括与水力测控器电气元件连接的第一控制器，以及与操作元件连接的第二控制器，第一控制器和第二控制器通过总线与人机交互单元通讯连接，所述的总线还与远程控制面板或/和远程控制电脑连接。

4、上述的操作元件或/和人机交互单元上设有进水阀位置模式、进水阀自动模式、排水阀位置模式、排水阀恒扭矩ct模式、排水阀n3模式、排水阀恒转速cs模式、排水阀恒突卸dmp模式输入按键。

5、使用上述水力测功器电气控制系统的控制方法，水力测功器电气控制系统控制进水阀和排水阀具有如下模式：

6、1)、进水阀的位置模式：根据用户输入的进水阀开度指令直接控制进水阀达到目标开度；

7、2)、进水阀的自动跟随模式：根据用户设置的跟随对象计算出进水阀的开度指令，自动控制进水阀的总进水量，跟随对象可以是实时转速，也可以是实时扭矩；

8、3)、扭矩的标定与测量：借助装有标定传感器的施力机构施加试验力矩，程序对测量传感器的力进行信号读取并以标定算法进行处理，用户通过程序设计的引导界面进行确认，以获得无限接近标定传感器的测量精度；

9、4)、转速测量与功率计算：通过正交安装的高频磁感应开关获得两路正交pwm信号，计算获得测功器转速，结合力传感器计算得到的实时扭矩，计算出当前功率大小并显示；

10、5)、排水阀位置控制模式：根据用户输入的排水阀的开度指令直接控制排水阀达到目标开度；

11、6)、排水阀恒扭矩ct模式：根据用户输入的扭矩指令，以当前测量到的实时扭矩作为反馈，通过pid算法计算出排水阀开度指令，实时控制扭矩快速、稳定地跟随用户指令；

12、7)、排水阀n3自动模式：根据当前测量转速和船舶螺旋桨负荷转速特性自动计算当前需求扭矩，以当前测量到的实时扭矩为反馈，通过pid算法计算出排水阀开度指令，实时控制排水阀使得扭矩或功率的值与转速之间满足船舶螺旋桨的n3特性关系；

13、8)、排水阀恒转速cs模式：根据用户输入的转速指令，以当前测量到的实时转速为反馈，通过独立于恒扭矩的pid算法计算出当前排水阀开度指令，实时控制测功器的当前负荷/功率，以获得原动机转速稳定于用户目标值；

14、9)、排水阀突卸负荷dmp模式：通过用户输入的确认突卸指令，自动控制进水阀和排水阀的开度以设定的减载速率卸载负荷。

15、上述的人机交互单元上设有系统参数设置、辅助功能控制以及设备状态监测和报警信息的界面。

16、上述的人机交互单元上设有标定界面，标定界面上设有“自动获取零点标定值”或“自动获取满量程标定值”按钮，点击“自动获取零点标定值”或“自动获取满量程标定值”按钮，系统会自动记录当前标定数据并进行标定配置。

17、本发明提供的一种水力测功器电气控制系统及方法，实现了对大功率水力测功器的精度测量、功能控制、监测报警程序和设备操作软件，可实现测功器进水阀、排水阀多种控制模式，可为原动机提供手动控制的大功率负荷加载，也可以实现跟随转速或跟随扭矩的自动加载负荷功能，是大功率原动机带负荷试验的必备设备，基于scl语言开发而成，可移植性强，可便利地复制到其它plc硬件平台，重新组态后使用。

技术特征：

1.水力测功器电气控制系统，其特征在于，包括电气控制系统包括与水力测控器（1）电气元件连接的第一控制器（2），以及与操作元件连接的第二控制器（4），第一控制器（2）和第二控制器（4）通过总线与人机交互单元（3）通讯连接，所述的总线还与远程控制面板（5）或/和远程控制电脑（6）连接。

2.根据权利要求1所述的水力测功器电气控制系统，其特征在于，所述的操作元件或/和人机交互单元（3）上设有进水阀位置模式、进水阀自动模式、排水阀位置模式、排水阀恒扭矩ct模式、排水阀n3模式、排水阀恒转速cs模式、排水阀恒突卸dmp模式输入按键。

3.使用上述权利要求2中所述的水力测功器电气控制系统的控制方法，其特征在于，水力测功器电气控制系统控制进水阀和排水阀具有如下模式：

4.根据权利要求3所述的水力测功器电气控制方法，其特征在于，所述的人机交互单元（3）上设有系统参数设置、辅助功能控制以及设备状态监测和报警信息的界面。

5.根据权利要求4所述的水力测功器电气控制方法，其特征在于，所述的人机交互单元（3）上设有标定界面，标定界面上设有“自动获取零点标定值”或“自动获取满量程标定值”按钮，点击“自动获取零点标定值”或“自动获取满量程标定值”按钮，系统会自动记录当前标定数据并进行标定配置。

技术总结
水力测功器电气控制系统及方法，电气控制系统包括与水力测控器电气元件连接的第一控制器，以及与操作元件连接的第二控制器，第一控制器和第二控制器通过总线与人机交互单元通讯连接，所述的总线还与远程控制面板或/和远程控制电脑连接。实现了对大功率水力测功器的精度测量、功能控制、监测报警程序和设备操作软件，可实现测功器进水阀、排水阀多种控制模式，可为原动机提供手动控制的大功率负荷加载，也可以实现跟随转速或跟随扭矩的自动加载负荷功能，是大功率原动机带负荷试验的必备设备，基于SCL语言开发而成，可移植性强，可便利地复制到其它PLC硬件平台，重新组态后使用。

技术研发人员：汪求,洪维华,李云辉
受保护的技术使用者：宜昌船舶柴油机有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22