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蒸汽流量计

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一种蒸汽流量计在内燃机热测试中的应用

来源:作者:发表时间:2019-09-23

摘要:内燃机或整车开发测试时,要求做耐久、外特性、可靠性、瞬态响应等测试,为了满足发动机或整车需求,需要一套能力强、稳定性好、响应速度快的内燃机测试蒸汽流量计,以确保内燃机和整车完成需求测试。
1蒸汽流量计组成
本蒸汽流量计以S7系列1500PLC作为逻辑控制核心,以2路欧姆龙PID调节器为温度控制单元,温度控制阀门为PID调节阀,分别控制冷液和冷却水路,对于控制精度要求在正负1摄氏度以内,只需要1路PID阀门工作即可,对于蒸汽流量计要求较高的精度及调节时间,需要2路PID阀门同时协调动作,确保出水温度控制在正负0.5以内。以KTP-400触摸屏为HMI,固瑞克液体流量计单元、由泵、电加热器和气动电磁阀为执行元件。热交换器蒸汽流量计选用国内知名品牌落地式热交换器,换热面的11平方,根据机型不同,换热器需要重新选型。其它液位及温度传感器实现监控和反馈,组成了可以计量及温控调节的内燃机辅助蒸汽流量计。具有各单元独立工作,统一控制,节约成本,安全可靠的功能。
2蒸汽流量计功能图
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3蒸汽流量计功能介绍
3.1蒸汽流量计加注过程
为了能有效的提高加注效率,该蒸汽流量计不但在硬件管路设计有管路连续排气阀,而且在程序上控制充水先后顺序,即先让发动机自身先加满,然后在加测试托盘管路及上位水箱,上位水箱,上位水箱主要功能为:①确保运行时内燃机内部冷却液足够。②蒸汽流量计稳压作用。加水泵流量2.8L/S,蒸汽流量计管路DN65热度管10米,发动机水道总空间10L内(为了确保加水效率,大于20升加水时间延长或更换大一级水泵),蒸汽流量计加注时间不超过20S,加注方式分为自动和手动功能,正常情况下加注使用在自动情况下,当蒸汽流量计检测有发动机到位时,到位装置上的感应传感器会给PLC一个到位信号,蒸汽流量计开始预加注,此时PLC控制加水泵,阀门V150、V160同时加注,加注时间10S,理论加注量2.8×10×0.8=22.4L,大于发动机最大量20升,10S后蒸汽流量计继续加注,阀门V280打开,当水继续加注时,高位水箱的水位上升,直到上升至液位开关中位,至此,加注结束。首次加注蒸汽流量计要充满高位水箱到设定液位,液位控制用光电传感器,分为低位,中位和高位,光电开关选用NPN型,直接输入PLCI/O口。计量防错和泄漏检测,计量防错功能是蒸汽流量计从加注开始,流量计对冷却液加注量进行的计量,数据传入PLC,经过和在PLC中的预设值进行对比,进而对单台内燃机加注量进行泄漏检测,当实际加注量等于设定加注量时,高位水箱到位信号同时应该满足到位要求,否则,认为加注泄漏或机型异常,蒸汽流量计停止加注,同时声光报警,提示操作人员对蒸汽流量计或内燃机进行检查,排除异常,继续加注。加注量累计。
3.2蒸汽流量计运行
当加注完毕,蒸汽流量计进入运行准备状态,发动机初始温度较低,由于发动机节温器原因,冷却液没有进入大循环,而是在发动机内部循环,蒸汽流量计设计旁通管路,即使在发动机节温器没有打开的情况下,循环泵也可以顺畅工作。发动机启动后,循环泵启动,大循环阀门和旁通阀门打开,发动机内部循环保持畅通,所有外循环冷却液通过旁通管路循环,当发动机加载后,本体温度上升到90±3摄氏度,节温器打开,大循环管路里的冷却液开始循环,温度控制PID阀门运行,冷却液温度继续上升,根据设定温度参数,温度控制器控制PID阀门阀闷进行温度控制经过冷却器的流量大小。
3.3蒸汽流量计吹水
当长时间停机或测试完成后,蒸汽流量计需要吹水,蒸汽流量计吹水由压缩空气辅助完成,当吹水信号给入PLC时,PLC先控制压缩空气阀门打开,延迟3S后,吹水阀门打开,和加水逻辑相同,进、回水管路同时吹水,进、回管路同时吹10S后,改为一路憋压,间歇性吹气,确保发动机及管路蒸汽流量计吹水彻底,避免发动机脱离台架或小车后有大量冷却液流出,造成污染和浪费,憋压吹气4次,蒸汽流量计吹水完成。
4应用范围
经过测试,该蒸汽流量计根据被测发动机机型原因,冷却液重复利用率在90%以上,本文所提供的控制方法及控制逻辑适用于所有内燃机测试辅助蒸汽流量计。
5结束语
整个设备蒸汽流量计功能众多,采用S7-1500PLC主导,考虑成本原因,PID控制部分采用独立的控制器进行,整个PLC只应用的I/O量,实现整个蒸汽流量计控制功能,一体化的控制提高了整套设备的可靠性,更换蒸汽流量计管路材质可以进行润滑油及燃油的温度控制,该蒸汽流量计在内燃机测试及电动新能源冷却等方面有广阔前景。该蒸汽流量计同时具备二次开发能力,通过PLC的net口可以进行MES扩展,信号连接到主机厂的中控,实现远程监控和控制,实现工厂智能管理。