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二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)的組成及在內(nèi)燃機(jī)熱測(cè)試中的應(yīng)用
點(diǎn)擊次數(shù)：3200 發(fā)布時(shí)間：2021-01-08 05:43:06
摘要：內(nèi)燃機(jī)或整車開發(fā)測(cè)試時(shí)，要求做耐久、外特性、可靠性、瞬態(tài)響應(yīng)等測(cè)試，為了滿足發(fā)動(dòng)機(jī)或整車需求，需要一套能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快的內(nèi)燃機(jī)測(cè)試二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)，以確保內(nèi)燃機(jī)和整車完成需求測(cè)試。
1二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)組成
本流量計(jì)以S7系列1500PLC作為邏輯控制核心，以2路歐姆龍PID調(diào)節(jié)器為溫度控制單元，溫度控制閥門為PID調(diào)節(jié)閥，分別控制冷液和冷卻水路，對(duì)于控制精度要求在正負(fù)1攝氏度以內(nèi)，只需要1路PID閥門工作即可，對(duì)于二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)要求較高的精度及調(diào)節(jié)時(shí)間，需要2路PID閥門同時(shí)協(xié)調(diào)動(dòng)作，確保出水溫度控制在正負(fù)0.5以內(nèi)。以KTP-400觸摸屏為HMI，固瑞克液體流量計(jì)單元、由泵、電加熱器和氣動(dòng)電磁閥為執(zhí)行元件。熱交換器流量計(jì)選用國(guó)內(nèi)知名品*落地式熱交換器，換熱面的11平方，根據(jù)機(jī)型不同，換熱器需要重新選型。其它液位及溫度傳感器實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和反饋，組成了可以計(jì)量及溫控調(diào)節(jié)的內(nèi)燃機(jī)輔助流量計(jì)。具有各單元好立工作，統(tǒng)一控制，節(jié)約成本，安全可靠的功能。
2二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)功能圖
3二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)功能介紹
3.1流量計(jì)加注過(guò)程
為了能有效的提高加注效率，該流量計(jì)不但在硬件管路設(shè)計(jì)有管路連續(xù)排氣閥，而且在程序上控制充水先后順序，即先讓發(fā)動(dòng)機(jī)自身先加滿，然后在加測(cè)試托盤管路及上位水箱，上位水箱，上位水箱主要功能為：①確保運(yùn)行時(shí)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部冷卻液足夠。②流量計(jì)穩(wěn)壓作用。加水泵流量2.8L/S，二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)管路DN65熱度管10米，發(fā)動(dòng)機(jī)水道總空間10L內(nèi)（為了確保加水效率，大于20升加水時(shí)間延長(zhǎng)或更換大一級(jí)水泵），流量計(jì)加注時(shí)間不超過(guò)20S，加注方式分為自動(dòng)和手動(dòng)功能，正常情況下加注使用在自動(dòng)情況下，當(dāng)流量計(jì)檢測(cè)有發(fā)動(dòng)機(jī)到位時(shí)，到位裝置上的感應(yīng)傳感器會(huì)給PLC一個(gè)到位信號(hào)，流量計(jì)開始預(yù)加注，此時(shí)PLC控制加水泵，閥門V150、V160同時(shí)加注，加注時(shí)間10S，理論加注量2.8×10×0.8=22.4L，大于發(fā)動(dòng)機(jī)好大量20升，10S后二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)繼續(xù)加注，閥門V280打開，當(dāng)水繼續(xù)加注時(shí)，高位水箱的水位上升，直到上升至液位開關(guān)中位，至此，加注結(jié)束。*次加注流量計(jì)要充滿高位水箱到設(shè)定液位，液位控制用光電傳感器，分為低位，中位和高位，光電開關(guān)選用NPN型，直接輸入PLCI/O口。計(jì)量防錯(cuò)和泄漏檢測(cè)，計(jì)量防錯(cuò)功能是流量計(jì)從加注開始，流量計(jì)對(duì)冷卻液加注量進(jìn)行的計(jì)量，數(shù)據(jù)傳入PLC，經(jīng)過(guò)和在PLC中的預(yù)設(shè)值進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而對(duì)單臺(tái)內(nèi)燃機(jī)加注量進(jìn)行泄漏檢測(cè)，當(dāng)實(shí)際加注量等于設(shè)定加注量時(shí)，高位水箱到位信號(hào)同時(shí)應(yīng)該滿足到位要求，否則，認(rèn)為加注泄漏或機(jī)型異常，流量計(jì)停止加注，同時(shí)聲光報(bào)警，提示操作人員對(duì)流量計(jì)或內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行檢查，排除異常，繼續(xù)加注。加注量累計(jì)。
3.2二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)運(yùn)行
當(dāng)加注完畢，流量計(jì)進(jìn)入運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)初始溫度較低，由于發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)溫器原因，冷卻液沒(méi)有進(jìn)入大循環(huán)，而是在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部循環(huán)，流量計(jì)設(shè)計(jì)旁通管路，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)溫器沒(méi)有打開的情況下，循環(huán)泵也可以順暢工作。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，循環(huán)泵啟動(dòng)，大循環(huán)閥門和旁通閥門打開，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部循環(huán)保持暢通，所有外循環(huán)冷卻液通過(guò)旁通管路循環(huán)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)加載后，本體溫度上升到90±3攝氏度，節(jié)溫器打開，大循環(huán)管路里的冷卻液開始循環(huán)，溫度控制PID閥門運(yùn)行，冷卻液溫度繼續(xù)上升，根據(jù)設(shè)定溫度參數(shù)，溫度控制器控制PID閥門閥悶進(jìn)行溫度控制經(jīng)過(guò)冷卻器的流量大小。
3.3二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)吹水
當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)或測(cè)試完成后，流量計(jì)需要吹水，流量計(jì)吹水由壓縮空氣輔助完成，當(dāng)吹水信號(hào)給入PLC時(shí)，PLC先控制壓縮空氣閥門打開，延遲3S后，吹水閥門打開，和加水邏輯相同，進(jìn)、回水管路同時(shí)吹水，進(jìn)、回管路同時(shí)吹10S后，改為一路憋壓，間歇性吹氣，確保發(fā)動(dòng)機(jī)及管路流量計(jì)吹水徹底，避免發(fā)動(dòng)機(jī)脫離臺(tái)架或小車后有大量冷卻液流出，造成污染和浪費(fèi)，憋壓吹氣4次，流量計(jì)吹水完成。
4應(yīng)用范圍
經(jīng)過(guò)測(cè)試，該流量計(jì)根據(jù)被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)型原因，冷卻液重復(fù)利用率在90%以上，本文所提供的控制方法及控制邏輯適用于所有內(nèi)燃機(jī)測(cè)試輔助流量計(jì)。
5結(jié)束語(yǔ)
整個(gè)設(shè)備二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)功能眾多，采用S7-1500PLC主導(dǎo)，考慮成本原因，PID控制部分采用好立的控制器進(jìn)行，整個(gè)PLC只應(yīng)用的I/O量，實(shí)現(xiàn)整個(gè)流量計(jì)控制功能，一體化的控制提高了整套設(shè)備的可靠性，更換流量計(jì)管路材質(zhì)可以進(jìn)行潤(rùn)滑油及燃油的溫度控制，該流量計(jì)在內(nèi)燃機(jī)測(cè)試及電動(dòng)新能源冷卻等方面有廣闊前景。該流量計(jì)同時(shí)具備二次開發(fā)能力，通過(guò)PLC的net口可以進(jìn)行MES擴(kuò)展，信號(hào)連接到主機(jī)廠的中控，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，實(shí)現(xiàn)工廠智能管理。
1二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)組成
本流量計(jì)以S7系列1500PLC作為邏輯控制核心，以2路歐姆龍PID調(diào)節(jié)器為溫度控制單元，溫度控制閥門為PID調(diào)節(jié)閥，分別控制冷液和冷卻水路，對(duì)于控制精度要求在正負(fù)1攝氏度以內(nèi)，只需要1路PID閥門工作即可，對(duì)于二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)要求較高的精度及調(diào)節(jié)時(shí)間，需要2路PID閥門同時(shí)協(xié)調(diào)動(dòng)作，確保出水溫度控制在正負(fù)0.5以內(nèi)。以KTP-400觸摸屏為HMI，固瑞克液體流量計(jì)單元、由泵、電加熱器和氣動(dòng)電磁閥為執(zhí)行元件。熱交換器流量計(jì)選用國(guó)內(nèi)知名品*落地式熱交換器，換熱面的11平方，根據(jù)機(jī)型不同，換熱器需要重新選型。其它液位及溫度傳感器實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和反饋，組成了可以計(jì)量及溫控調(diào)節(jié)的內(nèi)燃機(jī)輔助流量計(jì)。具有各單元好立工作，統(tǒng)一控制，節(jié)約成本，安全可靠的功能。
2二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)功能圖
3二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)功能介紹
3.1流量計(jì)加注過(guò)程
為了能有效的提高加注效率，該流量計(jì)不但在硬件管路設(shè)計(jì)有管路連續(xù)排氣閥，而且在程序上控制充水先后順序，即先讓發(fā)動(dòng)機(jī)自身先加滿，然后在加測(cè)試托盤管路及上位水箱，上位水箱，上位水箱主要功能為：①確保運(yùn)行時(shí)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部冷卻液足夠。②流量計(jì)穩(wěn)壓作用。加水泵流量2.8L/S，二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)管路DN65熱度管10米，發(fā)動(dòng)機(jī)水道總空間10L內(nèi)（為了確保加水效率，大于20升加水時(shí)間延長(zhǎng)或更換大一級(jí)水泵），流量計(jì)加注時(shí)間不超過(guò)20S，加注方式分為自動(dòng)和手動(dòng)功能，正常情況下加注使用在自動(dòng)情況下，當(dāng)流量計(jì)檢測(cè)有發(fā)動(dòng)機(jī)到位時(shí)，到位裝置上的感應(yīng)傳感器會(huì)給PLC一個(gè)到位信號(hào)，流量計(jì)開始預(yù)加注，此時(shí)PLC控制加水泵，閥門V150、V160同時(shí)加注，加注時(shí)間10S，理論加注量2.8×10×0.8=22.4L，大于發(fā)動(dòng)機(jī)好大量20升，10S后二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)繼續(xù)加注，閥門V280打開，當(dāng)水繼續(xù)加注時(shí)，高位水箱的水位上升，直到上升至液位開關(guān)中位，至此，加注結(jié)束。*次加注流量計(jì)要充滿高位水箱到設(shè)定液位，液位控制用光電傳感器，分為低位，中位和高位，光電開關(guān)選用NPN型，直接輸入PLCI/O口。計(jì)量防錯(cuò)和泄漏檢測(cè)，計(jì)量防錯(cuò)功能是流量計(jì)從加注開始，流量計(jì)對(duì)冷卻液加注量進(jìn)行的計(jì)量，數(shù)據(jù)傳入PLC，經(jīng)過(guò)和在PLC中的預(yù)設(shè)值進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而對(duì)單臺(tái)內(nèi)燃機(jī)加注量進(jìn)行泄漏檢測(cè)，當(dāng)實(shí)際加注量等于設(shè)定加注量時(shí)，高位水箱到位信號(hào)同時(shí)應(yīng)該滿足到位要求，否則，認(rèn)為加注泄漏或機(jī)型異常，流量計(jì)停止加注，同時(shí)聲光報(bào)警，提示操作人員對(duì)流量計(jì)或內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行檢查，排除異常，繼續(xù)加注。加注量累計(jì)。
3.2二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)運(yùn)行
當(dāng)加注完畢，流量計(jì)進(jìn)入運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)初始溫度較低，由于發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)溫器原因，冷卻液沒(méi)有進(jìn)入大循環(huán)，而是在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部循環(huán)，流量計(jì)設(shè)計(jì)旁通管路，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)溫器沒(méi)有打開的情況下，循環(huán)泵也可以順暢工作。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，循環(huán)泵啟動(dòng)，大循環(huán)閥門和旁通閥門打開，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部循環(huán)保持暢通，所有外循環(huán)冷卻液通過(guò)旁通管路循環(huán)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)加載后，本體溫度上升到90±3攝氏度，節(jié)溫器打開，大循環(huán)管路里的冷卻液開始循環(huán)，溫度控制PID閥門運(yùn)行，冷卻液溫度繼續(xù)上升，根據(jù)設(shè)定溫度參數(shù)，溫度控制器控制PID閥門閥悶進(jìn)行溫度控制經(jīng)過(guò)冷卻器的流量大小。
3.3二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)吹水
當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)或測(cè)試完成后，流量計(jì)需要吹水，流量計(jì)吹水由壓縮空氣輔助完成，當(dāng)吹水信號(hào)給入PLC時(shí)，PLC先控制壓縮空氣閥門打開，延遲3S后，吹水閥門打開，和加水邏輯相同，進(jìn)、回水管路同時(shí)吹水，進(jìn)、回管路同時(shí)吹10S后，改為一路憋壓，間歇性吹氣，確保發(fā)動(dòng)機(jī)及管路流量計(jì)吹水徹底，避免發(fā)動(dòng)機(jī)脫離臺(tái)架或小車后有大量冷卻液流出，造成污染和浪費(fèi)，憋壓吹氣4次，流量計(jì)吹水完成。
4應(yīng)用范圍
經(jīng)過(guò)測(cè)試，該流量計(jì)根據(jù)被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)型原因，冷卻液重復(fù)利用率在90%以上，本文所提供的控制方法及控制邏輯適用于所有內(nèi)燃機(jī)測(cè)試輔助流量計(jì)。
5結(jié)束語(yǔ)
整個(gè)設(shè)備二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)功能眾多，采用S7-1500PLC主導(dǎo)，考慮成本原因，PID控制部分采用好立的控制器進(jìn)行，整個(gè)PLC只應(yīng)用的I/O量，實(shí)現(xiàn)整個(gè)流量計(jì)控制功能，一體化的控制提高了整套設(shè)備的可靠性，更換流量計(jì)管路材質(zhì)可以進(jìn)行潤(rùn)滑油及燃油的溫度控制，該流量計(jì)在內(nèi)燃機(jī)測(cè)試及電動(dòng)新能源冷卻等方面有廣闊前景。該流量計(jì)同時(shí)具備二次開發(fā)能力，通過(guò)PLC的net口可以進(jìn)行MES擴(kuò)展，信號(hào)連接到主機(jī)廠的中控，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，實(shí)現(xiàn)工廠智能管理。