二氧化碳氣體流量計的組成及在內燃機熱測試中的應用
點(diǎn)擊次數：2049 發(fā)布時(shí)間：2021-01-08 05:43:06
摘要：內燃機或整車(chē)開(kāi)發(fā)測試時(shí)，要求做耐久、外特性、可靠性、瞬態(tài)響應等測試，為了滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機或整車(chē)需求，需要一套能力強、穩定性好、響應速度快的內燃機測試二氧化碳氣體流量計，以確保內燃機和整車(chē)完成需求測試。
1二氧化碳氣體流量計組成
本流量計以S7系列1500PLC作為邏輯控制核心，以2路歐姆龍PID調節器為溫度控制單元，溫度控制閥門(mén)為PID調節閥，分別控制冷液和冷卻水路，對于控制精度要求在正負1攝氏度以?xún)?，只需?路PID閥門(mén)工作即可，對于二氧化碳氣體流量計要求較高的精度及調節時(shí)間，需要2路PID閥門(mén)同時(shí)協(xié)調動(dòng)作，確保出水溫度控制在正負0.5以?xún)?。以KTP-400觸摸屏為HMI，固瑞克液體流量計單元、由泵、電加熱器和氣動(dòng)電磁閥為執行元件。熱交換器流量計選用國內知名品牌落地式熱交換器，換熱面的11平方，根據機型不同，換熱器需要重新選型。其它液位及溫度傳感器實(shí)現監控和反饋，組成了可以計量及溫控調節的內燃機輔助流量計。具有各單元好立工作，統一控制，節約成本，安全可靠的功能。
2二氧化碳氣體流量計功能圖
3二氧化碳氣體流量計功能介紹
3.1流量計加注過(guò)程
為了能有效的提高加注效率，該流量計不但在硬件管路設計有管路連續排氣閥，而且在程序上控制充水先后順序，即先讓發(fā)動(dòng)機自身先加滿(mǎn)，然后在加測試托盤(pán)管路及上位水箱，上位水箱，上位水箱主要功能為：①確保運行時(shí)內燃機內部冷卻液足夠。②流量計穩壓作用。加水泵流量2.8L/S，二氧化碳氣體流量計管路DN65熱度管10米，發(fā)動(dòng)機水道總空間10L內（為了確保加水效率，大于20升加水時(shí)間延長(cháng)或更換大一級水泵），流量計加注時(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，當流量計檢測有發(fā)動(dòng)機到位時(shí)，到位裝置上的感應傳感器會(huì )給PLC一個(gè)到位信號，流量計開(kāi)始預加注，此時(shí)PLC控制加水泵，閥門(mén)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)機好大量20升，10S后二氧化碳氣體流量計繼續加注，閥門(mén)V280打開(kāi)，當水繼續加注時(shí)，高位水箱的水位上升，直到上升至液位開(kāi)關(guān)中位，至此，加注結束。首次加注流量計要充滿(mǎn)高位水箱到設定液位，液位控制用光電傳感器，分為低位，中位和高位，光電開(kāi)關(guān)選用NPN型，直接輸入PLCI/O口。計量防錯和泄漏檢測，計量防錯功能是流量計從加注開(kāi)始，流量計對冷卻液加注量進(jìn)行的計量，數據傳入PLC，經(jīng)過(guò)和在PLC中的預設值進(jìn)行對比，進(jìn)而對單臺內燃機加注量進(jìn)行泄漏檢測，當實(shí)際加注量等于設定加注量時(shí)，高位水箱到位信號同時(shí)應該滿(mǎn)足到位要求，否則，認為加注泄漏或機型異常，流量計停止加注，同時(shí)聲光報警，提示操作人員對流量計或內燃機進(jìn)行檢查，排除異常，繼續加注。加注量累計。
3.2二氧化碳氣體流量計運行
當加注完畢，流量計進(jìn)入運行準備狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機初始溫度較低，由于發(fā)動(dòng)機節溫器原因，冷卻液沒(méi)有進(jìn)入大循環(huán)，而是在發(fā)動(dòng)機內部循環(huán)，流量計設計旁通管路，即使在發(fā)動(dòng)機節溫器沒(méi)有打開(kāi)的情況下，循環(huán)泵也可以順暢工作。發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)后，循環(huán)泵啟動(dòng)，大循環(huán)閥門(mén)和旁通閥門(mén)打開(kāi)，發(fā)動(dòng)機內部循環(huán)保持暢通，所有外循環(huán)冷卻液通過(guò)旁通管路循環(huán)，當發(fā)動(dòng)機加載后，本體溫度上升到90±3攝氏度，節溫器打開(kāi)，大循環(huán)管路里的冷卻液開(kāi)始循環(huán)，溫度控制PID閥門(mén)運行，冷卻液溫度繼續上升，根據設定溫度參數，溫度控制器控制PID閥門(mén)閥悶進(jìn)行溫度控制經(jīng)過(guò)冷卻器的流量大小。
3.3二氧化碳氣體流量計吹水
當長(cháng)時(shí)間停機或測試完成后，流量計需要吹水，流量計吹水由壓縮空氣輔助完成，當吹水信號給入PLC時(shí)，PLC先控制壓縮空氣閥門(mén)打開(kāi)，延遲3S后，吹水閥門(mén)打開(kāi)，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)機及管路流量計吹水徹底，避免發(fā)動(dòng)機脫離臺架或小車(chē)后有大量冷卻液流出，造成污染和浪費，憋壓吹氣4次，流量計吹水完成。
4應用范圍
經(jīng)過(guò)測試，該流量計根據被測發(fā)動(dòng)機機型原因，冷卻液重復利用率在90%以上，本文所提供的控制方法及控制邏輯適用于所有內燃機測試輔助流量計。
5結束語(yǔ)
整個(gè)設備二氧化碳氣體流量計功能眾多，采用S7-1500PLC主導，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只應用的I/O量，實(shí)現整個(gè)流量計控制功能，一體化的控制提高了整套設備的可靠性，更換流量計管路材質(zhì)可以進(jìn)行潤滑油及燃油的溫度控制，該流量計在內燃機測試及電動(dòng)新能源冷卻等方面有廣闊前景。該流量計同時(shí)具備二次開(kāi)發(fā)能力，通過(guò)PLC的net口可以進(jìn)行MES擴展，信號連接到主機廠(chǎng)的中控，實(shí)現遠程監控和控制，實(shí)現工廠(chǎng)智能管理。
1二氧化碳氣體流量計組成
本流量計以S7系列1500PLC作為邏輯控制核心，以2路歐姆龍PID調節器為溫度控制單元，溫度控制閥門(mén)為PID調節閥，分別控制冷液和冷卻水路，對于控制精度要求在正負1攝氏度以?xún)?，只需?路PID閥門(mén)工作即可，對于二氧化碳氣體流量計要求較高的精度及調節時(shí)間，需要2路PID閥門(mén)同時(shí)協(xié)調動(dòng)作，確保出水溫度控制在正負0.5以?xún)?。以KTP-400觸摸屏為HMI，固瑞克液體流量計單元、由泵、電加熱器和氣動(dòng)電磁閥為執行元件。熱交換器流量計選用國內知名品牌落地式熱交換器，換熱面的11平方，根據機型不同，換熱器需要重新選型。其它液位及溫度傳感器實(shí)現監控和反饋，組成了可以計量及溫控調節的內燃機輔助流量計。具有各單元好立工作，統一控制，節約成本，安全可靠的功能。
2二氧化碳氣體流量計功能圖
3二氧化碳氣體流量計功能介紹
3.1流量計加注過(guò)程
為了能有效的提高加注效率，該流量計不但在硬件管路設計有管路連續排氣閥，而且在程序上控制充水先后順序，即先讓發(fā)動(dòng)機自身先加滿(mǎn)，然后在加測試托盤(pán)管路及上位水箱，上位水箱，上位水箱主要功能為：①確保運行時(shí)內燃機內部冷卻液足夠。②流量計穩壓作用。加水泵流量2.8L/S，二氧化碳氣體流量計管路DN65熱度管10米，發(fā)動(dòng)機水道總空間10L內（為了確保加水效率，大于20升加水時(shí)間延長(cháng)或更換大一級水泵），流量計加注時(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，當流量計檢測有發(fā)動(dòng)機到位時(shí)，到位裝置上的感應傳感器會(huì )給PLC一個(gè)到位信號，流量計開(kāi)始預加注，此時(shí)PLC控制加水泵，閥門(mén)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)機好大量20升，10S后二氧化碳氣體流量計繼續加注，閥門(mén)V280打開(kāi)，當水繼續加注時(shí)，高位水箱的水位上升，直到上升至液位開(kāi)關(guān)中位，至此，加注結束。首次加注流量計要充滿(mǎn)高位水箱到設定液位，液位控制用光電傳感器，分為低位，中位和高位，光電開(kāi)關(guān)選用NPN型，直接輸入PLCI/O口。計量防錯和泄漏檢測，計量防錯功能是流量計從加注開(kāi)始，流量計對冷卻液加注量進(jìn)行的計量，數據傳入PLC，經(jīng)過(guò)和在PLC中的預設值進(jìn)行對比，進(jìn)而對單臺內燃機加注量進(jìn)行泄漏檢測，當實(shí)際加注量等于設定加注量時(shí)，高位水箱到位信號同時(shí)應該滿(mǎn)足到位要求，否則，認為加注泄漏或機型異常，流量計停止加注，同時(shí)聲光報警，提示操作人員對流量計或內燃機進(jìn)行檢查，排除異常，繼續加注。加注量累計。
3.2二氧化碳氣體流量計運行
當加注完畢，流量計進(jìn)入運行準備狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機初始溫度較低，由于發(fā)動(dòng)機節溫器原因，冷卻液沒(méi)有進(jìn)入大循環(huán)，而是在發(fā)動(dòng)機內部循環(huán)，流量計設計旁通管路，即使在發(fā)動(dòng)機節溫器沒(méi)有打開(kāi)的情況下，循環(huán)泵也可以順暢工作。發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)后，循環(huán)泵啟動(dòng)，大循環(huán)閥門(mén)和旁通閥門(mén)打開(kāi)，發(fā)動(dòng)機內部循環(huán)保持暢通，所有外循環(huán)冷卻液通過(guò)旁通管路循環(huán)，當發(fā)動(dòng)機加載后，本體溫度上升到90±3攝氏度，節溫器打開(kāi)，大循環(huán)管路里的冷卻液開(kāi)始循環(huán)，溫度控制PID閥門(mén)運行，冷卻液溫度繼續上升，根據設定溫度參數，溫度控制器控制PID閥門(mén)閥悶進(jìn)行溫度控制經(jīng)過(guò)冷卻器的流量大小。
3.3二氧化碳氣體流量計吹水
當長(cháng)時(shí)間停機或測試完成后，流量計需要吹水，流量計吹水由壓縮空氣輔助完成，當吹水信號給入PLC時(shí)，PLC先控制壓縮空氣閥門(mén)打開(kāi)，延遲3S后，吹水閥門(mén)打開(kāi)，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)機及管路流量計吹水徹底，避免發(fā)動(dòng)機脫離臺架或小車(chē)后有大量冷卻液流出，造成污染和浪費，憋壓吹氣4次，流量計吹水完成。
4應用范圍
經(jīng)過(guò)測試，該流量計根據被測發(fā)動(dòng)機機型原因，冷卻液重復利用率在90%以上，本文所提供的控制方法及控制邏輯適用于所有內燃機測試輔助流量計。
5結束語(yǔ)
整個(gè)設備二氧化碳氣體流量計功能眾多，采用S7-1500PLC主導，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只應用的I/O量，實(shí)現整個(gè)流量計控制功能，一體化的控制提高了整套設備的可靠性，更換流量計管路材質(zhì)可以進(jìn)行潤滑油及燃油的溫度控制，該流量計在內燃機測試及電動(dòng)新能源冷卻等方面有廣闊前景。該流量計同時(shí)具備二次開(kāi)發(fā)能力，通過(guò)PLC的net口可以進(jìn)行MES擴展，信號連接到主機廠(chǎng)的中控，實(shí)現遠程監控和控制，實(shí)現工廠(chǎng)智能管理。