專利名稱：動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及調(diào)節(jié)、測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及調(diào)節(jié)、測試方法。
背景技術(shù)：
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機(jī)械傳動(dòng)性能綜合測試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.通過測試常見機(jī)械傳動(dòng)裝置(如帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)等)在傳遞運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力過程中的參數(shù)曲線(速度曲線、轉(zhuǎn)矩曲線、傳動(dòng)比曲線、功率曲線及效率曲線等)，加深對常見機(jī)械傳動(dòng)性能的認(rèn)識和理解；2.通過測試由常見機(jī)械傳動(dòng)組成的不同傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)曲線，掌握機(jī)械傳動(dòng)合理布置的基本要求；3.通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識智能化機(jī)械傳動(dòng)性能綜合測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理，掌握計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)的新方法，培養(yǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的能力。目前，使用的動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)存在調(diào)節(jié)困難、測量不精確的缺點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)中主要是設(shè)計(jì)計(jì)算存在的問題導(dǎo)致氣源和運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備之間不匹配，當(dāng)所采用的氣源的出氣量開到最大時(shí)也很難使軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)計(jì)要求的轉(zhuǎn)速值?，F(xiàn)有設(shè)備采用的渦輪是從別的設(shè)備上拆卸下來利用的，和實(shí)驗(yàn)臺的要求有很大的差距，而且是鑄鐵的，不具有視覺上的通透性。現(xiàn)有設(shè)備中沒有壓力傳感器和溫度傳感器，不能實(shí)時(shí)在線的檢測工作氣體的壓力和溫度，也不能向計(jì)算機(jī)傳輸該項(xiàng)數(shù)據(jù)，從而不能對溫度和壓力參數(shù)做出在線實(shí)時(shí)控制調(diào)整。發(fā)明內(nèi)容:
本發(fā)明的目的是提供一種動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及調(diào)節(jié)、測試方法。上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其組成包括:氣源裝置，所述的氣源裝置與過濾器連接，所述的過濾器與減壓閥連接，所述的減壓閥與比例流量閥連接，所述的比例流量閥分別與計(jì)算機(jī)、動(dòng)力渦輪連接，所述的動(dòng)力渦輪的軸與發(fā)電機(jī)連接，所述的發(fā)電機(jī)分別與耗電設(shè)備、開關(guān)連接。所述的動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，所述的減壓閥與所述的比例流量閥之間安裝有壓力表、壓力傳感器、溫度傳感器，所述的壓力傳感器、所述的溫度傳感器分別通過A/D轉(zhuǎn)換器A與所述的計(jì)算機(jī)連接，所述的計(jì)算機(jī)通過D/A轉(zhuǎn)換器與所述的比例流量閥連接。所述的動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，所述的動(dòng)力渦輪軸上安裝有轉(zhuǎn)軸阻尼調(diào)節(jié)裝置、轉(zhuǎn)速傳感器，所述的轉(zhuǎn)速傳感器通過A/D轉(zhuǎn)換器B與所述的計(jì)算機(jī)連接。一種動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、測試方法，該方法包括:氣源裝置產(chǎn)生的壓力空氣經(jīng)過濾器、減壓閥和比例流量閥以后進(jìn)入動(dòng)力使其轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的渦輪的軸與發(fā)電機(jī)連接，所述的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能被耗電設(shè)備所消耗；計(jì)算機(jī)采集所述的渦輪轉(zhuǎn)速作為控制器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的反饋信息；所述的減壓閥和所述的比例流量閥之間管路的壓力和溫度信息分別通過壓力傳感器、溫度傳感器，送入所述的計(jì)算機(jī)用于監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；為模擬大的渦輪載荷，在所述的渦輪軸上設(shè)置轉(zhuǎn)軸阻尼調(diào)節(jié)裝置。有益效果:1.本發(fā)明要是精確設(shè)計(jì)計(jì)算了渦輪轉(zhuǎn)速達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求時(shí)的需氣量和氣源能夠達(dá)到的供氣量，使得氣源和運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備之間做到較佳的匹配，使得氣源的出氣量在額定工況下就能很好的使軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)計(jì)要求的轉(zhuǎn)速值。2.本發(fā)明采用的渦輪是采用高強(qiáng)度有機(jī)玻璃加工組裝而成的，不僅強(qiáng)度高達(dá)到了實(shí)驗(yàn)要求，而且其透明性好可以使學(xué)生能夠很好的看到渦輪殼體里面的葉片及軸的旋轉(zhuǎn)情況，視覺觀察效果上對實(shí)驗(yàn)效果和學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)都很有好處。3.本發(fā)明在氣體的過流通道上安裝了高靈敏度的壓力傳感器和溫度傳感器，可以實(shí)時(shí)在線的檢測工作氣體的壓力和溫度，進(jìn)而向計(jì)算機(jī)傳輸該項(xiàng)數(shù)據(jù)，從而可以對溫度和壓力參數(shù)做出在線實(shí)時(shí)控制調(diào)整，使得實(shí)驗(yàn)功能更加完備和豐富。4.本發(fā)明的使用轉(zhuǎn)軸阻尼調(diào)節(jié)裝置可以根據(jù)需要的阻尼力來調(diào)整阻尼油的注入量，達(dá)到預(yù)期的阻尼效果，以避免渦輪轉(zhuǎn)軸的沖擊力過大，而造成其他架構(gòu)損壞。5.本發(fā)明能夠深入理解動(dòng)力機(jī)械轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)的工作原理和工作特性，并掌握各種不同控制結(jié)構(gòu)和控制參數(shù)對調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)控制系統(tǒng)部分在必要的系統(tǒng)邊界內(nèi)具有足夠的開放程度，在保證系統(tǒng)能正常運(yùn)行的前提下提供給學(xué)生盡可能大的發(fā)揮空間，提高課程教學(xué)效果。


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附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
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實(shí)施例1:
一種動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其組成包括:氣源裝置1，所述的氣源裝置與過濾器2連接，所述的過濾器與減壓閥3連接，所述的減壓閥與比例流量閥4連接，所述的比例流量閥分別與計(jì)算機(jī)5、動(dòng)力渦輪6連接，所述的動(dòng)力渦輪的軸與發(fā)電機(jī)7連接，所述的發(fā)電機(jī)分別與耗電設(shè)備8、開關(guān)9連接。實(shí)施例2:
根據(jù)實(shí)施例1所述的動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，所述的減壓閥與所述的比例流量閥之間安裝有壓力表10、壓力傳感器11、溫度傳感器12，所述的壓力傳感器、所述的溫度傳感器分別通過A/D轉(zhuǎn)換器A，件號:13與所述的計(jì)算機(jī)連接，所述的計(jì)算機(jī)通過D/A轉(zhuǎn)換器14與所述的比例流量閥連接。實(shí)施例3:
根據(jù)實(shí)施例1或2所述的動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，所述的動(dòng)力渦輪軸上安裝有轉(zhuǎn)軸阻尼調(diào)節(jié)裝置15、轉(zhuǎn)速傳感器16，所述的轉(zhuǎn)速傳感器通過A/D轉(zhuǎn)換器B，件號:17與所述的計(jì)算機(jī)連接。實(shí)施例4:
一種動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、測試方法，該方法包括:氣源裝置產(chǎn)生的壓力空氣經(jīng)過濾器、減壓閥和比例流量閥以后進(jìn)入動(dòng)力使其轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的渦輪的軸與發(fā)電機(jī)連接，所述的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能被耗電設(shè)備所消耗；計(jì)算機(jī)采集所述的渦輪轉(zhuǎn)速作為控制器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的反饋信息；所述的減壓閥和所述的比例流量閥之間管路的壓力和溫度信息分別通過壓力傳感器、溫度傳感器，送入所述的計(jì)算機(jī)用于監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；為模擬大的渦輪載荷，在所述的渦輪軸上設(shè)置 轉(zhuǎn)軸阻尼調(diào)節(jié)裝置。
實(shí)施例5:
上述的動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、測試方法，在實(shí)驗(yàn)過程中的氣源設(shè)備在滿足性能要求的前提下盡量采用風(fēng)泵方案，但最終方案由乙方確定。1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:
(I)對照電廠汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)例，認(rèn)識本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的對應(yīng)部件，將實(shí)際部件與調(diào)節(jié)系統(tǒng)相關(guān)元件一一對應(yīng)，了解其具體作用。(2)在空負(fù)荷工況下(渦輪轉(zhuǎn)軸阻尼裝置斷開)，采用不同的控制策略，觀察調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制精度。(3)改變渦輪負(fù)載，觀察系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力，記錄調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作前后的轉(zhuǎn)速值，推算出調(diào)節(jié)系統(tǒng)的不等率。(4)記錄控制前后渦輪兩個(gè)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速之間的調(diào)節(jié)過程所消耗的時(shí)間，給出調(diào)節(jié)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)和靈敏度特性，記錄整個(gè)調(diào)節(jié)過程中的轉(zhuǎn)速變化規(guī)律，分析調(diào)節(jié)系統(tǒng)的超調(diào)量特性。(5)通過改變控制環(huán)節(jié)與控制器參數(shù)進(jìn)而改變控制策略，比較不同調(diào)節(jié)方法的優(yōu)劣，用詳細(xì)的性能特性給出具體判斷依據(jù)，總結(jié)出各種控制環(huán)節(jié)的優(yōu)缺點(diǎn)。(6)通過渦輪軸阻尼裝置給渦輪提供較大的沖擊載荷，測試調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并給出不同調(diào)節(jié)方法的穩(wěn)定性定性結(jié) 論。2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
(1)增強(qiáng)學(xué)生對轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)的感性認(rèn)識；
(2)加深學(xué)生對轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作原理的理解；
(3)使學(xué)生對不同的控制策略(環(huán)節(jié))的特點(diǎn)有進(jìn)一步的認(rèn)識；
(4)結(jié)合課程特點(diǎn)，讓學(xué)生掌握簡單控制系統(tǒng)(環(huán)節(jié))的設(shè)計(jì)方法。實(shí)施例6:
上述的動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、測試方法，軟件開發(fā):合系統(tǒng)規(guī)模和功能要求，本方案采用Simulink構(gòu)建系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制器，通過MATLAB開發(fā)供學(xué)生操作用的圖形用戶界面。在操作界面可以修改控制器結(jié)構(gòu)和控制器相關(guān)參數(shù)并顯示動(dòng)力渦輪的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和當(dāng)前轉(zhuǎn)速、氣體壓力和氣體溫度等系統(tǒng)狀態(tài)信息。本方案預(yù)先設(shè)置好若干典型控制結(jié)構(gòu)，如開環(huán)控制方式、P控制、PI控制、PID控制等,學(xué)生在一定的限制條件下也可通過Simulink自行設(shè)計(jì)控制器。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其組成包括:氣源裝置，其特征是:所述的氣源裝置與過濾器連接，所述的過濾器與減壓閥連接，所述的減壓閥與比例流量閥連接，所述的比例流量閥分別與計(jì)算機(jī)、動(dòng)力渦輪連接，所述的動(dòng)力渦輪的軸與發(fā)電機(jī)連接，所述的發(fā)電機(jī)分別與耗電設(shè)備、開關(guān)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述的減壓閥與所述的比例流量閥之間安裝有壓力表、壓力傳感器、溫度傳感器，所述的壓力傳感器、所述的溫度傳感器分別通過A/D轉(zhuǎn)換器A與所述的計(jì)算機(jī)連接，所述的計(jì)算機(jī)通過D/A轉(zhuǎn)換器與所述的比例流量閥連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述的動(dòng)力渦輪軸上安裝有轉(zhuǎn)軸阻尼調(diào)節(jié)裝置、轉(zhuǎn)速傳感器，所述的轉(zhuǎn)速傳感器通過A/D轉(zhuǎn)換器B與所述的計(jì)算機(jī)連接。
4.一種動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、測試方法，其特征是:該方法包括:氣源裝置產(chǎn)生的壓力空氣經(jīng)過濾器、減壓閥和比例流量閥以后進(jìn)入動(dòng)力使其轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的渦輪的軸與發(fā)電機(jī)連接，所述的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能被耗電設(shè)備所消耗；計(jì)算機(jī)采集所述的渦輪轉(zhuǎn)速作為控制器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的反饋信息；所述的減壓閥和所述的比例流量閥之間管路的壓力和溫度信息分別通過壓力傳感器、溫度傳感器，送入所述的計(jì)算機(jī)用于監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；為模擬大的渦輪載 荷，在所述的渦輪軸上設(shè)置轉(zhuǎn)軸阻尼調(diào)節(jié)裝置。
全文摘要
動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及調(diào)節(jié)、測試方法。機(jī)械傳動(dòng)性能綜合測試實(shí)驗(yàn)，通過測試常見機(jī)械傳動(dòng)裝置在傳遞運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力過程中的參數(shù)曲線，加深對常見機(jī)械傳動(dòng)性能的認(rèn)識和理解。目前，使用的動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)存在調(diào)節(jié)困難、測量不精確的缺點(diǎn)。本發(fā)明的組成包括氣源裝置(1)，所述的氣源裝置與過濾器(2)連接，所述的過濾器與減壓閥(3)連接，所述的減壓閥與比例流量閥(4)連接，所述的比例流量閥分別與計(jì)算機(jī)(5)、動(dòng)力渦輪(6)連接，所述的動(dòng)力渦輪的軸與發(fā)電機(jī)(7)連接，所述的發(fā)電機(jī)分別與耗電設(shè)備(8)、開關(guān)(9)連接。本發(fā)明用于動(dòng)力機(jī)械調(diào)節(jié)與測試實(shí)驗(yàn)。
文檔編號G09B25/02GK103236218SQ20131014748
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月25日
發(fā)明者李建英, 王巖偉, 楊田野, 毛志勇, 閆更慧, 吳李剛 申請人:哈爾濱理工大學(xué)