二氧化碳氣體流量計的組成及在內(nèi)燃機熱測試中的應(yīng)用
點擊次數(shù)：2867 發(fā)布時間：2021-01-08 05:43:06
摘要：內(nèi)燃機或整車開發(fā)測試時，要求做耐久、外特性、可靠性、瞬態(tài)響應(yīng)等測試，為了滿足發(fā)動機或整車需求，需要一套能力強、穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快的內(nèi)燃機測試二氧化碳氣體流量計，以確保內(nèi)燃機和整車完成需求測試。
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(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，對于控制精度要求在正負1攝氏度以內(nèi)，只需要1路PID閥門工作即可，對于二氧化碳氣體流量計要求較高的精度及調(diào)節(jié)時間，需要2路PID閥門同時協(xié)調(diào)動作，確保出水溫度控制在正負0.5以內(nèi)。以KTP-400觸摸屏為HMI，固瑞克液體流量計單元、由泵、電加熱器和氣動電磁閥為執(zhí)行元件。熱交換器流量計選用國內(nèi)知名品*落地式熱交換器，換熱面的11平方，根據(jù)機型不同，換熱器需要重新選型。其它液位及溫度傳感器實現(xiàn)監(jiān)控和反饋，組成了可以計量及溫控調(diào)節(jié)的內(nèi)燃機輔助流量計。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(shè)計有管路連續(xù)排氣閥，而且在程序上控制充水先后順序，即先讓發(fā)動機自身先加滿，然后在加測試托盤管路及上位水箱，上位水箱，上位水箱主要功能為：①確保運行時內(nèi)燃機內(nèi)部冷卻液足夠。②流量計穩(wěn)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)動機水道總空間10L內(nèi)（為了確保加水效率，大于20升加水時間延長或更換大一級水泵），流量計加注時間不超過20S，加注方式分為自動和手動功能，正常情況下加注使用在自動情況下，當流量計檢測有發(fā)動機到位時，到位裝置上的感應(yīng)傳感器會給PLC一個到位信號，流量計開始預加注，此時PLC控制加水泵，閥門V150、V160同時加注，加注時間10S，理論加注量2.8×10×0.8=22.4L，大于發(fā)動機好大量20升，10S后二氧化碳氣體流量計繼續(xù)加注，閥門V280打開，當水繼續(xù)加注時，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。計量防錯和泄漏檢測，計量防錯功能是流量計從加注開始，流量計對冷卻液加注量進行的計量，數(shù)據(jù)傳入PLC，經(jīng)過和在PLC中的預設(shè)值進行對比，進而對單臺內(nèi)燃機加注量進行泄漏檢測，當實際加注量等于設(shè)定加注量時，高位水箱到位信號同時應(yīng)該滿足到位要求，否則，認為加注泄漏或機型異常，流量計停止加注，同時聲光報警，提示操作人員對流量計或內(nèi)燃機進行檢查，排除異常，繼續(xù)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，流量計進入運行準備狀態(tài)，發(fā)動機初始溫度較低，由于發(fā)動機節(jié)溫器原因，冷卻液沒有進入大循環(huán)，而是在發(fā)動機內(nèi)部循環(huán)，流量計設(shè)計旁通管路，即使在發(fā)動機節(jié)溫器沒有打開的情況下，循環(huán)泵也可以順暢工作。發(fā)動機啟動后，循環(huán)泵啟動，大循環(huán)閥門和旁通閥門打開，發(fā)動機內(nèi)部循環(huán)保持暢通，所有外循環(huán)冷卻液通過旁通管路循環(huán)，當發(fā)動機加載后，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閥門閥悶進行溫度控制經(jīng)過冷卻器的流量大小。
3.3二氧化碳氣體流量計吹水
當長時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，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、回水管路同時吹水，進、回管路同時吹10S后，改為一路憋壓，間歇性吹氣，確保發(fā)動機及管路流量計吹水徹底，避免發(fā)動機脫離臺架或小車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(yīng)用范圍
經(jīng)過測試，該流量計根據(jù)被測發(fā)動機機型原因，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(nèi)燃機測試輔助流量計。
5結(jié)束語
整個設(shè)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行，整個PLC只應(yīng)用的I/O量，實現(xiàn)整個流量計控制功能，一體化的控制提高了整套設(shè)備的可靠性，更換流量計管路材質(zhì)可以進行潤滑油及燃油的溫度控制，該流量計在內(nèi)燃機測試及電動新能源冷卻等方面有廣闊前景。該流量計同時具備二次開發(fā)能力，通過PLC的net口可以進行MES擴展，信號連接到主機廠的中控，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和控制，實現(xiàn)工廠智能管理。
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(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，對于控制精度要求在正負1攝氏度以內(nèi)，只需要1路PID閥門工作即可，對于二氧化碳氣體流量計要求較高的精度及調(diào)節(jié)時間，需要2路PID閥門同時協(xié)調(diào)動作，確保出水溫度控制在正負0.5以內(nèi)。以KTP-400觸摸屏為HMI，固瑞克液體流量計單元、由泵、電加熱器和氣動電磁閥為執(zhí)行元件。熱交換器流量計選用國內(nèi)知名品*落地式熱交換器，換熱面的11平方，根據(jù)機型不同，換熱器需要重新選型。其它液位及溫度傳感器實現(xiàn)監(jiān)控和反饋，組成了可以計量及溫控調(diào)節(jié)的內(nèi)燃機輔助流量計。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(shè)計有管路連續(xù)排氣閥，而且在程序上控制充水先后順序，即先讓發(fā)動機自身先加滿，然后在加測試托盤管路及上位水箱，上位水箱，上位水箱主要功能為：①確保運行時內(nèi)燃機內(nèi)部冷卻液足夠。②流量計穩(wěn)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)動機水道總空間10L內(nèi)（為了確保加水效率，大于20升加水時間延長或更換大一級水泵），流量計加注時間不超過20S，加注方式分為自動和手動功能，正常情況下加注使用在自動情況下，當流量計檢測有發(fā)動機到位時，到位裝置上的感應(yīng)傳感器會給PLC一個到位信號，流量計開始預加注，此時PLC控制加水泵，閥門V150、V160同時加注，加注時間10S，理論加注量2.8×10×0.8=22.4L，大于發(fā)動機好大量20升，10S后二氧化碳氣體流量計繼續(xù)加注，閥門V280打開，當水繼續(xù)加注時，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。計量防錯和泄漏檢測，計量防錯功能是流量計從加注開始，流量計對冷卻液加注量進行的計量，數(shù)據(jù)傳入PLC，經(jīng)過和在PLC中的預設(shè)值進行對比，進而對單臺內(nèi)燃機加注量進行泄漏檢測，當實際加注量等于設(shè)定加注量時，高位水箱到位信號同時應(yīng)該滿足到位要求，否則，認為加注泄漏或機型異常，流量計停止加注，同時聲光報警，提示操作人員對流量計或內(nèi)燃機進行檢查，排除異常，繼續(xù)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，流量計進入運行準備狀態(tài)，發(fā)動機初始溫度較低，由于發(fā)動機節(jié)溫器原因，冷卻液沒有進入大循環(huán)，而是在發(fā)動機內(nèi)部循環(huán)，流量計設(shè)計旁通管路，即使在發(fā)動機節(jié)溫器沒有打開的情況下，循環(huán)泵也可以順暢工作。發(fā)動機啟動后，循環(huán)泵啟動，大循環(huán)閥門和旁通閥門打開，發(fā)動機內(nèi)部循環(huán)保持暢通，所有外循環(huán)冷卻液通過旁通管路循環(huán)，當發(fā)動機加載后，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閥門閥悶進行溫度控制經(jīng)過冷卻器的流量大小。
3.3二氧化碳氣體流量計吹水
當長時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，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、回水管路同時吹水，進、回管路同時吹10S后，改為一路憋壓，間歇性吹氣，確保發(fā)動機及管路流量計吹水徹底，避免發(fā)動機脫離臺架或小車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(yīng)用范圍
經(jīng)過測試，該流量計根據(jù)被測發(fā)動機機型原因，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(nèi)燃機測試輔助流量計。
5結(jié)束語
整個設(shè)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行，整個PLC只應(yīng)用的I/O量，實現(xiàn)整個流量計控制功能，一體化的控制提高了整套設(shè)備的可靠性，更換流量計管路材質(zhì)可以進行潤滑油及燃油的溫度控制，該流量計在內(nèi)燃機測試及電動新能源冷卻等方面有廣闊前景。該流量計同時具備二次開發(fā)能力，通過PLC的net口可以進行MES擴展，信號連接到主機廠的中控，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和控制，實現(xiàn)工廠智能管理。