二氧化碳氣體流量計（jì）的組成及在內燃機熱測試中的應用
點擊次數：2473 發布時間：2021-01-08 05:43:06
摘要：內燃機或整車開發測試時，要求做耐久、外特性（xìng）、可靠性、瞬態響應等測試，為了滿足發動機或整車需求，需要一套（tào）能力強、穩定性好、響應速度（dù）快的內燃機測試二氧化碳氣體流量計，以（yǐ）確保內燃機和整車完（wán）成需求測試。
1二氧化碳氣體（tǐ）流量計組成（chéng）
本流量計以S7係列1500PLC作（zuò）為邏輯控製核心，以2路歐姆龍PID調節器為溫度控製（zhì）單元，溫度控製閥門為PID調節閥（fá），分別控製冷液和冷卻水路，對（duì）於（yú）控製精度（dù）要求在正負1攝氏度以內，隻（zhī）需要1路PID閥門工作即可（kě），對（duì）於二氧化碳氣體流量計要求較高的精度及調節時間，需要2路PID閥門同時協調動作，確保出水溫度（dù）控製在正負0.5以內。以KTP-400觸摸屏為HMI，固（gù）瑞克液（yè）體流量計單元、由泵、電加熱器和氣動電磁閥為執行元件。熱交換器流（liú）量計選用國（guó）內知名品*落地式熱交換器，換熱麵的11平方，根據機型（xíng）不同，換熱器需要重新選型。其它液位及溫度傳感器實現監控和反（fǎn）饋，組成了可以計量及溫控調節的（de）內燃機輔助流量計。具有各單元好立工作，統一控製，節約成本，安全（quán）可靠的功（gōng）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（le）能有效（xiào）的提高加注（zhù）效率，該流量計不但在硬件（jiàn）管路設計有管路連續排氣閥（fá），而且在程序上控製（zhì）充水先後順序，即先讓發動機自身（shēn）先加滿，然後在加測試托盤管路及上位水箱，上位水（shuǐ）箱，上（shàng）位水箱主要功能為：①確保運行時內（nèi）燃（rán）機內部冷卻（què）液足（zú）夠。②流量計穩壓作用。加水泵流量2.8L/S，二氧（yǎng）化碳氣體流量計管路（lù）DN65熱度管10米，發動機水道總空間10L內（為了確保加水效率，大於20升加水時間延（yán）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（dòng）功能，正常情況下加注使用在自動情況（kuàng）下，當流量計檢測（cè）有發（fā）動機到位時，到位裝置上的感應傳感器會給PLC一個到位（wèi）信號，流量計開始預加（jiā）注，此時PLC控製加水泵，閥門V150、V160同時加注，加注時間10S，理論加（jiā）注量2.8×10×0.8=22.4L，大於發動（dòng）機好大量20升，10S後二氧（yǎng）化碳氣體流（liú）量計繼續加注，閥門V280打開，當水繼續加注時，高位水箱的水位上升，直（zhí）到上升至液（yè）位開關中位，至此，加注（zhù）結束。*次加注流量計要充滿高位水箱到設定液位，液位控（kòng）製用光電傳（chuán）感器，分為低位，中位和高位，光電開關選用NPN型，直接輸入PLCI/O口（kǒu）。計（jì）量防錯和泄（xiè）漏檢測，計量防錯功能是流量計（jì）從加注開始，流量計對冷卻液加注量進行的計量，數據傳入PLC，經過和在PLC中的預設值進（jìn）行（háng）對比，進而對單台內燃機（jī）加注量進行泄漏檢測，當實際加（jiā）注量等於（yú）設定加注量時，高位水（shuǐ）箱到位信號同時（shí）應該滿足到位要求，否則，認為加注泄漏或機型異常，流量（liàng）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，繼續加（jiā）注。加（jiā）注量累計。
3.2二氧化碳氣體流量計運行（háng）
當加（jiā）注完畢（bì），流量計進入運行準備狀態，發動機初始溫度較低（dī），由於發動機節溫器原因，冷卻液沒有進入大循環，而是在發動機內部循環，流量計設計旁通管路，即使在發（fā）動機節溫器沒有打開的情況下（xià），循環泵也可（kě）以順暢工作。發動機啟動後，循環泵啟動，大循環閥門（mén）和（hé）旁通閥門打（dǎ）開，發動（dòng）機內部循環保持暢通，所有外循環冷卻液通過旁通管路循環，當發動機加載後，本體溫度上升到90±3攝氏度，節溫器打開，大循環管路裏的冷卻液（yè）開始循環，溫度（dù）控製PID閥門運行，冷卻液溫度繼續上升，根據設定溫度參數，溫（wēn）度控製器控製PID閥門閥悶進行溫度（dù）控製經過冷卻器的流量大小。
3.3二氧化碳氣體（tǐ）流量計吹水
當長時間停機或（huò）測試完成後（hòu），流量計需要（yào）吹水（shuǐ），流（liú）量計（jì）吹水由壓縮空（kōng）氣輔助完成，當吹水信（xìn）號給入PLC時，PLC先（xiān）控製壓縮空氣閥（fá）門打開，延遲3S後，吹水閥門（mén）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後，改為一路（lù）憋壓，間歇性吹氣，確保發（fā）動機及管路流量（liàng）計吹水徹底，避免發動機脫離台架或小車後有大量冷卻液流出，造成汙染和浪費，憋壓吹氣4次，流量計吹水完成。
4應用範圍
經過測試，該流量計根據被測發動（dòng）機機型原因，冷卻液重（chóng）複利用率在90%以上，本文所提（tí）供的控製方（fāng）法及控製邏輯適用於所有內燃機測試輔助流量計。
5結束語
整個設備二氧化碳氣體流量計功（gōng）能眾多，采用（yòng）S7-1500PLC主導，考慮成本原因，PID控製部分（fèn）采用好立的控製器（qì）進行，整個（gè）PLC隻應用的I/O量，實現整個流量計（jì）控製功能（néng），一（yī）體化的控製提高了整套設備的可靠性，更換流量計管路材質（zhì）可（kě）以進行潤滑油及燃油的溫度控製，該流量計在內燃機測試及電（diàn）動新能源冷卻等方麵有廣（guǎng）闊前景。該流量計同時具備二次開發能力，通過PLC的net口（kǒu）可以進行MES擴展（zhǎn），信（xìn）號連接到主機廠的中控，實現遠程監控和控（kòng）製，實現工廠智能管（guǎn）理。
1二氧化碳氣體（tǐ）流量計組成（chéng）
本流量計以S7係列1500PLC作（zuò）為邏輯控製核心，以2路歐姆龍PID調節器為溫度控製（zhì）單元，溫度控製閥門為PID調節閥（fá），分別控製冷液和冷卻水路，對（duì）於（yú）控製精度（dù）要求在正負1攝氏度以內，隻（zhī）需要1路PID閥門工作即可（kě），對（duì）於二氧化碳氣體流量計要求較高的精度及調節時間，需要2路PID閥門同時協調動作，確保出水溫度（dù）控製在正負0.5以內。以KTP-400觸摸屏為HMI，固（gù）瑞克液（yè）體流量計單元、由泵、電加熱器和氣動電磁閥為執行元件。熱交換器流（liú）量計選用國（guó）內知名品*落地式熱交換器，換熱麵的11平方，根據機型（xíng）不同，換熱器需要重新選型。其它液位及溫度傳感器實現監控和反（fǎn）饋，組成了可以計量及溫控調節的（de）內燃機輔助流量計。具有各單元好立工作，統一控製，節約成本，安全（quán）可靠的功（gōng）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（le）能有效（xiào）的提高加注（zhù）效率，該流量計不但在硬件（jiàn）管路設計有管路連續排氣閥（fá），而且在程序上控製（zhì）充水先後順序，即先讓發動機自身（shēn）先加滿，然後在加測試托盤管路及上位水箱，上位水（shuǐ）箱，上（shàng）位水箱主要功能為：①確保運行時內（nèi）燃（rán）機內部冷卻（què）液足（zú）夠。②流量計穩壓作用。加水泵流量2.8L/S，二氧（yǎng）化碳氣體流量計管路（lù）DN65熱度管10米，發動機水道總空間10L內（為了確保加水效率，大於20升加水時間延（yán）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（dòng）功能，正常情況下加注使用在自動情況（kuàng）下，當流量計檢測（cè）有發（fā）動機到位時，到位裝置上的感應傳感器會給PLC一個到位（wèi）信號，流量計開始預加（jiā）注，此時PLC控製加水泵，閥門V150、V160同時加注，加注時間10S，理論加（jiā）注量2.8×10×0.8=22.4L，大於發動（dòng）機好大量20升，10S後二氧（yǎng）化碳氣體流（liú）量計繼續加注，閥門V280打開，當水繼續加注時，高位水箱的水位上升，直（zhí）到上升至液（yè）位開關中位，至此，加注（zhù）結束。*次加注流量計要充滿高位水箱到設定液位，液位控（kòng）製用光電傳（chuán）感器，分為低位，中位和高位，光電開關選用NPN型，直接輸入PLCI/O口（kǒu）。計（jì）量防錯和泄（xiè）漏檢測，計量防錯功能是流量計（jì）從加注開始，流量計對冷卻液加注量進行的計量，數據傳入PLC，經過和在PLC中的預設值進（jìn）行（háng）對比，進而對單台內燃機（jī）加注量進行泄漏檢測，當實際加（jiā）注量等於（yú）設定加注量時，高位水（shuǐ）箱到位信號同時（shí）應該滿足到位要求，否則，認為加注泄漏或機型異常，流量（liàng）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，繼續加（jiā）注。加（jiā）注量累計。
3.2二氧化碳氣體流量計運行（háng）
當加（jiā）注完畢（bì），流量計進入運行準備狀態，發動機初始溫度較低（dī），由於發動機節溫器原因，冷卻液沒有進入大循環，而是在發動機內部循環，流量計設計旁通管路，即使在發（fā）動機節溫器沒有打開的情況下（xià），循環泵也可（kě）以順暢工作。發動機啟動後，循環泵啟動，大循環閥門（mén）和（hé）旁通閥門打（dǎ）開，發動（dòng）機內部循環保持暢通，所有外循環冷卻液通過旁通管路循環，當發動機加載後，本體溫度上升到90±3攝氏度，節溫器打開，大循環管路裏的冷卻液（yè）開始循環，溫度（dù）控製PID閥門運行，冷卻液溫度繼續上升，根據設定溫度參數，溫（wēn）度控製器控製PID閥門閥悶進行溫度（dù）控製經過冷卻器的流量大小。
3.3二氧化碳氣體（tǐ）流量計吹水
當長時間停機或（huò）測試完成後（hòu），流量計需要（yào）吹水（shuǐ），流（liú）量計（jì）吹水由壓縮空（kōng）氣輔助完成，當吹水信（xìn）號給入PLC時，PLC先（xiān）控製壓縮空氣閥（fá）門打開，延遲3S後，吹水閥門（mén）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後，改為一路（lù）憋壓，間歇性吹氣，確保發（fā）動機及管路流量（liàng）計吹水徹底，避免發動機脫離台架或小車後有大量冷卻液流出，造成汙染和浪費，憋壓吹氣4次，流量計吹水完成。
4應用範圍
經過測試，該流量計根據被測發動（dòng）機機型原因，冷卻液重（chóng）複利用率在90%以上，本文所提（tí）供的控製方（fāng）法及控製邏輯適用於所有內燃機測試輔助流量計。
5結束語
整個設備二氧化碳氣體流量計功（gōng）能眾多，采用（yòng）S7-1500PLC主導，考慮成本原因，PID控製部分（fèn）采用好立的控製器（qì）進行，整個（gè）PLC隻應用的I/O量，實現整個流量計（jì）控製功能（néng），一（yī）體化的控製提高了整套設備的可靠性，更換流量計管路材質（zhì）可（kě）以進行潤滑油及燃油的溫度控製，該流量計在內燃機測試及電（diàn）動新能源冷卻等方麵有廣（guǎng）闊前景。該流量計同時具備二次開發能力，通過PLC的net口（kǒu）可以進行MES擴展（zhǎn），信（xìn）號連接到主機廠的中控，實現遠程監控和控（kòng）製，實現工廠智能管（guǎn）理。
上一（yī）篇：關於壓縮空氣流量計電流異常波動問題及處理方法