Испытательный стенд двигателей внутреннего сгорания с оборудованием ОВЕН в МАДИ

Работа с реальным оборудованием превращает теоретические схемы и формулы из учебника в понятные управляемые процессы. Когда датчики, контроллеры и исполнительные механизмы оживают в собранной студентами системе, эти формулы становятся инструментами для решения настоящих задач. Лабораторные работы в рамках образовательного процесса помогают обеспечить промышленность квалифицированными кадрами, а страну — собственными надежными технологиями.

С 2009 года компания ОВЕН развивает программу поддержки вузов, оснащая лаборатории и учебные классы промышленным оборудованием для автоматизации, которое используется на десятках тысяч действующих производств. За эти годы вузами-партнерами стали уже более 150 российских институтов. Среди них МАДИ – Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет, где на кафедре «Теплотехника и автотракторные двигатели» на базе оборудования ОВЕН был модернизирован испытательный стенд двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Необходимо было визуализировать технологические процессы, автоматизировать и повысить безопасность проведения испытаний. Мы побеседовали с доцентом кафедры Павлом Душкиным и его студентов Алексеем Селезнёвым о результатах модернизации.

Испытательный стенд двигателей внутреннего сгорания

Испытательный стенд двигателей внутреннего сгорания используется в МАДИ для лабораторных работ: он позволяет исследовать рабочий процесс ДВС, измерять расход топлива, контролировать температурные параметры и крутящий момент двигателя.

Стенд размещен в специальном помещении на отдельном фундаменте для снижения воздействия вибраций на здание. Помещение разделено на две части – моторный отсек с лабораторным оборудованием и пультовая, из которой происходит управление испытаниями.

Основу стенда составляют:

• испытываемый двигатель внутреннего сгорания;
• электрическая тормозная установка, позволяющая рекуперировать выработанную двигателем механическую энергию обратно в электросеть института;
• приборная панель с оборудованием ОВЕН – ПЛК150* и ТРМ12;
• система охлаждения двигателя с теплообменником и водяной циркуляцией;
• систему удаления отработавших газов;
• весовой расходомер топлива.

Моторный стенд лабораторной работы: 1 – тормозная установка, 2 – весовой расходомер топлива, 3 – теплообменный аппарат, 
4 – инженерный блок управления двигателем, 5 – испытываемый двигатель

Модернизация стенда

Модернизацию лабораторного стенда осуществили на базе программируемого контроллера ОВЕН ПЛК150, ПИД-регулятора ТРМ12 и группы температурных датчиков. ПЛК150 и ТРМ12 установлены в пультовом отсеке бокса на приборной стойке.

Функциональная схема автоматизации моторного стенда

Система обеспечивает контроль следующих технологических параметров:

• температура отработавших газов;
• крутящий момент двигателя;
• расход топлива G_т;
• температура воздуха в моторном отсеке бокса;
• температура охлаждающей жидкости на входе и выходе из системы охлаждения ДВС;
• расход жидкости в горячем контуре системы охлаждения ДВС.

В лабораторном боксе установлен расходомер, который представляет собой весы с топливным баком объёмом 350 мл. ПЛК150 контролирует наполнение бака и рассчитывает расход топлива G_t.

Расход топлива G_t рассчитывается по формуле:

где m – масса топлива в начале и конце измерения, ∆t – продолжительность замера.

Тепловой режим двигателя контролирует датчик ДТС, который измеряет температуру охлаждающей жидкости и подает сигнал на ТРМ12 для регулирования расхода холодной воды во внешнем контуре теплообменного аппарата. В качестве исполнительного механизма используется задвижка с двухпозиционным управлением. Задвижка регулирует подачу воды в ручном и автоматическом режимах в разных циклах: работа, прогрев холодного ДВС, авария по перегреву. При превышении допустимых значений температуры охлаждающей жидкости или отработавших газов происходит аварийное отключение топливоподачи (размыкание промежуточного реле цепи питания топливных форсунок).

Мнемосхема стендовой измерительной системы

Результат модернизации

В результате модернизации АСУ при проведении испытаний двигателя внутреннего сгорания обеспечивается:

• автоматическое поддержание теплового режима двигателя;
• визуализация технологического процесса испытаний ДВС;
• расчет расхода топлива с использованием существующего оборудования в автоматическом режиме;
• безопасность проведения работ благодаря защитному отключению топливоподачи при превышении допустимых температур.

Проект, реализованный в МАДИ, – пример удачного сотрудничества между производителем и вузом. Это реальная модель того, как должна выглядеть современная инженерная подготовка будущих специалистов, обладающих необходимыми мультикомпетенциями: с практикой на современном оборудовании, с возможностью программировать, настраивать и анализировать поведение системы вживую. Для студентов – это шанс «увидеть» автоматику, возможность поработать с ней, получить новые необходимые навыки. Для преподавателей – удобный и понятный инструмент обучения. Для отрасли – инвестиция в подготовку специалистов, которые уже на старте смогут понимать реальные задачи и быстрее включиться в работу. А для компании ОВЕН – это следование своей миссии: делать автоматизацию доступной, понятной и практикоориентированной. Сотрудничество с вузами и подобные учебные проекты – это не просто обучение, а вклад в будущее российской инженерии.

*Контроллер ПЛК150 снят с производства, подобрать функциональную замену можно с помощью нашего конфигуратора.