Měření průtoku spalinovou klapkou na výrobní lince. DIPLOMOVÁ PRÁCE Lukáš Frus Vedoucí DP: Doc. Ing. Osvald Modrlák, CSc.

Motivace, Princip spalinové klapky Měření průtoku spalinovou klapkou na výrobní lince. Motivace, Princip spalinové klapky Emisní norma Euro 5, výfukové plyny (CO, NOx, HC, PM). Nízkotlaký systém recirkulace spalin dieselových motorů. ECV klapka, EGR ventil, DPF, DeNOx. Obr. 1: Schéma nízkotlakého systému recirkulace spalin. Obr. 2: Model ECV spalinové klapky.

Měření průtoku spalinovou klapkou na výrobní lince. Cíl práce Základní body diplomové práce: provést teoretický rozbor dostupných metod měření průtoku spalinovou klapkou, navrhnout a zpracovat metodu pro předpokládanou implementaci. Klíčová kriteria: Návrh a rozbor metody. Výběr vhodných měřících principů (plyny  tlak). Možnost kompenzace (hmotnostní průtok). Konstrukce (průmyslové použití, životnost ). Funkce (kalibrace, údržba). Náklady (dostupnost, cena).

Měření průtoku spalinovou klapkou na výrobní lince. Cíl práce (2) měřící stanice průtoku  popis a nastavení, vytvoření měřící aplikace v LabView pro snímání a nastavování měřených dat skrze měřící karty National Instruments. Klíčová kriteria: Programování aplikace. Analogové měřící karty NI PCI 6224, NI PCI 7406. Přepočet hmotnostního průtoku (kompenzace). Parametry snímání (počet vzorků, průměrování). Grafické zobrazení naměřených hodnot. Výstup naměřených dat do souboru (*.TXT *.CSV).

Metody měření průtoku vzduchu Měření průtoku spalinovou klapkou na výrobní lince. Metody měření průtoku vzduchu Zásady výběru vhodného průtokoměru. Tvar výstupního signálu ±10V; 0  20mA. Minimalizace tlakové ztráty, Přesnost měření (min. 2%). Regulace na žádanou veličinu diferenciálního tlaku. Metody měření průtoku vzduchu: Škrtící metody (clony, dýzy), Vírové průtokoměry (Vortex), Hmotnostní průtokoměry. Obr. 3: Model tepelných průtokoměrů. Obr. 4: Model konstrukce víceotvorové sondy Annubar.

Navřená metoda Laminar Flow Element Měření průtoku spalinovou klapkou na výrobní lince. Navřená metoda Laminar Flow Element Princip měření diference tlaku skrze laminární tokové elementy. Vychází z Hagen-Poiseuilleův zákona. Lineární závislost snímaného dif. tlaku a průtoku. Svazek patentovaných maticových kapilárních elementů. Výhody metody LFE: Linearita, laminární proudění, Tlaková ztráta (0,7mbar), Měřící rozsah (100:1), Vysoká dynamika měření (ms), Krátké uklidňující úseky (10D,5D). Obr. 6: Metody měření diference tlaku. Obr. 5: Model průtokoměru LFE, princip proudění.

Model pracoviště pro měření průtoku spalinovou klapkou Měření průtoku spalinovou klapkou na výrobní lince. Model pracoviště pro měření průtoku spalinovou klapkou Technický model měřícího systému (VariCAD). Obr. 7: Model stanoviště pro měření průtoku spalinovou klapkou.

Model pracoviště pro měření průtoku spalinovou klapkou (2) Měření průtoku spalinovou klapkou na výrobní lince. Model pracoviště pro měření průtoku spalinovou klapkou (2) Obr. 8: Model zapojení odběrů tlaku pro měření průtoku spalinovou klapkou.

Struktura měřícího systému průtoku spalinovou klapkou (LFE) Měření průtoku spalinovou klapkou na výrobní lince. Struktura měřícího systému průtoku spalinovou klapkou (LFE) Nastavení průtoku klapkou pomocí proporcionálního tlakového regulátoru. Pneumatický proporcionální ventil AirCom (PQ1IC-01); Objemový „booster“ AirCom (R450-04l). Měřící senzor LFE TetraTec (Z50MC2-2). Obr. 9: Blokové schéma měřicího systému průtoku.

Uživatelské Rozhraní měřící aplikace Měření průtoku spalinovou klapkou na výrobní lince. Uživatelské Rozhraní měřící aplikace Programování NI Labview 8.6 (DAQmx,SubVI). Výpočet hmotnostního průtoku, „Flat Sequince Structure“ Obr 10: Měřicí aplikace pro měření průtoku spalinovou klakou.

Měření průtoku spalinovou klapkou na výrobní lince. Závěr a zhodnocení Návrh a specifikace metod měření: Provedená studie měřících principů pro měření průtoku vzduchu, použité přístupy výběru pro průmyslové použití. Zkompletované návrhy řešení (modely, výhody  nevýhody, návrh konkrétního průtokoměru). Navržená metoda je realizována na výrobní lince AGK 7 Pierburg s.r.o. Ústí nad Labem. Měřící aplikace: Přehlednost a jednoduchost aplikace. Ruční měření a možnosti testu průtoku (300 mbar). Možnost produktových validačních zátěžových testů. Možnost nastavení záznamu a ukládáni dat. Ucelenost řešení a možnosti pokračování: Možnosti statistického ukládání měřících dat. Rozšíření programu další komunikaci, načtení a identifikace produktového čísla klapky.

Měření průtoku spalinovou klapkou na výrobní lince. Děkuji za pozornost Lukáš Frus

Měření průtoku spalinovou klapkou na výrobní lince. Která další metoda uvedená v teoretické části by byla vhodná pro danou aplikaci měření průtoku spalinovou klapkou? Jaký je reálný rozsah instalovaného měřidla LFE? V [kg/h] Teplotní hmotnostní průtokoměr T-mass 65F 1 Přímá varianta pro stlačený vzduch, Přímé měření hmotnostního průtoku. Technické parametry a vlastnosti: (měření průtoku i teploty vzduchu) Přesnost Max. průtok Výstupní signál Rozsah velikostí DN Provozní teplota Provozní tlak 1,5 % z rozsahu 910 kg/h 2 x 420mA 15100mm -40..+100°C 0,540 bar Nevýhoda: dlouhé usměrňující potrubí [1] Products for flow measurement data sheets [online]. [cit. 2010-6-18]. Dostupné z WWW: <www.cz.endress.com>.

Měření průtoku spalinovou klapkou na výrobní lince. Která další metoda uvedená v teoretické části by byla vhodná pro danou aplikaci měření průtoku spalinovou klapkou? Jaký je reálný rozsah instalovaného měřidla LFE? V [kg/h] LFE průtokoměr 50MC02-02 2 Maximální reálný průtok udávaný výrobcem 2819,1 l/min při kalibraci (1013,25 mbar, 21,11 °C, 0%r.V), dpmax=20,111 mbar. Vypočtená hustota vzduchu: Reálný maximální hmotnostní průtok měřidla (při zadaných podmínkách): [2] TetraTec Instruments : LFE Data sheets [online]. [cit. 2010-06-18]. Dostupné z WWW: <www.tetratec.de>.

Měření průtoku spalinovou klapkou na výrobní lince. Jak ovlivní vliv okolní teploty výsledky měření? Ve výrobě teplota kolísá od 15 °C do 30 °C OBECNĚ: Chyba zatížená změnou teploty, resp. hustoty měřeného plynu nastane při odchýlení podmínky od jmenovitých, které jsou: jmenovitý tlak p = 101,321 kPa, jmenovitá teplota T = 294,26 K (= 21,11 °C) kde změna při teplotě 15 °C bude 6,11/294,26 ~ rovna 2 % a při 30 °C 8,89/294,26 ~ rovna 3 %. Zavedená korekce, kompenzace změn teploty a tlaku: kde položky označené indexem „a“ značí stav při aktuálním tlaku a teplotě a položky „n“ indikují stav při normálním tlaku a teplotě (jmenovitém).

Měření průtoku spalinovou klapkou na výrobní lince. Jakou má průtokovou charakteristiku klapka? Který měřený signál ovládá spalinovou klapku? Průtoková charakteristika vychází z profilu klapky: Tlak na vstupu měřeného kusu: AP_PART = 1350 mbar.

Měření průtoku spalinovou klapkou na výrobní lince. Jakou má průtokovou charakteristiku klapka? Který měřený signál ovládá spalinovou klapku? Měřící signály výstupní karty PCI-6704 pro ovládání polohy spalinové klapky: Dev3 (PCI-6704) ao2  poloha ventilu klapky nastavovaná (žádaná) [V], Dev3 (PCI-6704) ao3  napětí motoru klapky nastavované (žádané) [V]. Měřící signály vstupní karty PCI-6224 pro snímání polohy spalinové klapky: Dev1 (PCI-6224) ai6  napětí úhlového senzoru [V].