Способ и устройство для обнаружения и коррекции нестабильности в бытовом агрегате для комбинированной выработки тепла и электроэнергии - RU2007106729A

Реферат

1. Устройство обнаружения нестабильности в двигателе бытового агрегата для комбинированной выработки тепла и электроэнергии (БАКВТЭ), содержащего средство подачи сжигаемого топлива и генератор - для выработки электроэнергии, при этом устройство обнаружения нестабильности предназначено для приема сигнала из генератора БАКВТЭ для выполнения Фурье-преобразования этого сигнала и осуществления текущего контроля Фурье-преобразования для распознавания наличия в Фурье-преобразовании артефактов, которые указывают на существование или развитие нестабильностей в БАКВТЭ.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно предназначено для приема сигнала электрического тока из генератора БАКВТЭ и выполнения Фурье-преобразования этого сигнала электрического тока.

3. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что выполнено таким образом, что способно выполнять быстрое преобразование Фурье (БПФ).

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что дополнительно сконфигурировано таким образом, что способно распознавать наличие нерезонансных частот гармоник в Фурье-преобразовании.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно выполнено таким образом, что способно осуществлять текущий контроль Фурье-преобразования для распознавания изменения количества и/или величины упомянутых артефактов в Фурье-преобразовании с течением времени.

6. Система бытового агрегата для комбинированной выработки тепла и электроэнергии (БАКВТЭ), содержащая БАКВТЭ, снабженный средством подачи сжигаемого топлива, генератором для выработки электроэнергии и средством отвода тепла, и содержащая также устройство по любому из пп.1-5.

7. Система БАКВТЭ по п.6, отличающаяся тем, что БАКВТЭ дополнительно содержит двигатель Стирлинга, имеющий горелку для подвода тепловой энергии в головную часть двигателя для приведения в движение элемента, совершающего возвратно-поступательное движение, а генератор содержит генератор переменного тока, приводимый в действие элементом, совершающим возвратно-поступательное движение.

8. Система БАКВТЭ по любому из пп.6 или 7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит контроллер, предназначенный для приема выходного сигнала из устройства обнаружения нестабильности, указывающего наличие артефактов в Фурье-преобразовании, при этом контроллер предназначен для управления двигателем БАКВТЭ таким образом, что уменьшает наличие нестабильностей, когда выходной сигнал устройства указывает факт наличия артефактов в Фурье-преобразовании.

9. Система БАКВТЭ по п.8, отличающаяся тем, что контроллер выполнен таким образом, что регулирует горелку, чтобы осуществлять управление тепловой энергией, подводимой в двигатель Стирлинга, когда выходной сигнал, принятый из устройства обнаружения нестабильности, указывает факт наличия артефактов в Фурье-преобразовании.

10. Способ обнаружения нестабильностей в двигателе бытового агрегата для комбинированной выработки тепла и электроэнергии (БАКВТЭ), содержащего средство подачи сжигаемого топлива, вырабатывающего тепловую мощность, и генератор для выработки электроэнергии, заключающийся в том, что получают сигнал из генератора БАКВТЭ, выполняют Фурье-преобразования этого сигнала, и осуществляют текущий контроль Фурье-преобразования для распознавания наличия артефактов в Фурье-преобразовании, которые указывают на существование или развитие нестабильностей в двигателе БАКВТЭ.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что при выполнении Фурье-преобразования осуществляют быстрое преобразование Фурье (БПФ).

12. Способ по п.10, отличающийся тем, что при получении сигнала из генератора получают сигнал электрического тока из этого генератора.

13. Способ по п.10, отличающийся тем, что при выполнении текущего контроля Фурье-преобразования распознают нерезонансные максимумы гармоник в Фурье-преобразовании.

14. Способ по любому из пп.10-13, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют текущий контроль Фурье-преобразования сигнала из генератора за некоторый промежуток времени,

распознают факт увеличения количества и/или амплитуды артефактов в Фурье-преобразовании за этот промежуток времени, свидетельствующий о возрастании нестабильностей в работе двигателя БАКВТЭ.

15. Датчик длины хода, предназначенный для определения длины хода элемента, совершающего возвратно-поступательное движение, в двигателе бытового агрегата для комбинированной выработки тепла и электроэнергии, содержащий

датчик вибрации, предназначенный для регистрации уровня вибрации двигателя агрегата для комбинированной выработки тепла и электроэнергии (БАКВТЭ),

процессор, предназначенный для приема сигнала из датчика вибрации и получения из него выходного сигнала датчика длины хода, отображающего длину хода элемента, совершающего возвратно-поступательное движение.

16. Датчик длины хода по п.15, отличающийся тем, что дополнительно содержит устройство контроля частоты, выполненное таким образом, что определяет частоту в магистральной сети электроснабжения, с которой соединен БАКВТЭ, и/или частоту на выходе генератора переменного тока, связанного с БАКВТЭ, при этом процессор дополнительно предназначен для осуществления корректирующих поправок к зарегистрированному уровню вибрации на основании определенной частоты.

17. Датчик длины хода по любому из пп.15 или 16, отличающийся тем, что датчиком вибрации является акселерометр, установленный таким образом, что связан с двигателем и предназначен для определения ускорения его детали.

18. Система агрегата для комбинированной выработки тепла и электроэнергии (БАКВТЭ), содержащая

блок БАКВТЭ, снабженный двигателем с элементом, совершающим возвратно-поступательное движение,

датчик длины хода по любому из пп.15-17.

19. Система БАКВТЭ по п.18, отличающаяся тем, что дополнительно содержит устройство сопряжения с электрической сетью, расположенное между БАКВТЭ и магистральной сетью электроснабжения, при этом, устройство сопряжения с электрической сетью предназначено для формирования выходного сигнала, указывающего частоту в магистральной сети электроснабжения как функцию времени, который принимает устройство контроля частоты, имеющееся в датчике длины хода.

20. Устройство обнаружения нестабильности по любому из пп.1-5, объединенное с датчиком длины хода по любому из пп.15-17.

21. Система агрегата для комбинированной выработки тепла и электроэнергии (БАКВТЭ), содержащая

блок БАКВТЭ, снабженный

двигателем с элементом, совершающим возвратно-поступательное движение,

средством подачи сжигаемого топлива,

средством отвода тепла,

генератором, предназначенным для выработки электроэнергии,

устройство обнаружения нестабильности по любому из пп.1-5;

датчик длины хода, обеспечивающий выходной сигнал регистрации длины хода, и

контроллер системы, выполненный таким образом, что принимает в качестве первого входного сигнала, поступающего из устройства обнаружения нестабильности, сигнал, характеризующий наличие артефактов в Фурье-преобразовании сигнала с выхода генератора, принимает в качестве второго входного сигнала, поступающего из указателя длины хода, выходной сигнал датчика длины хода, и осуществляет управление БАКВТЭ таким образом, что уменьшает длину хода элемента, совершающего возвратно-поступательное движение, в зависимости от первого входного сигнала, поступившего в него, от второго входного сигнала, поступившего в него, или от обоих сигналов.

22. Система БАКВТЭ по п.21, отличающаяся тем, что двигатель БАКВТЭ дополнительно содержит горелку, предназначенную для подвода тепловой энергии в головную часть двигателя для приведения в движение элемента, совершающего возвратно-поступательное движение, при этом, контроллер системы выполнен таким образом, что осуществляет управление горелкой, уменьшая подвод тепловой энергии в головную часть двигателя, посредством чего уменьшает длину хода элемента, совершающего возвратно-поступательное движение, в зависимости от первого и/или второго входных сигналов, поступающих в контроллер системы.

23. Система БАКВТЭ по п.21, отличающаяся тем, что контроллер системы выполнен таким образом, что осуществляет управление двигателем, останавливая элемент, совершающий возвратно-поступательное движение, в зависимости от первого и/или второго входных сигналов, поступающих в контроллер системы.

24. Система по любому из пп.21-23, отличающаяся тем, что датчик длины хода содержит переключатель, приводимый в действие, когда элемент, совершающий возвратно-поступательное движение, приближается к состоянию наличия избыточного хода или превышает его, для обеспечения выходного сигнала регистрации длины хода.

25. Система по п.24, отличающаяся тем, что переключатель содержит механический переключатель.

26. Система по п.24, отличающаяся тем, что переключателем является оптический переключатель.

27. Система по п.26, отличающаяся тем, что оптический переключатель содержит средство генерации светового луча, средство приема светового луча, при этом оптический переключатель выполнен таким образом, что обеспечивает выходной сигнал регистрации длины хода, когда элемент, совершающий возвратно-поступательное движение непосредственно или косвенно с элементом, совершающим возвратно-поступательное движение, перекрывает световой луч оптического переключателя вследствие приближения к состоянию наличия избыточного хода или его превышения.

28. Система по любому из пп.21-23, отличающаяся тем, что датчик длины хода предназначен для формирования выходного сигнала регистрации длины хода, указывающего положение элемента, совершающего возвратно-поступательное движение, вблизи от, по меньшей мере, крайней точки его рабочего хода.

29. Система по п.28, отличающаяся тем, что датчик длины хода содержит подвижный элемент, выступающий в направлении к БАКВТЭ, и выполненный таким образом, что входит в контакт с деталью упомянутого БАКВТЭ, движущейся с вместе с элементом, совершающим возвратно-поступательное движение, в течение промежутка времени, по меньшей мере, около крайней точки рабочего хода элемента, совершающего возвратно-поступательное движение.

30. Система по п.28, отличающаяся тем, что датчик длины хода содержит подвижный элемент, установленный на БАКВТЭ и выступающий на некоторое расстояние от него, при этом, подвижный элемент входит в контакт с поверхностью или с точкой, которая является неподвижной относительно вибрации БАКВТЭ, в течение промежутка времени, по меньшей мере, около крайней точки рабочего хода элемента, совершающего возвратно-поступательное движение.

31. Система по любому из пп.29 или 30, отличающаяся тем, что датчик длины хода предназначен для генерации выходного сигнала регистрации длины хода, представляющего собой переменный сигнал, связанный с перемещением подвижного элемента.

32. Система по п.31, отличающаяся тем, что выходной сигнал регистрации длины хода зависит от расстояния, на которое переместился подвижный элемент в течение цикла перемещения элемента, совершающего возвратно-поступательное движение, от времени, в течение которого подвижный элемент перемещается из заранее заданного положения, или от зарегистрированного давления на подвижный элемент в течение времени контакта упомянутой детали БАКВТЭ, которая перемещается вместе с элементом БАКВТЭ, совершающим возвратно-поступательное движение.

33. Система по п.31, отличающаяся тем, что выходной сигнал регистрации длины хода является непрерывным аналоговым сигналом или последовательностью непрерывных аналоговых сигналов, которые указывают положение элемента, совершающего возвратно-поступательное движение, в течение, по меньшей мере, части каждого цикла его перемещения.

34. Система по п.28, отличающаяся тем, что датчик длины хода содержит излучатель, предназначенный для излучения светового луча, и приемник, предназначенный для приема светового луча, при этом, датчик предназначен для формирования выходного сигнала, указывающего положение элемента, совершающего возвратно-поступательное движение, в зависимости от перекрытия светового луча при прохождении элемента, совершающего возвратно-поступательное движение, по меньшей мере, через крайнее положение его перемещения.

35. Система по п.34, отличающаяся тем, что датчик длины хода содержит первую часть, содержащую излучатель и приемник, и которая установлена в неподвижном положении относительно БАКВТЭ, и вторую часть, содержащую устройство перекрытия светового луча, который выступает из БАКВТЭ перпендикулярно к направлению светового луча и перемещается в зависимости от элемента БАКВТЭ, совершающего возвратно-поступательное движение.

36. Система по п.34, отличающаяся тем, что датчик длины хода содержит первую часть, содержащую излучатель и приемник, которая установлена на детали БАКВТЭ таким образом, что она перемещается в зависимости от элемента БАКВТЭ, совершающего возвратно-поступательное движение, и вторую часть, которая выступает из точки, расположенной рядом с первой частью, но является неподвижной относительно нее, а при работе перекрывает световой луч при прохождении элемента, совершающего возвратно-поступательное движение, через, по меньшей мере, крайнее положение его перемещения.

37. Система по любому из пп.34-36, отличающаяся тем, что датчик дополнительно содержит интегратор, предназначенный для суммирования времени, в течение которого световой луч перекрыт во время каждого цикла перемещения элемента, совершающего возвратно-поступательное движение, и вследствие этого генерации выходного сигнала датчика.

38. Система по любому из пп.21-23, отличающаяся тем, что датчик длины хода содержит датчик вибрации для определения длины хода элемента, совершающего возвратно-поступательное движение, в двигателе бытового агрегата для комбинированной выработки тепла и электроэнергии (БАКВТЭ), при этом датчик длины хода содержит

датчик вибрации, предназначенный для регистрации уровня вибрации двигателя БАКВТЭ,

процессор, обеспечивающий прием выходного сигнала из датчика вибрации и формирования выходного сигнала датчика длины хода, отображающего длину хода элемента, совершающего возвратно-поступательное движение.

39. Система по п.38, отличающаяся тем, что дополнительно содержит устройство контроля частоты, предназначенное для определения частоты в магистральной сети электроснабжения, с которой соединен БАКВТЭ, и/или частоты на выходе генератора переменного тока, связанного с БАКВТЭ; при этом процессор дополнительно предназначен для корректирующих поправок к зарегистрированному уровню вибраций на основании определенной частоты.

40. Система по п.38, отличающаяся тем, что датчиком вибрации является акселерометр, связанный с двигателем и предназначенный для определения ускорения его детали.

41. Способ определения длины хода элемента, совершающего возвратно-поступательное движение, в двигателе бытового агрегата для комбинированной выработки тепла и электроэнергии (БАКВТЭ), который соединен с магистральной электрической сетью, но способен работать при отсутствии подачи электричества из нее, заключающийся в том, что

регистрируют уровень вибрации двигателя БАКВТЭ,

определяют частоту в магистральной сети электроснабжения, с которой соединен БАКВТЭ, в данный момент времени,

применяют корректирующую поправку к зарегистрированному уровню вибрации на основании определенной частоты в магистральной сети электроснабжения для создания выходного сигнала датчика длины хода, отображающего длину хода элемента, совершающего возвратно-поступательное движение.

42. Способ управления двигателем в бытовом агрегате для комбинированной выработки тепла и электроэнергии (БАКВТЭ) для уменьшения или предотвращения нестабильностей в работе двигателя, заключающийся в том, что

обнаруживают наличие нестабильностей в работе двигателя с использованием способа по любому из пп.10-14,

определяют длину хода элемента, совершающего возвратно-поступательное движение, в двигателе, и

осуществляют управление двигателем в том случае, когда обнаружено наличие нестабильностей, когда определенная длина хода превышает заранее заданную пороговую длину, или при наличии обоих этих условий.

43. Способ по п.42, отличающийся тем, что двигатель содержит горелку, предназначенную для подвода тепловой энергии в головную часть двигателя для приведения в движение элемента, совершающего возвратно-поступательное движение, при этом дополнительно, когда определено наличие нестабильностей, осуществляют управление горелкой таким образом, что уменьшают подвод тепловой энергии в головную часть двигателя, посредством чего уменьшают длину хода элемента, совершающего возвратно-поступательное движение.

44. Способ по п.43, отличающийся тем, что дополнительно, когда определено наличие нестабильностей или когда определенная длина хода превышают заранее заданную величину, то останавливают элемент, совершающий возвратно-поступательное движение.

45. Способ по любому из пп.43 или 44, отличающийся тем, что операцию определения длины хода выполняют с первой скоростью и/или с первой точностью тогда, когда результатом операции обнаружения нестабильностей является наличие обнаруживаемой нестабильности, но со второй скоростью и/или со второй точностью тогда, когда результатом операции обнаружения нестабильностей является отсутствие обнаруживаемой нестабильности, при этом первая скорость и/или точность являются более высокими, чем вторая скорость и/или точность.