Przedmiotem wynalazku jest miernik do pomiaru pochodnej kontrolowanej wielkosci w czasie, przed¬ stawionej w postaci sygnalów analogowych wraz z ukladem zabezpieczajacym.Prawidlowy przebieg wielu procesów produkcyj¬ nych czy technologicznych wymaga zachowania stalosci w czasie wartosci kontrolowanej wielkosci czynnika technologicznego takiej jak temperatura, cisnienie, stezenie itp. Wymagana stalosc w czasie danej wielkosci X okreslona jest jako gradient dx tej wielkosci wyrazony jej pochodna w czasie: . dt Znane rozwiazanie analogowych ukladów do po¬ miaru pochodnych polegaja na pomiarach ciaglych i sa realizowane np. przy uzyciu elementów róz¬ niczkujacych wykorzystujacych wzmacniacz ope¬ racyjny. Uklady takie sa wrazliwe na dzialanie zaklócen, szumów oraz sprawiaja trudnosci ze skalowaniem.Brak precyzyjnych mierników gradientów jest szczególnie uciazliwy w energetyce, gdzie jednym z podstawowych parametrów pary zasilajacej tur¬ bozespoly jest dopuszczalny gradient temperatury wynoszacy 1—3°C/min., przekroczenie którego sta¬ nowi stan awaryjny i zgodnie z wymogami turbo¬ zespól powinien byc wylaczony. Wahania tem¬ peratury pary powoduja powstawanie zmiennych naprezen w elementach turbiny bezposrednio sty¬ kajacych sie z para, co powoduje ich szybki* zu- 10 15 20 25 30 zywanie sie i mechaniczne uszkodzenia. Kazdora¬ zowa awaria turbozespolu przynosi ogromne stra¬ ty w postaci nie wyprodukowanej energii i kosz¬ tach remontu maszyn.Miernik do pomiaru pochodnej kontrolowane) wielkosci fizycznej w czasie wedlug wynalazku, zwany dalej miernikiem gradientu, wraz z ukla¬ dem zabezpieczajacym posiada uklad próbkujaco- -pamietajacy polaczony z róznicowym wzmacnia¬ czem z pamiecia, do których jest doprowadzony sygnal napieciowy proporcjonalny do kontrolowa¬ nej wielkosci X oraz posiada uklad sterujacy ge¬ nerujacy we wzorcowym odcinku czasu At zwa¬ nym okresem próbkowania pare impulsów. Jeden impuls wyznaczajacy poczatek okresu próbkowa* nia jest doprowadzony do ukladu próbkujaco-pa- mietajacego. Drugi impuls wyznaczajacy koniec okresu próbkowania jest poprowadzony do rózni¬ cowego wzmacniacza z pamiecia. Uklad próbujaeo* -pamietajacy mierzy i pamieta aktualna wartosc kontrolowanej wielkosci na poczatku okresu prób¬ kowania i przesyla odpowiedni sygnal do róznico* wego wzmacniacza* który mierzy aktualna wartosc kontrolowanej wielkosci w koncowym okresla próbkowania oraz okresla i pamieta róznice mie¬ dzy jej wartoscia poczatkowa a koncowa we wzorcowym odcinku Q*a*U* Miernik jest wyposazony w uklad zabezpiecza¬ jacy zawierajacy komparator z nastawionym do*- puszczalnym gradientem kontrolowanej wielkosci. 119 330119330 Do komparatora strobowanego impulsami z ukla¬ du sterujacego wyznaczajacymi poczatek okresu próbkowania, sa doprowadzane sygnaly wyjsciowe z róznicowego wzmacniacza proporcjonalne do zmierzonego gradientu kontrolowanej wielkosci.Wyjscia z komparatora sa polaczone z ukladem sygnalizacji stanów i ukladem wylaczajacym urza¬ dzenia w przypadku stanu awaryjnego.Rozwiazanie wedlug wynalazku umozliwia uzy¬ skanie przyrostowego algorytmu pomiaru gradien¬ tu wielkosci mierzonej w czasie, wyrazonego sto- Ax sunkiem , gdzie Ax jest przyrostem wielkosci At zmierzonym we wzorcowym odcinku At czasu.Rozwiazanie pozwolilo wyeliminowac stosowane przy takich pomiarach elementy rózniczkujace, dzieki czemu uzyskano stabilnosc wskazan, a caly uklad o prostej budowie nie jest wrazliwy na dzialanie zaklócen, szumów i latwy do skalowania.- Budowa i zasada dzialania miernika wedlug wynalazku zostana blizej objasnione na przykla¬ dzie wykonania pokazanym na rysunku, który przedstawia schemat blokowy ukladu miernika do pomiaru pochodnej w czasie wraz z ukladem za¬ bezpieczajacym.Miernik^ gradientu kontrolowanej wielkosci fi¬ zycznej sklada sie z polaczonych kolejno prze¬ twornika wejsciowego 1, ukladu próbkujaco-pa- mietajacego 2, róznicowego wzmacniacza z pamie¬ cia 3 i wskaznika M. Ponadto posiada uklad ste¬ rujacy 4 generujacy pare impulsów tx i t2, z któ¬ rych jeden t2 wyznaczajacy poczatek okresu prób¬ kowania jest doprowadzony do ukladu próbkuja- co-pamietajacego 2, a drugi tx wyznaczajacy koniec okresu próbkowania do róznicowego wzmacniacza z pamiecia 3.Pradowy sygnal J = f(©) bedacy funkcja kon¬ trolowanej wielkosci np. temperatury pary dopro¬ wadzony jest do wejscia przetwornika wejsciowego 1, który stanowi np. operacyjny wzmacniacz ze sprzezeniem zwrotnym. Przetwornik 1 dokonuje filtracji sygnalu w celu eliminacji zaklócen i przetwarza go na standartowy- sygnal napieciowy ©a wprost proporcjonalny do wartosci kontrolo¬ wanej wielkosci, doprowadzony do ukladu prób¬ kujaco-pamietajacego 2 i do róznicowego wzmac¬ niacza z pamiecia 3. Uklad 2 strofowany impul¬ sem t2 dokonuje w czasie trwania impulsu pomia¬ ru sygnalu ©A, a po zaniku tego impulsu wartosc sygnalu ©A jest pamietana i reprezentowana przez sygnal wyjsciowy ©B doprowadzony do wejscia róznicowego wzmacniacza z pamiecia 3. Wzmac¬ niacz 3 strobowany impulsem tx dokonuje w cza¬ sie trwania tego impulsu pomiarów róznicy sygna¬ lów ©a —©b = A©, gdzie sygnal ©A odpowiada zawsze wartosci np. temperatury w chwili zaniku impulsu tx wyznaczajacego koniec pomiaru, a ©B odpowiada zawsze wartosci w chwili zaniku im¬ pulsu t2 wyznaczajacego poczatek pomiaru. Miedzy kolejnymi impulsami sterujacymi t2 i tx uplywa staly, wzorcowy czas At = tt —12 zwany okresem próbkowania.Róznicowy wzmacniacz z pamiecia 3 posiada wspólczynnik wzmocnienia k odwrotnie proporcjo¬ nalny do okresu próbkowania k= . Otrzymany At na wyjsciu wzmacniacza 3 sygnal G jest wprost 5 proporcjonalny do róznicy wartosci wielkosci kont¬ rolowanej A©, a odwrotnie proporcjonalny do ok¬ resu próbkowaniaAt: „ 10 G = c A© At °c s gdzie c jest wspólczynnikiem proporcjanalnosci.Zatem sygnal G jest proporcjonalny do gradientu mierzonej wielkosci, którego wartosc jest zapa¬ mietywana przez wzmacniacz 3. Sygnal G jest do¬ prowadzony do wskaznika M wskazujacego aktu¬ alna wartosc gradientu oraz do komparatora 5 w ukladzie zabezpieczajacym.Komparator 5 strobowany impulsami t2 wyzna¬ czajacymi poczatek kolejnego okresu pomiarowego kontroluje przedzial zmian wartosci gradientu w stosunku do nastawionego np. za pomoca poten- 25 cjometrów R, gdzie np. potencjometr Rx okresla dopuszczalny przedzial zmian gradientu dodatnie¬ go, a potencjometr R2 gradientu ujemnego. Jedno¬ czesnie komparator kontroluje czy w czasie na¬ stawionej liczby kolejnych pomiarów nie jest 30 przekraczany gradient dodatni lub ujemny. Wyj¬ scia z komparatora sa polaczone z ukladem sy¬ gnalizacji poziomów gradientu.W przypadku, gdy gradient G przekracza do¬ puszczalna wartosc dodatnia komparator powoduje 35 wlaczenie sygnalizacji np. swietlnej jak lampka Lp przy przekroczeniu gradientu ujemnego wlacza sie lampka L2. Jezeli komparator stwierdzi zaist¬ nienie stanu awaryjnego tzn. utrzymywanie sie wartosci gradientu przez okreslony (nastawiony) 40 czas kolejnych pomiarów poza dopuszczalnym przedzialem zmian, zalacza sygnalizacje alarmowa np. lampke L3 oraz poprzez przekaznik P i zestyki Z, oddzialowuje na system wylaczajacy urzadzenia, których bezpieczenstwo i praca sa zagrozone. 45 Miernik moze tez znalezc zastosowanie do po¬ miaru gradientu temperatury pary opuszczajacej kotly, który jest wskaznikiem prawidlowej pracy kotlów. Odchylenie gradientu od normy wskazuja m.in. na niewlasciwe dzialanie ukladów regula- 50 cyjnych kotla, uszkodzenia palników, urzadzen podajacych paliwo itp.Zastrzezenia patentowe 55 1. Miernik do pomiaru pochodnej kontrolowanej wielkosci fizycznej w czasie wraz z ukladem za¬ bezpieczajacym, znamienny tym, ze posiada uklad próbkujaco-pamietajacy (2) polaczony z róznico¬ wym wzmacniaczem z pamiecia (3), do których 60 doprowadzony jest sygnal napieciowy proporcjo¬ nalny do wartosci kontrolowanej wielkosci, . oraz posiada uklad sterujacy (4) generujacy pare im¬ pulsów (tj i t2), z których jeden (t2) wyznaczajacy poczatek okresu próbkowania jest doprowadzony cs do ukladu próbkujaco-pamietajacego (2), a drugi119 330 (tx) wyznaczajacy koniec okresu próbkowania do róznicowego wzmacniacza z pamiecia (3). 2. Miernik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze róznicowy wzmacniacz z pamiecia (3) ma wspól¬ czynnik wzmocnienia odwrotnie proporcjonalny do wzorcowego okresu próbkowania (At). 3. Miernik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze uklad zabezpieczajacy posiada komparator (5), do którego doprowadzone sa sygnaly wyjsciowe z róznicowego wzmacniacza z pamiecia (3) i impulsy (t2) wyznaczajace poczatek okresu pomiarowego. PL