RU2131084C1 - Способ автоматического регулирования уровня рабочей среды в резервуаре - Google Patents
Способ автоматического регулирования уровня рабочей среды в резервуаре Download PDFInfo
- Publication number
- RU2131084C1 RU2131084C1 RU98102084A RU98102084A RU2131084C1 RU 2131084 C1 RU2131084 C1 RU 2131084C1 RU 98102084 A RU98102084 A RU 98102084A RU 98102084 A RU98102084 A RU 98102084A RU 2131084 C1 RU2131084 C1 RU 2131084C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tank
- level
- difference
- sums
- liquid
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Non-Electrical Variables (AREA)
Abstract
Способ может быть использован в области автоматического управления технологическими объектами энергетических установок для автоматического регулирования уровня жидкости (воды и пр.). Суммируют расходы входящих в резервуар и выходящих из него сред. Сопоставляют между собой суммы расходов входящих в резервуар и выходящих из него сред, полученную в результате сопоставлений разность в виде сигнала подают на регулятор, вырабатывающий по первому заданному закону первый дополнительный сигнал, воздействующий на регулирующий клапан и обеспечивающий соблюдение нулевого значения разности расходов. Одновременно измеряют небалансное количество рабочих сред, образующее отклонение текущего значения уровня от заданного, даже при равенстве сумм расходов входящих в резервуар и выходящих из него сред, по формуле
где G - небалансное количество рабочих сред; Q(t) - изменение разности сумм расходов входящих и выходящих рабочих сред во времени; t - длительность небаланса сумм расходов. Сигнал, пропорциональный небалансному количеству, подают на регулятор. Последний вырабатывает по второму заданному закону второй дополнительный сигнал, воздействующий на регулирующий клапан и обеспечивающий идеальное соблюдение материального баланса, то есть равенство нулю небалансного количества рабочей среды и равенство текущего и заданного значений уровня рабочей среды в резервуаре. Такой способ позволит повысить качество автоматического регулирования и расширить функциональные возможности. 2 ил.
где G - небалансное количество рабочих сред; Q(t) - изменение разности сумм расходов входящих и выходящих рабочих сред во времени; t - длительность небаланса сумм расходов. Сигнал, пропорциональный небалансному количеству, подают на регулятор. Последний вырабатывает по второму заданному закону второй дополнительный сигнал, воздействующий на регулирующий клапан и обеспечивающий идеальное соблюдение материального баланса, то есть равенство нулю небалансного количества рабочей среды и равенство текущего и заданного значений уровня рабочей среды в резервуаре. Такой способ позволит повысить качество автоматического регулирования и расширить функциональные возможности. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области автоматического управления технологическими объектами энергетических установок и может быть использовано для автоматического регулирования уровня жидкости (воды и др.)
Широко известны способы автоматического регулирования уровня в резервуаре по сигналу рассогласования текущего и заданного значений уровня с коррекцией сигналов по положению регулирующего органа, по расходу рабочих сред (пара, воды) [1, 2] и других параметров [3].
Широко известны способы автоматического регулирования уровня в резервуаре по сигналу рассогласования текущего и заданного значений уровня с коррекцией сигналов по положению регулирующего органа, по расходу рабочих сред (пара, воды) [1, 2] и других параметров [3].
Наиболее близким по технической сущности является способ автоматического регулирования питания барабанного котла [4], заключающийся в дополнительном использовании разности напоров рабочей среды на входе и выходе экономайзера.
Использование в известных способах напора в качестве корректирующего параметра не учитывает того, что расход рабочей среды зависит не только от напора, но и от поперечного сечения трубопроводов, проходного сечения результирующих клапанов и других параметров и, таким образом, не обеспечивает идеальное соблюдение материального баланса в резервуаре.
Способ [4] неприемлем для различных рабочих сред, например, для подогревателей котлов, в которых поступающей средой является пар, а выходной средой - конденсат, то есть вода.
Технической задачей изобретения является повышение качества автоматического регулирования, расширение функциональных возможностей.
Задача решена предлагаемым способом, сущность которого заключается в том, что регулирование уровня в резервуаре производят стабилизацией равенства сумм расходов входящих в резеруар и выходящих из него рабочих сред.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен упрощенный разрез резервуара, в котором регулируется уровень рабочей среды, а на фиг. 2 - изменение во времени параметров, характеризующих процесс регулирования.
Пусть в резервуар (фиг. 1) поступает рабочая среда V, например пар, через регулирующий клапан 2, а выходит рабочая среда W, например конденсат, через регулирующий клапан 3, расходы поступающей и выходящей сред при этом одинаковы, то есть.
QV=QW=Q0. (1)
Под "расходом" понимается отношение массы рабочей среды, перемещаемой через поперечное сечение трубопровода, к промежутку времени, за который это перемещение происходит, и может измеряться, например, в кг/с.
Под "расходом" понимается отношение массы рабочей среды, перемещаемой через поперечное сечение трубопровода, к промежутку времени, за который это перемещение происходит, и может измеряться, например, в кг/с.
Уровень среды W в резервуаре 1 в начальный момент времени t=0 равен H0 и равен заданному Hзад. В этот же момент времени происходит скачкообразное изменение, например увеличение, расхода рабочей среды V на величину
Q=Q1-Q0, (2)
где Q0 - начальное значение расходов рабочих сред V и W,
Q1 - конечное значение расхода рабочей среды V.
Q=Q1-Q0, (2)
где Q0 - начальное значение расходов рабочих сред V и W,
Q1 - конечное значение расхода рабочей среды V.
Изменение уровня H будет происходит по следующему закону
где t - текущее значение времени;
τт - время запаздывания;
S - площадь поперечного сечения резервуара,
и отражено на фиг. 2, в виде прямой линии 1. Увеличение уровня начнется в момент времени, равный времени запаздывания. Под "временем запаздывания" понимается время, равное сумме времени транспортного запаздывания [5] и времени технологического запаздывания, затраченное на какие-то технологические процессы, например на время превращения пара в конденсат и его стекания по стенкам резервуара.
где t - текущее значение времени;
τт - время запаздывания;
S - площадь поперечного сечения резервуара,
и отражено на фиг. 2, в виде прямой линии 1. Увеличение уровня начнется в момент времени, равный времени запаздывания. Под "временем запаздывания" понимается время, равное сумме времени транспортного запаздывания [5] и времени технологического запаздывания, затраченное на какие-то технологические процессы, например на время превращения пара в конденсат и его стекания по стенкам резервуара.
При существующих способах [1, 2, 3, 4] регулирование уровня начнется с момента времени tн, когда отклонение текущего значения уровня H от заданного, равное
ΔH = H-Hзад (4)
достигнет зоны нечувствительности +δH регулятора уровня, изменение последнего будет происходить по кривой 1-1' (фиг. 2).
ΔH = H-Hзад (4)
достигнет зоны нечувствительности +δH регулятора уровня, изменение последнего будет происходить по кривой 1-1' (фиг. 2).
Если дополнительно по предлагаемому способу с момента времени t=0 произвести регулирование разности Q сумм расходов, входящих в резервуар и выходящих из него сред так, чтобы разность сумм расходов довести до нуля к моменту времени tк, то изменение уровня от момента времени tт до момента времени tс стабилизации уровня будет происходить по кривой 2, причем
Qвх=Qвых, (5)
где tк - время, затраченное на регулирование разности сумм расходов.
Qвх=Qвых, (5)
где tк - время, затраченное на регулирование разности сумм расходов.
С момента времени tс уровень H=Hк=const будет стабилизирован (кривая 3).
Этим будет достигнуто соблюдение материального баланса в резервуаре, то есть сумма расходов входящих рабочих сред будет равна сумме расходов выходящих рабочих сред:
где сумма расходов входящих рабочих сред;
сумма расходов выходящих рабочих сред;
i - порядковый номер входящей рабочей среды;
j - порядковый номер выходящей рабочей среды;
к - общее количество входящих рабочих сред;
l - общее количество выходящих рабочих сред,
и разность сумм расходов
будет равна нулю. Регулирование разности Q сумм расходов входящих в резервуар Qвх и выходящих из него Qвых сред производят следующим образом.
где сумма расходов входящих рабочих сред;
сумма расходов выходящих рабочих сред;
i - порядковый номер входящей рабочей среды;
j - порядковый номер выходящей рабочей среды;
к - общее количество входящих рабочих сред;
l - общее количество выходящих рабочих сред,
и разность сумм расходов
будет равна нулю. Регулирование разности Q сумм расходов входящих в резервуар Qвх и выходящих из него Qвых сред производят следующим образом.
Изменяют расходы Qtвх входящих в резервуар сред и расходы Qjвых выходящих из него сред.
Суммируют отдельно расходы Qвх входящих и расходы Qвых выходящих сред.
Вычисляют разность Q сумм Qвх входящих в резервуар сред и сумм Qвых расходов выходящих сред.
Сигнал, пропорциональный разности расходов Q, подают на регулятор, который вырабатывает 1-ый регулирующий сигнал по первому установочному закону, и подают выработанный регулятором сигнал на регулирующий клапан, обеспечивающий равенство сумм расходов входящих и выходящих из резервуара сред, то есть равенство нулю левых и правых частей уравнения (2, 7).
Если разность Q сумм расходов положительна и в качестве регулирующего выбран клапан 2 входящей в резервуар среды V, то последний прикрывают.
При отрицательной разности Q клапан 2 приоткрывают. В качестве регулирующего клапан 2 выбирается в том случае, когда необходима стабилизация расхода выходящих сред.
Если в качестве регулирующего выбран клапан 3 выходящей из резервуара среды W, то при положительной разности Q сумм расходов клапан 3 приоткрывают, а при отрицательной разности Q сумм расходов клапан 3 прикрывают.
Однако, несмотря на стабилизацию уровня и равенство сумм расходов в результате регулирования разности сумм расходов, текущее значение уровня в общем случае не будет равно заданному значению уровня из-за того, что на регулирование разности расходов затрачено время tк, за которое в резервуар поступило небалансное количество рабочей среды G, которое оказалось лишним и которое привело к увеличению уровня от H0 до Hк, так как в интервале времени 0<t<tк разность расходов Q не равнялась нулю.
Под "небалансным количеством рабочей среды" понимается масса или объем рабочей среды, нарушающие идеальный материальный баланс рабочих сред в резервуаре, заключающийся в строгом соблюдении равенства сумм расходов входящих в резервуар и выходящих из него сред, а также в строгом равенстве текущего и заданного значений уровня, то есть в равенстве нулю разности расходов входящих и выходящих сред и равенстве нулю разности между текущим значением и его заданным значением.
Небалансное количество G рабочей среды V в данном конкретной примере будет увеличиваться в интервале времени 0<t<tк по кривой 4, что приведет к увеличению уровня от H=H0 до H=Hк по кривой 2.
Начиная с момента времени tк, небалансное количество G будет оставаться стабильным (кривая 5).
Небалансное количество G рабочей среды V, оказавшееся в резервуаре, в общем случае вычисляют и измеряют, используя формулу
где Q(t) - изменение разности сумм расходов во времени.
где Q(t) - изменение разности сумм расходов во времени.
Поскольку в рассматриваемом случае небалансное количество G оказалось в резервуаре лишним, его следует считать положительным. При наличии неточностей в системах измерений и регулирования дальнейшее изменение уровня может происходить по кривой 6 (фиг. 2) и отклонение уровня от заданного может достигнуть зоны нечуствительности регулятора уровня в момент времени tнн.
Для того чтобы уровень рабочей среды W привести к первоначальному заданному Hзад с наилучшим качеством регулирования, необходимо убрать из резервуара небалансное количество рабочей среды W, в данном случае лишнее, положительное. А поскольку это мгновенно сделать невозможно, удаление небалансного количества G осуществляют по предлагаемому способу путем выработки второго регулирующего сигнала по второму установленному закону и подают выработанный сигнал на регулирующий клапан 2 входящей среды V или на регулирующий клапан 3 входящей рабочей среды W.
Тогда изменение небалансного количества G во времени будет происходить по кривой 7, а уровня - по кривой 8.
Если выработанный сигнал подан на регулирующий клапан 3, то последний должен быть приоткрыт таким образом, чтобы обеспечить не только равенство (6), но и удаление небалансного количества G рабочей среды V, вычисленного и измеренного по формуле (7) в максимально короткий срок до момента времени tнб.
Если же расход выходящей среды Q должен быть постоянным, то выработанный сигнал подают на регулирующий клапан 2 входящей среды V. Последний должен быть прикрыт так, чтобы обеспечить равенство (6) и чтобы измеренное небалансное лишнее количество G рабочей среды W было бы удалено как можно быстрее при определенном неизменном состоянии клапана 3.
Аналогичным образом поступают при недостатке рабочей среды W в резервуаре, то есть при QW>QV, отрицательном количестве G, отрицательной разности Q сумм расходов и когда H<Hзад, только выработанные сигналы должны быть противоположного знака, а воздействия на регулирующие клапаны - обратные.
Тогда, если выработанный сигнал подан на клапан 3, то последний прикрывают таким образом, чтобы обеспечить равенство (6), а также добавление небалансного дефицитного в этом случае количества G рабочей среды V, вычисленное и измеренное по формуле (8) в максимально короткий срок.
Если же расход выходящей среды Q должен быть постоянным, выработанный сигнал подают на регулирующий клапан 2 входящей среды V. Последний должен быть приоткрыт таким образом, чтобы обеспечить равенство (6) и добавить как можно быстрее дефицитное небалансное количество G среды W, выполнив условие равенства нулю небалансного количества G.
Библиографический список
1. АС. 1645757 (СССР) МПК F 22 D 5/26.
1. АС. 1645757 (СССР) МПК F 22 D 5/26.
2. АС. 623052 (СССР) МПК F 22 D 5/26.
3. АС. 720250 (СССР) МПК F 22 D 5/26.
4. АС. 1652749 (СССР) МПК F 22 D 5/26.
5. В.А.Бесекерский, Е.П. Попов. Теория автоматического регулирования. М. : Наука, 1975, 708 с.
Claims (1)
- Способ автоматического регулирования уровня рабочей среды в резервуаре, заключающийся в том, что измеряют текущее значение уровня рабочей среды в резервуаре, расходы входящих в резервуар сред и расходы выходящих из резервуара сред, сопоставляют текущее значение уровня с его заданным значением, формируют сигнал, пропорциональный разности между текущим и заданным значениями уровня, подают его на регулятор, отличающийся тем, что дополнительно суммируют расходы входящих в резервуар и выходящих из него сред, сопоставляют между собой суммы расходов входящих в резервуар и выходящих из него сред, полученную в результате сопоставлений разность в виде сигнала подают на регулятор, вырабатывающий по первому заданному закону первый дополнительный сигнал, воздействующий на регулирующий клапан и обеспечивающий соблюдение нулевого значения разности сумм расходов, одновременно измеряют небалансное количество рабочих сред, образующее отклонение текущего значения уровня от заданного даже при равенстве сумм расходов входящих в резервуар и выходящих из него сред, по формуле
где G - небалансное количество рабочих сред;
Q(t) - изменение разности сумм расходов входящих и выходящих рабочих сред во времени;
t - длительность небаланса суммы расходов, сигнал, пропорциональный небалансному количеству, подают на регулятор, вырабатывающий по второму заданному закону второй дополнительный сигнал, воздействующий на регулирующий клапан и обеспечивающий идеальное соблюдение материального баланса, то есть равенство нулю небалансного количества рабочей среды и равенство текущего и заданного значений уровня рабочей среды в резервуаре.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98102084A RU2131084C1 (ru) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | Способ автоматического регулирования уровня рабочей среды в резервуаре |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98102084A RU2131084C1 (ru) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | Способ автоматического регулирования уровня рабочей среды в резервуаре |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2131084C1 true RU2131084C1 (ru) | 1999-05-27 |
Family
ID=20201958
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98102084A RU2131084C1 (ru) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | Способ автоматического регулирования уровня рабочей среды в резервуаре |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2131084C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114412750A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-04-29 | 清华四川能源互联网研究院 | 一种分布式压缩空气储能系统及其透平发电控制方法 |
-
1998
- 1998-01-20 RU RU98102084A patent/RU2131084C1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114412750A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-04-29 | 清华四川能源互联网研究院 | 一种分布式压缩空气储能系统及其透平发电控制方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Schuler et al. | Calorimetric-state estimators for chemical reactor diagnosis and control: review of methods and applications | |
EP1321836A1 (en) | Controller, temperature controller and heat processor using same | |
JP7356237B2 (ja) | 濃度制御装置、原料消費量推定方法、及び、濃度制御装置用プログラム | |
FI88343B (fi) | Foerfarande och anordning foer beaktande av varierande volym och floede vid reglering av genomstroemningsprocesser | |
RU2131084C1 (ru) | Способ автоматического регулирования уровня рабочей среды в резервуаре | |
Shinskey | Control of pH | |
GB2051424A (en) | Method and apparatus for process control | |
US4938174A (en) | Steam boiler system | |
Aslam et al. | An implementation and comparative analysis of PID controller and their auto tuning method for three tank liquid level control | |
JPH0132525B2 (ru) | ||
JP7114808B2 (ja) | 強制貫流式排熱回収ボイラの給水制御 | |
RU2613385C1 (ru) | Автоматизированная система контроля качества нефти | |
JPS61187991A (ja) | 浄水場の塩素注入制御装置 | |
SU716024A1 (ru) | Устройство дл регулировани соотношени расходов двух смешиваемых потоков | |
RU2234118C2 (ru) | Регулятор давления универсальный | |
Barraud et al. | PI controllers performance for a process model with varying delay | |
RU2084946C1 (ru) | Способ автоматического управления процессом смешения сырья и дозируемого компонента | |
SU1126582A1 (ru) | Устройство дл регулировани концентрации добавки в потоке жидкости при производстве сажи | |
Grebe | Elements of automatic control | |
SU1636648A1 (ru) | Способ регулировани температуры воды на выходе водогрейного котла с линией рециркул ции | |
Mushonga | pH control using two continuous stirred tank reactors in series | |
RU2065195C1 (ru) | Способ регулирования уровня раздела фаз вода-нефть в дегидраторах | |
SU1015179A2 (ru) | Система автоматического регулировани непрерывной продувки барабанного типа | |
JP4381628B2 (ja) | 濃縮設備の濃縮度制御装置及び濃縮度制御方法 | |
Aikman | Frequency-response analysis and controllability of a chemical plant |