SU1425620A1 - Система регулировани давлени газа - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматическому управлению и регулированию технологических параметров производственных процессов и может быть использовано на предпри ти х химической, металлургической промышленности, а также в экспериментальной газодинами- ке дл  регулировани  давлени  газа в

Description

L.

rVf

г (Л

(Раг.1

г|1роточнон камере. Целью изобретени  ;|вл етс  повьппение качества регулиро- давлени  газа в услови х денст- 1|ующих на систему внешних возмущении rto давлению газа в магистрали высокого давлени , когда коэффициент передачи проточной емкости по управл к це- tiy воздействиго измен етс  более чем ija два пор дка. Поставленна  цель до- с1тигаетс  тем, что в систему регулиро введены блок сравнени  8, инер- фюнное звено II с посто нной вре- 4ени, равной посто нной времени проточной емкости, решающий усилитель 12, в пр мую цепь которого включен датчик 19 давлени  газа в магистрали высокого давлени , а в цепь обратной св зи - дополнительный датчик 20 давлени  в емкости, сумматор 14, к одному входу которого подключен р.ешающий усилитель 15 с датчиком 16 площади открыти  регулирующего вентил  в пр мой цепи, а к другому входу - решающий усилитель 17 с датчиком 18 площади критического сечени  регулируемого диффузора в пр мой цепи, 5 ил.

1

; Изобретение относитс  к автоматич{ескому управлению и регулированию фоизводственных процессов и может быть использовано на предпри ти х хи- чecкoй, металлургической промьшшен- ности и в экспериментальной газодина- «(ике дл  автоматического регулирова- н)и  давлени  газа в проточной емкости в тех случа х, когда источник пита- йи  сжатым газом ограничен по мощнос- и на систему регулировани  давлени  действует возмущение в виде рез- Kioro падени  давлени  в питающем резервуаре .

Цель изобретени  - повыщение каче- ,ства регулировани  давлени  в усло- в;и х действующих на систему внешних возмущений по давлению газа в магист- высокого давлени , когда коэффициент передачи проточной емкости по п:о возмущающему воздействию мен етс  более чем на два пор дка.

На фиг, 1 представлена схема системы регулировани  давлени  газа; на фиг, 2 - схемна  реализаци  датчика площади открыти  регулирующего вентил ; на фиг, 3 и 4 - нелинейные зависимости площади проходного сечени  вентил  от величины перемещени  клапана регулирующего вентил ; на фиг,5 временные диаграммы на входах и выходе блока сравнени ,

На диаграммах (фиг,5) обозначено: а, - сигнал задани  регулируемого давлени  на входе блока сравнени ; б - сигнал с датчика регулируемого давлени  на входе блока сравнени ; в 0

5

0

5

0

5

сигнал компенсации инерционности трубопровода на входе блока сравнени ; г - суммарный сигнал на выходе блока сравнени  с учетом компенсации инерционности; д - суммарный сигнал на выходе блока сравнени  без компенсации .

Система содержит проточную емкость 1 с критическим сечением 2 регулируемого диффузора 3, регулирующий вентиль 4, магистраль 5 высокого давлени , исполнительный двигатель 6, блок 7 управлени , блок 8сравнени , первый датчик 9 давлени  в емкости, за- датчик 10 давлени , инерционное звено 11, второй решающий усилитель 12, инвертор 13, сумматор 14, первьй ре- шакмций усилитель 15, датчик 16 площади открыти  регулирующего вентил , третий решающий усилитель 17, датчик 18 площади критического сечени  регулируемого диффузора, датчик 19 давлени  газа в магистрали высокого давлени , второй датчик 20 давлени  в емкости, регистор 21 и емкость 22 в цепи обратной св зи инерционного звена, произведение которых должно равн тьс  величине посто нной времени проточной емкости. Датчики давлени  9 и 20 в емкости отличаютс  по своему конструктивному выполнению, так как датчик 9 должен иметь на выходе напр жение или ток, пропорциональные измер емому давлению (датчик типа Сапфир, Кристалл), а датчик 20 должен иметь потенциометрический выход и осуществл ть преобразование

давлени  в пропорщюнштьиое ему сопротивление (датчик манометрический типа ДДМ).

Датчик площади открыти  регулирующего вентил  содержит диодную линейку 23 и операционньй усилитель 24.

Сущность изобретени  заключаетс 

-i в автоматическом формировании сигнала компенсации возмущаюцего воздейст- действующих возмущений. С целью ВИЯ по давлению газа в магистрали вы-

ликвидации отрицательного воздействи  падени  давлени  в магистрали по мере расхода рабочего газа в структуре системы предусмотрен отдельньй вход бло

сокого давлени  и вводе его в схему управление в удобном дл  реализации месте.

Передаточна  функци  канала компенсации возмущени  имеет вид

W(S)

1 1 . РО-, К F, F Р

1р

0(р

Pt где F, - площадь проходного сечени  регулирующего вентил ; площадь проходного сечени  регулируемого диффузора на выходе проточной емкости; регулируемое давление газа в проточной емкости; давление газа в магистрали высокого давлени ; Т, - посто нна  времени объекта

регулировани ;

S - оператор дифференцировани ; К - коэффициент пропорциональности .

Сигнал компенсации вводитс  через блок сравнени  с отрицательным знаком .

Система работает следующим образом .

До начала работы в задатчике 10 давлени  выставл ют программу изменени  регулируемого давлени  в проточной емкости 1. С помощью регулируемого диффузора 3 устанавливают необходимое критическое сечение 2, соответ- 45 , механически св занного с одной из подвижных створок диффузора 3 горло которого имеет пр моугольное сечение. При этом перемещение створки и, соответственно, потенциометра производитс  по одной из поперечных координат, а втора  составл юща  сечени  диффузора  вл етс  величиной посто нной и учитываетс  в виде посто нного коэффициента при тарировке 5g датчика площади критического сечени  диффузора.

ствующее необходимой скорости потока газа. После запуска экспериментальной установки сигнал рассогласовани  с выхода блока 8 сравнени , полученный в результате сравнени  сигналов с датчика 9 давлени  и задатчика 10, поступает в блок 7 управлени  и после усилени  по мощности - на вход исполнительного двигател  6, которьй перемещает регулирующий вентиль 4 в положение, соответствующее заданному регулируемому давлению. При этом воздух из магистрали 5 высокого давлени  поступает через регулирующий вентиль в проточную емкость 1- и да. К с через критическое сечение 2 регулируемого диффузора на выход.

Динамические свойства системы - быстродействие , устойчивость и точность существенно завис т от коэффициента передачи и инерционности элементов системы, а также от величины и харак действующих возмущений. С целью

ликвидации отрицательного воздействи  падени  давлени  в магистрали по мере расхода рабочего газа в структуре системы предусмотрен отдельньй вход блока 8 сравнени  дл  ввода сигнала компенсации указанного возмущени . Ре- усилитель 15 в зависимости от положени  датчика 16 площади открыти  регулирующего вентил  формиру-.

ет сигнал, пропорциональньЛ величине I/F, . В зависимости от положени  створок регулируемого диффузора 3, определ ющих тшощадь критического сечени  2, решающий усилитель 17 посредством датчика 18 формирует на одном из выходов сумматора 14 сигнал, пропорциональный величине I/F .Сигнал разности этих величин с выхода сумматора через инвертор 13 подаетс 

на вход первого решающего усилител  12, осуществл ющего деление величины регулируемого давлени  Рд, на величину давлени  газа в магистрали высокого давлени  Р с помощью датчиков 19 и 20. Сигнал с выхода усилител  12 через инерционное звено 11 поступает на отдельньй вход блока 8 сравнени . Блок 7 управлени   вл етс  стандартньм усилителем мощности дл 

электропривода.

Датчик 18 площади проходного сечени  регулируемого диффузора на выходе из проточной емкости вьтолнен в виде стандартного линейного потенцио

45 , механически св занного с од50

ной из подвижных створок диффузора 3, горло которого имеет пр моугольное сечение. При этом перемещение створки и, соответственно, потенциометра производитс  по одной из поперечных координат, а втора  составл юща  сечени  диффузора  вл етс  величиной посто нной и учитываетс  в виде посто нного коэффициента при тарировке 5g датчика площади критического сечени  диффузора.

В регулирующем вентиле 4 площадь проходного сечени  св зана с величиной перемещени  клапана, как правило,

1

)1елиней1 ой зависимостью, поэтому использование линейного потенциометра в качестве датчика 16 не представл етс  возможным. Р1скома  нелинейна  зависимость получаетс  путем аппроксимации механической характеристики регулирующего вентил  несколькими OTpesKaMii пр мых при помогди диодной ;шнейки, на вход которой подаетс  сигнал с датчика линейного перемещени  клапана регулирующего органа (не показан). Выходной сигнал усиливаетс  до необходимого уровн  операционным усилителем. Реализуема  с помощью указанной схемы нелинейна  характеристика представлена на фиг.З (1 - величина перемещени  клапана). В рассматриваемой системе стоит задача получени  сигнала, пропорционального величине, обратной площади открыти  регулирующего вентил  (I/F ) В этом случае расчетна  схема остаетс  той же, но датчик перемещени  клапана включаетс  так, что минималь ному перемещению клапана соответствует максимальньй.уровень сигнала (фиг.4).

Таким образом, компенсаци  возмущающего воздействи  на проточную емкость по изменению давлени  в магистрали высокого давлени  позвол ет существенно увеличить коэффициент передачи системы регулировани , что. позвол ет повысить статическую точность и придать системе свойства инвариантности - независимость регулировани  давлени  газа от давлени  в магистрали высокого давлени , рас

0

5

5

0

0

5

хода газа и инерционности проточной

емкости.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Система регулировани  давлени  газа , содержаща  регулирующий вентиль, установленный в магистрали высокого давлени  и подключенньп к проточной емкости с регулируемым диффузором на выходе, задатчик давлени  и первьпЧ датчик давлени  в емкости, подключенные выходами соответственно к первому и второму входам блока сравнени , выход которого соединен с входом блока управлени  исполнительным двигателем, св занным выходом с регулирунщим вентилем , отличающа с  тем, что, с целью повышени  качества регулировани  давлени , система содержит последовательно соединенньге первый решающий усилитель, сумг- атор, инвертор , второй решающий усилитель и инерционное звено, а также третий рещаю- - щий усилитель, в пр мую цепь которого включен датчик площади критического сечени  регулируемого диффузора, датчик площади открыти  регулирук це- го вентил , включенный в пр мую цепь первого рещающего усилител , датчик давлени  газа в магистрали высокого давлени , включенный в пр мую цепь второго решанлцего усилител , и второй датчик давлени  в емкости, включенный в цепь обратной св зи второго рещающего усилител , причем выход третьего решающего усилител  соединен с вторым входом сз мматора, а выход инерционного звена - с третьим входом блока сравнени ..

   мтс

   ч

   МХ

   f/лдхс

   Фг/А2

   {да(сс

   Фие,3

   ФиеЛ

   MOfCf

   и,

   а

   Uz 3