SU1594502A1 - Устройство дл регулировани температуры - Google Patents

Abstract

Изобретение предназначено дл  регулировани  температуры в технологических аппаратах в химической и других отрасл х промышленности, например, при регулировании температуры продукта в реакторах с рубашками дл  обогрева теплоносителем. Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  и повышение точности регулировани . Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  регулировани  температуры содержит датчик температуры продукта в технологическом аппарате, задатчик, подключенный к первому входу блока сравнени , функциональный преобразователь, релейный блок, клапаны подачи тепло- и хладоносител , датчик температуры теплоносител  на выходе технологического аппарата, выход которого подключен к первому входу функционального преобразовател , к второму входу которого подключен выход датчика температуры продукта, а к выходу - вход блока сравнени . Устройство содержит также блок задержки и блок автоподстройки, причем вход блока задержки подключен к выходу релейного блока, а выходы блока задержки и релейного блока подключены к входам автоподстройки, к выходам которого подключены клапаны на лини х подачи тепло- и хладоносител . При использовании в качестве функционального преобразовател  блока определени  максимума в качестве блока автоподстройки используетс  элемент И, а при использовании в качестве функционального преобразовател  блока определени  минимума в качестве блока автоподстройки используетс  элемент ИЛИ. Устройство обеспечивает режим работы, эквивалентный в динамическом отношении работе регул тора с инверсным гистерезисом при значительном отношении инерционностей массы продукта и рубашки аппарата. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к технике автоматического регулировани  и мо жет быть использовано при регулировании температуры в технологических аппаратах в химической и других отрасл х промьшшенности, например, при

регулировании температуры продукта в

реакторах периодического действи  с мешалками и рубашками дл  обогрева теплоносителем.

Цель изобретени  - расширение области применени  и повьшение точности регулировани .

На чертеже представлена функциональна  схема устройства.

Устройство содержит датчики 1 и 2 температуры, функциональный преобра- зователь 3, двухпозиционный регул тор 4, управл ющий-исполнительными устройствами-клапанами 5 и 6. Двухпозиционный регул тор содержит задат чик 7, блок 8 сравнени , релейный .блок 9, блок 10 задержки, блок 11 автоподстройки, в качестве которого используетс  либо логический элемент И (если функци  преобразовател  3 max), либо логический элемент ИЛИ (если функци  преобразовател  3 min) усилители 12 и 13 мощности, к кото- рым подключены соответственно пр мой и инверсный выходи блока 11.

Устройство обеспечивает регулиро- вание температуры продукта в аппарате 14, Продукт перемешиваетс  в процессе нагрева мешалкой с помощью привода 15. Теплоноситель поступает в рубашку аппарата по трубопроводу 16, а хладоноситель - по трубопроводу 17 Теплоноситель и хладоноситель удал етс  из рубашки аппарата по трубопроводу 18.

В случае, если в качестве функцио нального преобразовател  использован блок определени  максимума, а в качестве блока автоподстройки / - элемент И, TO работа устройства происходит слвцуюш м образом. Напр жени  с выходов датчиков 1 и 2 поступают на входы функционального преобразовател  3, Поскольку инерционность первой емкости значительно меньше, чем второй (масса продукта), то в начале нагрева напр жение U2 возрастает быстрее, чем U.j , и на выходе преобразовател  3 формируетс  сигнал , равный по значению U-, Этот сигнал поступает на первый вход бло- ка 8 сравнени  регул тора 4, на второй вход которого поступает сигнал и от задатчика 7, В начальный момент времени значение сигнала U меньше значени  U4, сигнал IT -имеет положительное значение, а на выходе релейного блока 9 сигнал имеет

о

нулевое значение и поступает на вход блока 11 автоподстройки и блока 10 задержки. Инверсный выход блока 11 автоподстройки находитс  в единичном состо нии и под воздействием сигнала U-J с выхода усилител  мощности клапан 6 открыт. При достижении тем

пературой на выходе установки заданного значени  происходит переключение сигнала U, на выходе релейного элемента в единичное состо ние, Пе- {эеключение вьгходов автоподстройки блока происходит с задержкой, определ емой блоком задержки. Величина задержки выбираетс  таким образомj чтобы отключение клапана 6 и включение клапана 5 на линии подачи хладагента происходило после достижени  напр жением U величины U..

Величина задержки может быть определена экспериментально или рас- четнр Следующим образом.

Динамические свойства массы продукта и теплоносител  (воды) в рубашке аппарата могут быть приближенно описаны выражени ми вида

V г. W.(P) feVr ;(1)

TCP + 1

Vp)|f|

(2)

де К

., Kg- коэффициент усилени 

элементов объекта соответственно массы продукта и рубашки с водой; посто нные времени указанных элементов; р, tg- значени  запаздывани  в указанных элементах, Температура воды в начале нагреа измен етс  по закону

Т - 8

(TV

®в Vi -бес) (1-е

i-Ce в

9

бо

) +

(3)

Из (3) при OB 8, наход т врем 

нагрева

4t, t, +Tgin|5|: | i.(4) joift

Максимальный нагрев продукта за

врем  нагрева t :

-е,/т.

0с, 9е,-ь (, -ej(1 - е ).(5)

Условием нормального регулировани  процесса  вл етс  вьфажение

55

QC, S«A ИЛИ с учетом (5) и (4)

(6)

КсВ, - (KcBi-ece)e

- B/TC

VTc

(7)

бэ«А

начальные значени  тем

пературы воды и смеси; 5 заданное значение температуры;

- характеристика регул тора .

10

Услови  (6) и (7) означают то, что величина задержки должна быть выбрана таким образом, чтобы при отключении подачи теплоносител  по значению температуры на выходе установки в точке 1 с задержкой относительно точки 1 врем  между моментом отключени  и достижением максимального значени  температуры про- дукта 0(, было, по крайней мере, не меньше запаздьшани  2 . При равенстве этого времени . получают процесс без перерегулировани , в случае , если данное врем  меньше С, получают колебани  на уровне ниже заданного.

Врем  достижени  температурой воды в рубашке заданного значени 

5 10

15

20 25

чени , а подключение теплоносител  в момент времени, задержанный относительно момента снижени  температуры на выходе установки ниже заданного значени  на врем , определ емое блоком задержки. Врем  задержки выбираетс  из услови  снижени  температуры продукта ниже заданного значени  и определ етс  экспериментально или приближенно расчетным методом следующим образом.

Температура продукта в начале нагрева измен етс  по закону

- Сс

ее (,.(1 - е )

(8)

Температура продукта достигает заданного значени  &заА врем  tj, которое определ етс  из (8)

К сВ j - G c-t

-с с- IT В - О

УЭ«А

t, Т In г , (9)

врем  нагрева

t, t,.

(10)

/ . гп -Ь Tg

KeBi- б 60

/КВЙ1 Чо

0.

).

зал Врем  достижени  продуктом задан- о,го значени 

. {1 . т 6ctf

t, - Се+ й.„ )

КсВ,- 0

Минимальное врем  задержки блока 10

.tr-t,-t,-C,.T.ln( - cKljI J-.Максимальное врем  задержки бло- ка 19

. /ЛИН л

dt -dt + , ,

В случае, если в качестве функционального преобразовател  использован блок определени  минимума, а в качестве блока автоподстройки - элемент ИЛИ, то работа устройства происходит аналогично, но с измене- нием последовательности срабатьгаани  релейного блока 9 и блока 11 автопод стройки.

В этом случае подключение хладо- носител  происходит при превьшгении температурой продукта заданного зна

максимальна  температура продгьт та за врем  нагрева определ етс  из (1) с учетом (3)

Сс

&сГ с (,-0з«)е

, (11)

максимальна  температура воды за врем  нагрева

9в, 0- (-б«о)(1 )Д12)

охлаждение воды после достижени  ©

происходит по закону

-()

ь

0в (0вГ «. в

+ В,Кв,

4 (13)

температура воды понизитс  до вддд ко времени t, которое определ етс  из (13)

4-T.in,,V,),

l-V%i .

(14)

врем  охлаждени 

/3ti tj - t, + Tgln

6б1- бэад

(15)

продукт охлаждаетс  за врем  охлаждени  до величины.

. -dti/ c О - (в.

СМ«Н1

BjKj,.

- BjK ).е

(16)

Условием нормального регулировани  гЬоцесса  вл етс  выражение

(17)

и

1

6

ЗЯА

Которое с учетом(16) и (15) может быть записано:

t /Г

КёВ/1 -е:

- Сс -R тс 1

.«Д-е.- BjK,;J

н-9э

уj 6i- BiKs .-Tj/ Hc esox- где В,, В j значени .выхода блока 9.

Определение времени задержки блока 10 во втором варианте выполнени  устройства осуществл етс  аналогично из (18).

Минимальное врем  задержки блока.

ilO

KfiB у- 661

/АМН t,

Т 1„/К 1-6с1

1 1 РВ1 V ,-бэйд

вПА

В

(18) 20

25

30

Максимальное врем  задержки блока 10

л 3 t , ;

4t,

при параметрах О в, и 6ci определ емых по выражени м (11) и (12),

Таким образом, применение устройства позвол ет обеспечить работоспособность регул тора температуры как регул тора с инверсным гистерезисом при значительной величине отношени , инерционностей массы продукта и рубашки аппарата с теплоносителем, применение которого позвол ет получить высокую точность регулировани  в установившемс  режиме при различных

характеристиках переходного са.

процес0

5

0

25

30

35

Формула изобретени 

Claims (3)

1.Устройство дл  регулировани  температуры, содержащее датчик температуры продукта в технологическом аппарате, задатчик, подключенный к первому входу блока сравнени , функциональный преобразователь, .релейный блок, подключенный., входом к L выходу блока сравнени , клапаны подачи тепло- и хладоносител , датчик температуры тепло- и хладоносител  на выходе технологического аппарата, выход которого подключен к первому входу функционального преобразовател , к второму входу которого подключен выход датчика температуры продукта , а к выходу - вход блока сравнени , отличающее с  тем, что, с целью расширени  области применени  и повьшени  точности регулировани , оно дополнительно содержит блок задержки и блок автоподстройки, причем вход блока задержки подключен к выходу релейного блока, а выходы блока задержки и релейного -блока подключены к входам блока автоподстройки , к выходам которого подключены клапаны на лини х подачи тепло- и хладоносител .

2.Устройство по п. 1, о т л и- чающеес  тем, что функциональный преобразователь выполнен в виде

40 блока определени  максимума, а блок автоподстройки - в виде элемента И.

3.Устройство по п. 1, о т л и- j чающеес  тем, что функциональный преобразователь выполнен в

45 виде блока определени  минимума, а блок автоподстройки - в виде элемента ИЛИ.