SU669337A2 - Устройство дл многоканального терморегулировани - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к регулированию тепловых режимов промышленных объектов и может примен тьс , в частности, в каскадных системах регулировани , в которых температуры используютс  в качестве управл ющих воздействий на технологический процесс.

В основном авт. св. № 490103 описано устройство дл  многоканального терморегулировани , содержащее термопары, подключенные к терморегул торам, делители напр жени  и источник управл ющего напр жени , причем к источнику управл ющего напр жени  подключены последовательно соединенные термопара и делитель напр жени  каждого канала 1.

Такое устройство имеет сравнительно узкую область применени  из-за низкого качества регулировани  (больщих автоколебаний температуры) при посто нном смещении температур в зонах, регулируемых терморегул торами , например, с позиционным законом регулировани , и особенно трехпозиционными терморегул торами, дл  которых характерна больша  зона нечувствительности между задатчиками нагрева и охлаждени .

Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  устройства за счет регулировани  посто нного смещени  температур в зонах с позиционными терморегул торами по пропорциональному закону с индивидуальной подстройкой коэффициентов пропорциональности.

/Это достигаетс  тем. что предлагаемое устройство содержит дополнительные делители напр жени  и дополнительный источник управл ющего напр жени , параллельно которому подключены последовательно соединенные термопара и дополнительный делитель напр жени  каждого канала, причем основной и дополнительный делители напр жени  каждого канала подключены через иереключатеть, а источники управл ющего напр жени  выполнены в виде источников посто нного и импульсного напр жений .

На фиг. 1 дана электрическа  схема предлагаемого устройства, предназначенного дл  управлени  трехпозиционными терморегул торами; на фиг. 2 - схема предпочтительного подключени  термопар к источникам управл ющего напр жени  в случае, когда терморегул торы выполнены в виде регулирующих милливапьтметров; на фиг. 3 и 4 - временные графики, иллюстрирующие работу источника импульсного управл ющего папр жени ; на фиг. 5 - график, иллюстрирующий способ формировани  пропорционального закона регулировани  нри регулировании посто нного смещени  температур трехпозиционных терморегул торов; на фиг. 6 - импульсы тепловой мощности, поступающие от системы охлаждени  к объекту при действительном значении температуры, приведенном на фиг. 5; на фиг. 7 - крива  зависимости мощности нагрева и охлаждени  от величины отклонени  температуры относительно заданной. Устройство дл  многоканального терморегулировани  содержит термопары 1 и 2 с заземленными и изолированными термоспа ми . Измерительные концы 3 термопар подключены через резисторы 4 к входам 5 терморегул торов 6. Один из измерительных концов 3 термопары 1 (или термопары 2) каждого канала дополнительно соединен с общей точкой 7 резисторов 8 и 9, например, через резистор 4 (на фиг. 1) или через резисторы 10, 11 и 12, включенные в цепи регулирующего миллисольтметра 13 (на фиг. 2). Термопара  пи 2 каждого канала соединена через резисторы 8 и 9 последовательно с делителем напр жени  14 и дополнительным делителем напр жени  15, при этом термопары 1 с заземленными термоспа ми подключены заземл ющим 16 и одним измерительным 3 концами, а термопары 2 с изолированными термоспа ми - обоими измерительньЕми концами 3 к выходам делителей напр жени  14 и 15. Входы последних подключены через выключатель 17 к источникам 18 и 19 управл ющего напр жени , соответственно выполненных в виде источников посто нного и импульсного напр жений. Источник 19 управл ющего напр жени  снабжен блоком 20 формировани  разнопол рных импульсов и блоком 21 выработки паузы между импульсами. Блоки 20 и 21 имеют общие источники 22 и 23 посто нного напр жени  питани  и общий генератор 24 пилообразного напр жени . Генератор 24 пилообразного напр жени  выполнен по известной схеме с врем задающим конденсатором (не показана), обеспечивающей формирование импульсов линейно нарастающего напр жени  с возможностью регулировани  их длительности, и выполн ет функции устройства выработки периода следовани  импульсов. Влок 20 формировани  разнопол рных импульсов включает цепь реверса тока выходных импульсов (в цепи 25), состо щую из источника питани  22, регул торов 26 и 27 амплитуды пр мого и обратного импульсов и перекидывающихс  контактов реле 28. Дл  периодического переключени  контактов обмотка реле 28 подключена в качестве выходной нагрузки нуль-органа,. состо щего из источника питани  22 входного диода 29, резистора смещени  30 и транзисторов 31 и 32. При этом входной диод 29 и эмиттер транзистора 32 включены на разницу выходных напр жений генератора 24 пилообразного напр жени  и делител  33 напр жени , питаемого от источника 23. Выходна  цепь 25 блока 20 подключена к делител м напр жени  15 через блок 21, при этом в нее введены размыкающиес  контакты выходного реле 34 блока 21, а об.мотка реле 34 подключена в качестве нагрузки нуль-органа, состо щего из источника питани  22, входного диода 35, резистора36 смещени , а также транзисторов 37 и 38. Дл  периодического включени  и выключени  реле 34 входной диод 35 и эмиттер транзистора 38 включены на разность выходных напр жений генератора 24 пилообразного напр жени  и делител  39 напр жени  питаемого от источника 23. Дл  применени  источника 19 в схемах с малоинерционными терморегул торами 6, например электронными, на его выходе предусмотрен конденсатор 40. В случае использовани  источника 19 в схемах со стрелочными милливольтметрами, когда инерционность измерительного механизма регул тора 6 достаточно велика по сравнению с требуемым периодом и длительностью импульсов управл ющего напр жени , перемычки 41 отключаютс . Дл  имитации инерционности измерительной цепи регул торов в одном из вариантов применени  устройства предлагаетс  подключение индивидуальных конденсаторов в резистивных цеп х ввода управл ющих пилообразных сигналов в каналы регулировани  (не показаны). Работу устройства рассмотрим в самом общем случае его реализации с трехпозиционными терморегул торами 6. В блоке 20 формировани  разнопол рных импульсов и в блоке 21 выработки паузы между импульсами источника 19 импульсного управл ющего напр жени  резисторы смещени  30 и 36 пропускают токи, достаточные дл  полного отпирани  соответствующих транзисторов 31, 32 и 37, 38 и включени  реле 28 и 34. Благодар  незначительной величине токов резисторов 30 и 36 и наличию входных разделительных диодов 29 и 35 исключаетс  вли ние вентильных характеристик переходов эмиттер - база транзисторов 31 и 37 на форму пилообразного напр жени  (}ц генератора 24 при регулировании выходных напр жений Ujj и УЗЭ делителей 33 и 39. Согласованна  работа блоков 20 и 21 в течение каждого периода формировани  импульсов на выходе источника 19 достигаетс  использованием общего пилообразного напр жени  Ut. Формирование разнопол рных импульсов происходит в блоке 20 при Ujs Ui9В начальные моменты времени t,каждого периода формировани  импульсов пилообразное напр жение Uz., начина  с нул , линейно увеличиваетс . Пока напр жение Ut4 меньше напр жени  Uj, реле 28 блока 20 остаетс  не включенным, а от источника питани  22 через размыкающиес  контакты реле 28, регул тор 27 амплитуды обратного импульса, выходную цепь 25 и раз мыкающиес  контакты реле 34 блока 21 поступает .импульс тока ill обратной пол рности . В момент времени 1д равенства мгновенного значени  напр жени  Ui4- и выходного напр жени  U,j срабатывает реле 28 блока 20 и своими перекидывающимис  контактами реверсирует ток ц. При дальнейщем нарастании напр жени  Uj импульс тока iii пр мой пол рности протекает через замыкающиес  контакты реле 28 и регул тор 26 амплитуды пр мого импульса. Выработка паузы между упом нутыми разнопол рными импульсами происходит в блоке 21. При достижении напр жением Jz величины выходного напр жени  Ujg (момент времени t|) транзисторы 37 и 38 отпираютс , а реле 34 размыкает свои размыкающиес  контакты. Цепь импульса тока пр мой пол рности разрываетс  и наступает пауза между импульсами, котора  длитс  до окончани  импульса пилообразного напр жени  . напр жени  Ut падает до нул , выключаютс  реле 28, 34 и наступает очередной период формировани  выходных и.мпульсов источника 19. В устройствах с терморегул торами 6, выполненными на стрелочных милливааьтметрах , когда конденсатор 40 отсутствует, напр жение, подаваемое с выхода источника 19 на делители напр жени  15, повтор ет форму тока lit- При этом вводимый в каждый терморегул тор 6 сигнал раскачивает его стрелку, котора  описывает траекторию, изображенную кривой Та{см. фиг. 5). Траектори  движени  стрелки Тд сравниваетс  с заданными уровн ми температур нагрева Т или охлаждени  Т В моменты когда стрелка заходит верхними гребн ми импульсов выще температуры Т , срабатывает система охлаждени  и подает импульсы мощности PcfXf в объект регулировани . Ширина импульсов зависит от величины смещени  стрелки вверх по оси Т°. В моменты, когда верхние гребни кривой Т опускаютс  ниже Том, а нижние заход т вниз за Т терморегул тор 6 подает импульсы тепловой мощности. Таким образом обеспечиваетс  согласованна  работа сиетем нагрева и охлаждени . На кривой зависимости мощности Р нагрева и охлаждени  от положени  действительного значени  температуры Т точкой PI отмечено текущее значение .мощности, соответствующее положению Tj, приведенному на чертеже. Точками Рг и Pj отмечены максимальные значени  мощности систем охлаждени  и нагрева, точками Р и PS - границы области, в которой формируемый закон зависимости тепловой мощности Р от отклонени  температуры Т приближаетс  к пропорциональному. Максимальное значение мощности, потребл емой объектом регулировани  от систем охлаждени  и нагрева в стационарных тепловых режимах при правильной настройке должно на.ходитьс  внутри области P4-Ps Безинерционные терморегул торы, нагфимер электронные, работают аналогично, лищь с той разницей, что крива  Т формируетс  из напр жени.  на .чыходном конденсаторе 40 источника 19. а дальще она через электрические цепи вгюди-.с  в герморегул торы и ее сравнение с задгкными знучени ми температур нагрева TH о.хлаждепи  Toif происходит в токовых цеп х устройства сравнени . Контроль формы сигнала Та, вводимого в устройство сравнени  терморегул торов 6. производитс  по траектории движени  стрелки (в стрелочных регул торах) и по приборам контрол  электрических сигналов (осциллографу , вольтметру) в электронных регул торах . Изменением крутизны переднего и заднего фронтов импульсов обратной и пр мой пол рности на кривой 1 выставл ютс  требуемые коэффициенты пропорциональности по Каналам охлаждени  и нагрева. Изменение крутизны фронтов импульсов осуществл ют регул торами 26 и 27 амплитуды пр мого и обратного импульсов, з также величиной емкости конденсатора 40 в устройствах с электронными регул торами. Делител ми 33 и 39 напр жени  выбираютс  требуемые амплитуды А( и AI верхноо и нижнего импульсов кривой Г,. Наличие возможности выбора требуемой длительности и амплитуды пр мого и обратного импульсов а также паузы между выходными :шпульсами iii позвол ет выбрать требуемые коэффициенты пропорциональности как по нагреву, так и 10 охлаждению и выдержать соотнощение AI -f At Те - Т, где А) и Аг - амплитуды верхнего и нижнего пмиульсов кривой Т. Соблюдение этого соотношени  устран ет зону нечувствительности между заданными температурами нагрева - Т о.хлаждени  - Том при регулировании посто нного смещени  температур при noM(v щи напр жени  источника 18. При этом индивидуальна  подстройка коэффициентов пропорциональности каждого канала может быть выполнена делител ми напр жени  15. Переключатели 42, если нет необходимости

регулировать коэффициенты пропорциональности в широких пределах, могут быть разомкнуты .

В частном случае предложенный источник 19 импульсного управл ющего напр жени  может быть использован дл  формировани  пропорционального закона регулировани , В этом случае длительности и амплитуды импульсов тока iti выбираютс  так, чтобы на кривой Т остались импульсы только одной пол рности (положительной или отрицательной) в зависимости от запаса мощности регул тора и диапазона ее изменени  в процессе регулировани . В этом случае схема источника 19 может быть значительно упрошена, так как однопол рные импульсы можно формировать при помощи одного формировател  импульсов. Контакты выключател  17 размыкаютс  при сн тии действительных температур.

Эффективность предложени  заключаетс  в многоканальном дистационном регулировании при помощи выходного напр жени  источника 18 посто нных смещений температур в зонах регулировани  с позиционными терморегул торами, в устранении зоны нечувствительности при регулировании положительного смешени  температур, поддерживаемых трехпозициопными терморегул торами , в повьпиенном быстродействии при обработке больших посто нных смещений температур , достигаемом за счет подключени  ступеней мощности, соответствующих горизонтальным участкам Ps-P4, Ps-Pr на кривой Т°д. Это позвол ет существенно расширить область применени  предлагаемого устройства и улучшить качество регулировани  тепловых объектов.

Claims (1)

1. Авторское свидете тьство СССР № 490103, кл. G 05 D 23/275, 1973.