SU744495A1

SU744495A1 - Gas flow pressure regulator

Info

Publication number: SU744495A1
Application number: SU782597760A
Authority: SU
Inventors: Рафаэль Шлиомович Перловский; Анатолий Давидович Бриф
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6900
Priority date: 1978-03-31
Filing date: 1978-03-31
Publication date: 1980-06-30

Description

(54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ПОТОКА ГАЗА(54) GAS FLOW PRESSURE REGULATOR

1one

Изобретение относитс к автоматическим системам регулировани давлени газа и может быть использовано в автоматизированных системах управлени технологическими процессами и экспериментальными исследовани ми , где требуетс высока точность стабилизации давлени и изменение величин расходов в широких пределах (на пример 10-10000 л/ч или 0,1 - 100 л/ч).The invention relates to automatic gas pressure control systems and can be used in automated process control systems and experimental studies where high accuracy of pressure stabilization and change in flow rates over a wide range are required (for example, 10-10000 l / h or 0.1 - 100 l / h).

Известен регул тор давлени пр мого действи , содержащий глухую и проточную камеры, разделенные чувствительным элементом , и имеющий широкий диапазон расходов .A direct pressure regulator is known, which contains blind and flow-through chambers separated by a sensitive element and having a wide range of flow rates.

В проточной камере регул тора расположены сопло и св занна с чувствительным элементом заслонка. Регул тор соединен с нагрузкой газовой линией Ц.A nozzle is located in the flow chamber of the regulator and a damper is connected with the sensitive element. The regulator is connected to the load by the gas line C.

Точность такого регул тора невысока, так как у него значительна статическа неравномерность, вызванна перемещением чувствительного элемента и пружины, и, кроме того, на малых расходах возникает погрешность , обусловленна внедрением сопла в эластичную заслонку. Кроме того, в случае необходимости изменени значени The accuracy of such a regulator is low, since it has a significant static unevenness caused by the movement of the sensing element and the spring, and, moreover, at low flow rates, an error occurs due to the introduction of the nozzle into the elastic valve. In addition, if necessary, change the value of

регулируемого давлени при малых величинах расходов возникают переходные процессы с недопуст : мо большой длительностыр.the controlled pressure at low flow rates occur transients with inadmissibly: my long duration.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому вл етс регул тор давлени газа, содержащий элемент сравнени , одна из камер которого подключена к каналу задани , регул тор давлени пр мого действи , состо щий из глухой и проточной, подключенной к входному каналу , камер, разделенных чувствительным элементбм с заслонкой сопла, размещенного в The closest technical solution to the present invention is a gas pressure regulator containing a reference element, one of the chambers of which is connected to the reference channel, a direct-action pressure regulator consisting of deaf and flow-through connected to the input channel chambers with nozzle flap located in

10 проточной камере, и газовую магистраль 2J.10 flow chamber, and gas line 2J.

Цель изобретени - повышение точности н расширение рабочего диапазона регул тора .The purpose of the invention is to improve the accuracy and expansion of the operating range of the controller.

Указанна цель достигаетс тем, что в This goal is achieved by the fact that

15 регул торе давлени потока газа установлены переменные и посто нный дроссель н переключатель, а элемент сравнени подключен другой камерой к нагрузке и через первый переменный дроссель, установленный 2Q на газовой магистрали, к проточной .камере регул тора давлени пр мого действи , ка .меры элемента сраннсни , распо-поженные между мембранами с меньшей эффективной плащадЬю и корпусом, соединены между собой через второй переменный дроссель и непосредственно через переключатель с глухой камерой регул тора давлени пр мого действи , причем одна из указанных камер элемента сравнени соединена через сопло с атмосферой и через посто нный дроссель с каналом питани , а друга камера выполнена глухой, а также тем, что в нем установлен подпружиненный конденсатор, один из входов которого соединен с глухой камерой регул тора давлени пр мого действи , а другой с газовой магистралью между первым переменным дросселем и нагрузкой.15, the gas flow pressure regulator is set to variable and a constant choke n switch, and the reference element is connected by another camera to the load and through the first variable choke, installed 2Q on the gas main, to the flow chamber of the direct pressure regulator as element The springs located between the membranes with a smaller effective paddle and the case are interconnected via a second variable choke and directly through a switch to the blind chamber of the direct pressure regulator, one of the said chambers of the comparison element is connected through a nozzle to the atmosphere and through a constant choke to the feed channel, and the other chamber is made deaf and also has a spring-loaded capacitor, one of the inputs of which is connected to a deaf pressure regulator chamber This is done with a gas line between the first variable choke and the load.

На чертеже представлена принципиальна схема регул тора давлени .The drawing is a schematic diagram of a pressure regulator.

Регул тор содержит регул тор давлени 1 пр мого действи с глухой 2 и проточной 3 камерами, разделенными чувствительным элементом 4. В проточной камере 3 регул тора 1 расположены сопло 5 и, св занна с чувствительным элементом 4, заслонка б, а таки.е настроечна пружина 7. Он снабжен элементом 8 сравнени , имеющего камеру 9 задани , подключенную к каналу задани РЗ, камеру 10, подключенную к газовой магистрали 11 за переменным дросселем 12. Элемент 8 сравнени имеет также глухую 13 и проточную 14 камеры. Проточна камера 14 соединена через сопло 15 с атмосферой и через посто нный дроссель 16 с каналом питани . Камеры 13 и 14 подключены к двум клеммам переключател 17 и соединены между собой переменным дросселем 18. Треть клемма переключател 17 подсоединена к глухой камере 2 регул тора 1 .The regulator contains a pressure regulator 1 of direct action with a deaf 2 and flow 3 chambers separated by a sensitive element 4. In the flow chamber 3 of the regulator 1 there is a nozzle 5 and, connected to the sensitive element 4, a damper b and also.e. spring 7. It is equipped with a comparison element 8 having a task chamber 9 connected to the RH task channel, a camera 10 connected to a gas main 11 behind a variable throttle 12. The comparison element 8 also has a blind 13 and a flow 14 chamber. The flow chamber 14 is connected through the nozzle 15 to the atmosphere and through the constant choke 16 to the feed channel. The chambers 13 and 14 are connected to two terminals of the switch 17 and interconnected by a variable choke 18. A third terminal of the switch 17 is connected to the deaf chamber 2 of the regulator 1.

Регул тор I давлени снабжен также подпружиненным конденсатором 19, имеющим два фланца 20 и 21, разделенные мембранной перегородкой 22. Одним из входов (полостью, заключенной между мембранной перегородкой 22 и верхним фланцем) подпружиненный конденсатор 19 подключен к линии, соедин ющей переключатель 17 с глухой камерой 2 регул тора 1. Другим входом (полостью, заключенной между мембранной перегородкой 22 и нижним фланцем 21) подпружиненный конденсатор 19 подключен к газовой магистрали 11 за переменным дросселем 12.The pressure regulator I is also provided with a spring-loaded condenser 19, having two flanges 20 and 21, separated by a membrane partition 22. One of the inlets (the cavity enclosed between the membrane partition 22 and the upper flange) spring-loaded capacitor 19 is connected to the line connecting switch 17 with a deaf chamber 2 of the regulator 1. Another inlet (the cavity enclosed between the membrane partition 22 and the lower flange 21) spring capacitor 19 is connected to the gas line 11 behind the variable choke 12.

Регул тор давлени газа работает следующим образом.The gas pressure regulator operates as follows.

Газ подаетс на входной штуцер регул тора 1 пр мого действи и после прохождени через переменный дроссель 12 поступает на нагрузку. На элементе 8 срайненн происходит сравнение величин давлени задани и давлени газа в линии, соедин ющей переменный дроссель 12 и нагру.зку. В зависимости от знака рассогласовани величин давлени задани и давлени газа происходит перемещение мембранной сборки элемента 8 сравнени вверх или вниз. При этом в камере 14 элемента 8 сравнени , котора через сопло 15 св зана с атмосферой , а через посто нный пневматический дроссель 16 - с источником питани сжатым воздухом, происходит соответственно уменьщение или увеличение давлени сжатого воздуха до такого значени , при котором силы, действующие на мембранную сборку элемента 8 сравнени ,уравновес тс . Пневматический выходной сигнал с элемента 8 сравнени через переключатель 17 поступает в глухую камеру 2 регул тора 1 пр мого действи , вл ющуюс задающейGas is supplied to the inlet fitting of the regulator 1 of direct action and, after passing through the variable choke 12, is applied to the load. At element 8, a comparison is made between the values of the reference pressure and the gas pressure in the line connecting the variable choke 12 and the load. Depending on the sign of the mismatch between the values of the target pressure and the gas pressure, the membrane assembly of the comparison element 8 moves up or down. In this case, in the chamber 14 of the comparison element 8, which is connected with the atmosphere through the nozzle 15, and through the constant pneumatic throttle 16 with the compressed air supply source, the pressure of the compressed air decreases or increases to such an extent that the forces acting on membrane assembly of reference element 8, equilibrium with ms. The pneumatic output signal from the comparison element 8 through the switch 17 enters the deaf chamber 2 of the direct action controller 1, which is the driver

камерой регул тора. Давление газа на выходе регул тора 1 пр мого /хействи равно сумме давлений задани и посто нной величины , устанавливаемой настроечной пружиной 7. control camera. The gas pressure at the outlet of the regulator 1 direct / action is equal to the sum of the pressure of the task and a constant value set by the adjusting spring 7.

В зависимости от положени переключател 17 в регул торе регулировани давлени реализуетс ПИ или И - закон регулировани . Так, если переключатель 17 находитс в нижнем положении реализуетс ПИ - закон регулировани . При по вленииDepending on the position of the switch 17 in the pressure regulator, the PI or I is implemented - the law of regulation. So, if the switch 17 is in the lower position, the PI is implemented - the law of regulation. When appearing

0 на входах в элементе 8 сравнени скачкообразного возмущени в виде разности давлений задани и переменной uPg, на выходе элемента 8 сравнени возникает скачкообразное изменение выходного сигнала Af0 at the inputs in the comparison element 8 jump-like perturbations in the form of the pressure difference of the reference and the variable uPg, at the output of the comparison element 8, a jump-like change occurs in the output signal Af

J , где К F/f (Fyf- эффективные площади соответственно большой и малой мембраны элемента 8 сравнени ).J, where K F / f (Fyf is the effective area of the large and small membranes of the comparison element 8, respectively).

Затем выходной сигнал АРвм продолжает мен тьс со скоростью, определ емой настройкой переменного дроссел 18 до нового равновесного положени всей системы регулировани . Переменный дроссель 18 играет роль дроссел изодрома.Then, the output signal of the ARVm continues to change at a rate determined by the setting of variable throttle 18 to the new equilibrium position of the entire control system. Variable choke 18 plays the role of the throat isodrome.

В случае, если коэффициент К окажетс In case the K coefficient turns out to be

недопустимо велик, его значение можноunacceptably large, its value can be

уменьшить путем перекрыти переменногоreduce by overlapping variable

дроссел 12, имеющего роль дроссел диапазона дросселировани . throttle 12, having the role of throttles of the throttling range.

В случае, если переключатель 17 находитс в верхнем положении, реализуетс И - закон регулировани . При этом регул торIn case the switch 17 is in the upper position, the AND-law of regulation is realized. At the same time the regulator

0 подходит к равновесному положению плавно , без скачков, однако-врем переходного процесса увеличиваетс , по сравнению со временем переходного процесса при ПИ-регулировани .0 approaches the equilibrium position smoothly, without jumps, however, the time of the transition process is increased, compared with the time of the transition process during PI regulation.

В случае изменени нагрузки ( уменьшение или увеличение расхода) на элементе 8 сравнени по вл етс разность значений давлений газа и задани , это приводит к изменению давлени сжатого воздуха в камере 2 регул тора 1 пр мого действи , чтоIn the event of a load change (decrease or increase in the flow rate) on the comparison element 8, a difference in gas pressure and reference values appears, this leads to a change in the pressure of compressed air in the chamber 2 of the regulator 1 of direct action,

JJ вызывает изменение давлени газа на входе в дросселе 12. Это вызывает соответственно изменение расхода через дроссели 12, пока не установитс новое равновесное положение . Равновесие возникает, когда давление газа перед нагрузкой равно давлению задани сжатого во.эдуха в камере 9 элемента 8 сравнени .JJ causes a change in gas pressure at the inlet to throttle 12. This causes a corresponding change in flow through the throttles 12 until a new equilibrium position is established. Equilibrium occurs when the gas pressure before the load is equal to the pressure of setting the compressed air in the chamber 9 of the reference element 8.

Подпружиненный конденсатор 19 при малых динамических выбегах не принимаетSpring-loaded capacitor 19 at low dynamic coasting does not accept

SS

участи в работе системы регулировани давлени . Усилие пружины конденсатора 19 выбираетс таким образом, что в установившемс режиме его мембрана 22 находитс в крайнем нижнем положении, так что объем между мембраной 22 и нижним фланцем 21 равен нулю.participation in the pressure control system. The spring force of the capacitor 19 is chosen in such a way that, in steady state, its membrane 22 is in its lowest position, so that the volume between the membrane 22 and the bottom flange 21 is zero.

Рассмотрим работу предлагаемого регул тора при скачкообразном изменении давлени задани от I кГс/см до 0,2 кГс/см. При этом в камере 2 регул тора 1 пр мого действи и в вер.хней камере конденсатора 19 давление падает до О,регул тор 1 пр мого действи закрываетс . Мембрана 22 подпружиненного конденсатора 19 занимает крайнее верхнее положение, так что объем между мембраной 22 и нижним фланцем 21 вл етс максимальным. Давление газа в линии 11 перед нагрузкой резко падает. Максимальный объем конденсатора 19 выбираетс таким, чтобы отношение этого объема к суммарному объему линии 11 между переменным дросселем 12 и нагрузкой и вредным объемом конденсатора 19 (объем конденсатора при крайнем нижнем положении мембраны 22) равн лось отношению значений абсолютных давлений при максимальнй допустимых скачках давлени задани .Consider the work of the proposed regulator with an abrupt change in the pressure of the job from I kgf / cm to 0.2 kgf / cm. In this case, in the chamber 2 of the direct action controller 1 and in the upper chamber of the condenser 19, the pressure drops to 0, the direct action controller 1 closes. The membrane 22 of the spring-loaded condenser 19 occupies the uppermost position, so that the volume between the membrane 22 and the lower flange 21 is maximum. The gas pressure in line 11 before the load drops sharply. The maximum volume of the capacitor 19 is chosen so that the ratio of this volume to the total volume of line 11 between the variable choke 12 and the load and the harmful volume of the capacitor 19 (the volume of the capacitor at the lowest position of the membrane 22) is equal to the ratio of the absolute pressure values of the target.

Таким образом, если необходимо, чтобы давление газа перед нагрузкой могло скачкообразно мен тьс 1,0--0,2 кГс/см достаточно , чтобы максимальный объем конденсатора 19 вдвое превышал суммарный объем линии 11 между сопротивлением дроссел 12 и нагрузкой и вредный объем конденсатора 19. Отсутствие конденсатора 19 в регул торе приводит к существенному увеличению времени переходного процесса.Thus, if it is necessary that the gas pressure before the load can suddenly change from 1.0 to 0.2 kgf / cm, the maximum volume of capacitor 19 is twice as large as the total volume of line 11 between the resistance of throttle 12 and the load and the harmful volume of capacitor 19 The absence of a capacitor 19 in the controller leads to a significant increase in the transient time.

Так, при расходе 0,1 л/ч и при объеме газовой линии II, равном 10 см, давление перед нагрузкой падает от 1,0 доО,2кГс/см за врем пор дка 5 мин, а при наличии конденсатора 19 H3MefieHHe давлени осуществл етс практически мгновенно.So, at a flow rate of 0.1 l / h and at a gas line II volume of 10 cm, the pressure before the load drops from 1.0 to 2 kG / cm over a period of about 5 minutes, and in the presence of a 19 H3MefieHHe condenser, the pressure is almost instantly.

Claims

Invention Formula

I. A gas flow pressure regulator containing a reference element, one of the chambers of which is connected to the reference channel, a direct-action pressure regulator consisting of deaf and flow-through connected to the inlet channel, chambers separated by a sensing element with a nozzle gate located in a flow chamber, and a gas main, characterized in that, with

0 in order to increase the accuracy and expand the working range of the regulator, variable and constant chokes and a switch are installed in it, and the comparison element is connected by another camera to the load and through

the first variable throttle, installed on the gas line, to the flow chamber of the pressure regulator of direct action, the comparison cell, located between the diaphragms with a smaller effective area and the housing, are connected

0 to each other through a second variable choke and directly through a switch with a deaf chamber of the pressure regulator of direct action, one of the indicated chambers of the reference element being connected through

. a nozzle with the atmosphere and a constant choke with a feed channel, and the other chamber is made deaf.

2. The regulator according to claim 1, characterized in that it has a spring-loaded capacitor, one of the inputs of which is connected

with a deaf chamber of a direct pressure regulator, and another with a gas main between the first variable throttle and the load.

Sources of information taken into account in the examination

1. Technical description of the regulator RPD-1M, 5B2.573.090 PS.

2. Fudim E. B. Pneumatic computing technology. M., "Science, 1973,

with. 227 (prototype).