Устройство для регулирования соотношения газов в смеси

Устройство для регулирования соотношения газов в смеси

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СООТНОТЕНИЯ ГАЗОВ В СМЕСИ, содержащее датчики расхода, установленные соответственно на потоках первого, второго и третьего газов, блок вычисления теплоты сгорания первой смеси, первый выход которого связан с выходом первого датчика расхода, второй вход - с выходом второго датчика расхода , a выход - с первым входом первого регулятора расхода, подключенного вторым входом к выходу первого задатчика расхода, & выходом - к входу первого исполнительного механизма , установленного на потоке второго газа, блок вычисления теплоты . сгорания второй смеси, выход которо-: го соединен с первым входом второго регулятора расходы, подключенного вторым входом к выходу второго задатчика расхода, a выходом - к входу второго исполнительного механизма, установленного на потоке третьего газа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства , оно содержит последовательно соединенные первый сумматор, блок умножения, первый делитель и второй сумматор, a также последовательно соединенные третий сумматор и второй (Л делитель, причем выходы первого и второго датчиков расхода подключены к соответствующим входам первого сумматора , выход которого связан с первым входом третьего сумматора, подключенного зторым входом к выходу третьего датчика расхода и к второму входу второго сумматора, выход второго делителя соединен с первым входом блока вычисления теплоты сгорания второй смеси, второй вход которого связан с выходом второго сумматора , выход блока вычисления теплоты сгорания первой смеси подключен к .второму входу блока умножения.

COOS СОВЕТСНИХ

И

РЕСПУБЛИН

3(59 6 05 0 11 13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3509434/18-24 (22) 01.11.82 (46) 23.09.84. Бюл. В 35 (72) Л.И.Буглак, М.Д.Климовицкий, А.М.Сединкин, А.Д.Белянский, А.Г.Картшевский, А.Ф.Циммерман и И.Д.Шарапов (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт автоматизации черной металлургии научно-производственного объединения "Черметавтоматика" (53) 62-50(088.8) (56) 1. Каганов В.И., Блинов О.М. и др. Автоматизация металлургических печей. N., "Металлургия", 1975, с. 368, рис. 187.

2. Сегаль А.М., Буглак Л.И. и др."Сталь", 19779 И 9, с. 852 -853 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СООТНОШЕНИЯ ГАЗОВ В СМЕСИ, содержащее датчики расхода, установленные соответственно на потоках первого, второго и третьего газов, блок вычисления теплоты сгорания первой смеси, первый выход которого связан с выходом первого датчика расхода, второй вход — с выходом второго датчика расхода, а выход - с первым входом пер-, вого регулятора расхода, подключенного вторым входом к выходу первого задатчика расхода, а выходом — к

SU„„1115025 А входу первого исполнительного механизма, установленного на потоке второго газа, блок вычисления теплоты сгорания второй смеси, выход которого соединен с первым входом второго регулятора расходы, подключенного вторым входом к выходу второго задатчика расхода, а выходом — к входу второго исполнительного механизма, установленного на потоке третьего газа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит последовательно соединенные первый сумматор, блок умножения, первый делитель и второй сумматор, а также последовательно соединенные третий сумматор и второй делитель, причем выходы первого и второго датчиков расхода подключены к соответствующим входам первого сумматора, выход которого связан с первым входом третьего сумматора, подключенного вторым входом к выходу третьего датчика расхода и к второму входу второго сумматора, выход второго делителя соединен с первым входом блока вычисления теплоты сгорания второй смеси, второй вход которого связан с выходом второго сумматора, выход блока вычисления теплоты сгорания первой смеси подключен к второму входу блока умножения.

1 1115

Изобретение относится к области регулирования, а именно к системам .регулирования неэлектрических величии, в частности, к регулированию соотношения компонентов в газовых сме5 сях, и может найти применение на металлургических заводах при автоматизации газосмесительных станций, на которых готовится топливо для нагревательных и термических печей.

Известна система управления работой газосмесительных станций, содержащая измерители и регуляторы давления смеси и перепадов на спаренных заслонках. Критерием достижения задан- ного соотношения является достижение заданного соотношения перепадов на спаренных заслонках (13.

Недостатком системы является неконтролируемая погрешность при приготовлении смеси, возникающая иэ-за нарушения геометрического подобия проходных сечений спаренных заслонок при их повороте.

Известна система, содержащая расходомеры смешиваемых газов, подключенные к устройству вычисления теплоты сгорания смеси, выходной сигнал которого поступает на регулятор, где сранивается с сигналом задатчика (".l.

Недостатком такой системы является то, что она может успешно работать только при смешивании чистых газов, имеющих стабильную или мало меняющуюся теплоту сгорания. Поддерживая заданное соотношение смешиваемых ra- 35 зов, система не обеспечивает поддержание заданной теплоты сгорания смеси. Если же в качестве одного из компонентов будет поступать смесь с переменным соотношением ранее смешан- ®О ных газов, то показания соответствующего расходомера будут иметь переменную погрешность, и отклонения теплоты сгорания могут недопустимо возрасти.

При этом никаких сообщений о возник- 5 шей погрешности не поступит.

Описанная ситуация возникает, когда на газосмесительных станциях смешивают природный газ с коксодоменной смесью, полученной раньше на другой станции.

Системы автоматики на таких станциях, оказавшихся включенными последовательно, идентичны, и работают совершенно независимо. Каждое наруше-5 ние в работе первой станции, связанное с недостатком одного из смешиваемых газов, или преднамеренное измене025 2 ние заданного соотношения обслуживающим персоналом ведет к нарушению в работе второй станции. На ней воэI никает. неконтролируемая погрешность в йриготовлении топлива, что отрицательно сказывается на работе печей и всего передела в целом.

Целью изобретения является повышение точности устройства, обеспечивающего приготовление топлива на второй газосмесительной станции вне зависимости от режима и точности работы первой.

Эта цель достигается тем, что в устройстве для регулирования соотношения газов в смеси, содержащем датчики расхода, установленные соответственно на потоках первого, второго и третьего газов, блок вычисления теплоты сгорания первой смеси, первый вход которого связан с выходом первого датчика расхода, второй вход — с выходом второго датчика расхода, а выход — с первым входом первого регулятора расхода, подключенного вторым входом к выходу первого задатчика расхода, а выходом— к входу первого исполнительного механизма, установленного на потоке второго газа, блок вычисления теплоты сгорания второй смеси, выход которого соединен с первым входом второго регулятора расхода, подключенного вторым входом к выходу второго задатчика расхода, а выходом — к входу второго исполнительного механизма, установленного на потоке третьего газа, дополнительно введены последовательно соединенные первый сумматор, блок умножения, первый делитель и второй сумматор, а также последовательно соединенные третий сумматор и второй делитель, причем выходы первого и второго датчиков расхода подключены к соответствующим входам первого сумматора, вьгход которого связан с первым входом третьего сумматора, подключенного вторым входом к выходу третьего датчика расхода и к второму входу второго сумматора, вьмод второго делителя соединен с первым входом блока вычисления теплоты сгорания второй смеси, второй вход которого связан с выходом второго сумматора, выход блока вычисления теплоты сгорания первой смеси подключен к второму входу блока умножения.

3 11

На чертеже представлена схема устройства для регулирования соотно.шения газов в смеси.

Устройство содержит первый, второй и третий датчики 1-3 расхода,,первый, третий и второй сумматоры

4-6, блок 7 умножения, делители 8 и .

9, блоки вычисления теплоты сгорания ,первой 10 и второй 11 смеси, первый и второй регуляторы 12 и 13 расхода, первый и второй эадатчики 14 и 15 расхода, первый и второй исполнительные механизмы 16 и 17.

Устройство работает следующим образом.

На первой газосмесительной станции смешиваются чистые газы: газ 1 и гаэ 2; Теплота сгорания и плотность каждого из них достаточно стабильны, поэтому теплоту сгорания смеси 1 можно с высокой точностью вычислить по измеренным расходам газов

15025 4 в котором сравнивается с сигналом о заданном значении g,от первого эадатчика 14 расхода. При отклонении вычисленного значения - от заданно Р5

5 го регулятора 12 изменяет расход га.за 2. Если на расходы газов наложены . ограничения, то регулятор 12 не сможет справиться со своей задачей. Фактическое значение с м, будет равно вычисленному, но не равно заданному, . оно будет переменно и зависимо от нагрузки первой газосмесительной станции и установленных ограничений по расходам газов 1 и 2.

Плотность первой смеси также будет отличаться от заданной. Кроме того, она изменяется при каждом изменении заданного значения Я, м,. Поэтому теплота сгорания смеси 2 рассчитывается

20. c TIQMo+blo 3RBHcHMocTH где а и с — теплота сгорания газа »

1 и ? соответственно; и Gg — расход газа 1 и газа 2 соответственно.

Из выражения (1) следует, что ес ли Я,,и с достаточно стабильны, то

Яст зависит только от соотношения сме шиваемых газов, т.е.. р(Ь}

Вычисляется сМ, следующим образом 4О

Расход газа 2 измеряется вторым датчиком 2 расхода. Сигнал, пропорциональный Qg, с выхода этого датчика поступает на один вход блока 10 вычисления теплоты сгорания первой 45 смеси. Расход газа 1 измеряется первым датчиком 1 расхода. Сигнал, пропорциональный », с выхода этого датчика поступает на другой вход блока 10. 50

На выходе блока 10 образуется сигнал, пропорциональный вычисленной теплоте сгорания смеси 1, при этом шкала блока 10 равномерная в единицах теплоты сгорания. 55

С выхода блока 10 сигнал о вычисленном значении поступает на первый вход первого регулятора 12 расхода, где и 65 — теплота сгорания и расход газа 3 соответственно.

Разделив числитель и знаменатель на с, получаем

Чсм,Само вычисление выполняется следующим образом.

Сигнал, пропорциональный расходу смеси 1 — сумме расходов (» + 6д ) образуется на выходах первого сумматора 4, на выходе сумматора 5 образуется сигнал, пропорциональный сум.ме расходов трех газов, т.е. расходу смеси 2

Йома = (Q„» g ) - g5, (4)

Этот сигнал, пройдя второй делитель 9; уменьшается в с pas и соот- ветствует знаменателю выражения (3).

Получение сигнала, пропорциональ-. .ного произведению еМ„ (6» + Ц ), .происходит следующим образом.

С выхода блока 10 вычисления теплоты сгорания первой смеси сигнал, пропорциональный рассчитанному значению с ц,, поступает на первый вход блока 7 умножения. На его второй вход поступает сигнал, пропорциональный сумме (Ц».+ Я ).

5025

ВНИИНИ Звкаэ 6769/34 Tsyaa 841 Подписное

Филиал ШЮ ЧЬтеат", I,Óàãîðîä, ул.Проектная, 4

5 111

Сигнал, пропорциональный произведению Qcg (G„+ Gz ), с выхода блока 7 поступает на вход первого делителя 8, который уменьшает его в с раз, образовав на своем выходе сигнал пропорциональный второму слагаемому числителя зависимости (3).

С выхода делителя 8 сигнал поступает на первый вход второго сумматора 6, где складывается с поступающим на второй вход сигналом, пропорциональным Q . Ha выходе сумматора 6 образуется сигнал, пропорциональный числителю зависимости (3).

Вычисление сигнала, пропорциональ ного о-.. выполняется блоком 11 вы 12 числейия теплоты сгорания второй смеси, на второй вход которого поступа- ет сигнал, с выхода сумматора

6.

Блок 11 подключен к регулятору 13 расхода, на второй вход которого

5 поступает сигнал с выхода второго задатчика 15 расхода. Регулятор 13, воз действуя на расход газа 3, обеспечивает равенство заданного и фактичес-" кого значений с1 при всех изменени10 ях С(см„. 1аким образом, вне зависимости от режима и точности работы первой газо смесительной станции на работающей совместно с.ней второй газосмеситель15 ной станции обеспечивается высокая точность приготовления топлива для печей и других тепловых агрегатов металлургического завода.