Устройство для моделирования трубопроводов

Устройство для моделирования трубопроводов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сома Соеетскик

Сокиалистичеокик

Республик

Комитет по делам иаобретеиий и открытий при Спеете Мииистров

СССР

21.

Автор изобретения

В. Ф. Ремнев

Всесоюзный научно-исследовательский институт природного газа

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

4 — tt — — С

Ра

10

Известны устройства для моделирования трубопроводов, состоящие из звеньев, содержащих операционные усилители, решающий блок и конденсатор.

Предложенное устройство отличается тем, что в каждом его звене усилитель-преобразователь с обратной связью по току подключен к токовому выходу первого усилителя, к одному .входу:которого подключен выход усилителя-преобразователя, а ко второму входу подключен своим выходом решающий блок, входы которого подключены к токовому выходу первого усилителя и к выходу,второго усилителя, на который подаются:вход и выход звена.

Это позволяет моделировать процессы транспортировки рабочей среды в газопроводах высокого давления.

Процессы в элементарном участке газопровода:высокого давления описываются следующими дифференциальными уравнениями, записанными здесь в конечно-разностной форме

P2 — Рт— (2 1 1)

@ Д2— р2

Bdt где Р, и P2 — давления в начале и конце участка газопровода;

q> и д2 — расход в начале и конце участка газопровода;

А и  — параметры участка газопровода; г — время.

В электрических, величинах основные уравнения принимают вид где U< и U2 — напряжения в начале и конце звена модели; т1 и t2 — токи в начале и конце звена

15 модели;

g — коэффициент проводимости звена;

С вЂ” электроемкость на конце звена;

20 t — время, т. е. электрические величины, связанные некоторыми коэффициентами подобия с величинами газопровода.

Схема одного звена устройства, построенного в соответствии с этими уравнениями, показана на чертеже.

Она содержит операционный усилитель 1 с коэффициентом усиления К=1, имеющий два суммирующих, входа и, кроме обычного выхода, токовый выход, напряжение на котором пропорционально выходному току; опе211167 рационный усилитель 2 с токовой обратной связью, имеющий один вход и один выход, являющийся преобразователем напряжения в ток с коэффициентом преобразования а; усилитель 8; решающий блок 4, на вход которого подается напряжение с токового выхода усилителя 1 и управляющее напряжение с усилителя 8 (выход блока подключен к одному из входов усилителя 1), и конденсатор 5 на выходе звена.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение на входе звена передается на выход звена усилителем 1, который при этом уменьшает его на величину, соответствующую падению давления на участке. Возникающий на выходе усилителя 1 ток создает на токовом выходе усилителя напряжение, пропорциональное току. Это напряжение усилителем

2 преобразуется .нова в ток, который вводится на вход звена, создавая непрерывность тока через звено. Для выработки вычитаемого напряжения служит решающий блок 4, на вход которого подаются соответствующие напряжения (или токи), снимаемые с усилителей 1 и 2.

Приведем основные соотношения, характеризующие работу звена.

Когда напряжение U> на входе звена через усилитель 1 с коэффициентом усиления К=1 передается на выход звена, то по второму входу усилителя к нему прибавляется (отрицательное) напряжение AU. На выходе возникает ток, а на токовом, выходе усилителя

1 — напряжение, пропорциональное этому току 2 2 где р — коэффициент преооразования усилителя 1 по токовому выходу. Это напряжение подается на вход преобразователя 2, на выходе которого появляется ток

ii — — <х Uz., При соответствующем выборе коэффициента преобразования Р и сс, а именно при ар=1, этот ток равен току i>.

4= — иУк, =аД4=4.

Таким образом, описанное звено обеспечивает передачу тока в неизменном виде. А к напряжению U> добавляет величину AU.

Добавочное напряжение должно быть равно .2

ЛU= к (т1+ т2)

Для выработки добавочного напряжения служит решающий блок 4. Поданное .на вход напряжение Us, он должен возводить в квадрат и делить затем на напряжение U,ð .

Решающий блок может состоять, например, из квадратора и операционного усилителя с коэффициентом усиления, обратно пропорциональным напряжению Uypp поступающему с усилителя 8 упр=UI+ 12 °

20 у2 .2

Тогда U= 11 + т2 (т1+ т2)/7

Таким образом, напряжение,на выходе модели всегда меньше напряжения на входе на величину, пропорциональную квадрату тока через звено и обратно пропорционально на,пряжению звена относительно земли.

Аналогичным образом, звено действует в обратном направлении.

Предмет изобретения

Устройство для моделирования трубопроводов, состоящее из звеньев, содержащих два усилителя, усилитель-преобразователь, решающий блок и конденсатор, отличающееся тем, что, с целью моделирования, процессов транспортировки рабочей среды в газопроводах высокого давления, в каждом его звене уси40 литель-преобразователь с обратной связью по току подключен к токовому выходу первого усилителя, к одному входу:которого подключен выход усилителя-преобразователя, а ко второму входу подключен своим выходом

4> решающий блок, входы которого подключены к токовому выходу первого усилителя и к iBbIходу второго усилителя, на который подаются вход и .выход звена.