Устройство для регулирования расходажидкости

Устройство для регулирования расходажидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Рязанское специальное конструкторское бюро научнопроизводственного объединения «Нефтехимавтоматика» (7! ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА

ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к автоматическому регулированию, а именно к устройствам для регулирования расхода текучей среды, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известно устройство для регулирования расхода жидкости, содержащее датчик расхода жидкости, блок сравнения заданного и действительного расхода по числу и частоте импульсов, один вход которого связан через преобразователь с датчиком расхода жидкости, генератор задающей частоты, подключенный к одному из входов блока сравнения через делитель частоты с переменным коэффициентом деления, аналоговый регулятор, соединенный с выходом блока сравнения и с исполнительным органом (1).

Это устройство имеет недостаточные точность, качество регулирования и надежность работы.

Известно также устройство, содержащее импульсный генератор, подключенный к блоку задания коэффициентов соотношения параме1 ров, и каналы регулирования, каждый из которых состоит из последовательно соединенных датчиков расходов, схемы антисовпадения, подключенной вторым входом к блоку задания, реверсивного счетчика на триггерах, выход триггера последнего разряда реверсивного счетчика подключен к управляющему входу электронного ключа, вход которого соединен с источником питания, а выход через преобразователь — с регулирующим клапаном (2).

Это устройство использует число-импульсные интегрирующие цепи для выделения релейного сигнала управления, что позволяет получить высокую статическую точность, но ограничивает качество регулирования расхода.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для регулирования расхода жидкости, содержащее расходомер, последовательно соединенные между собой генератор импульсов, блок задания, счетчик импульсов, блок памяти, формирователь управляющего сигнала и исполнительнмй орган, а также последовательно соединенные между собой синхронизатор, первый и

10 второй элементы задержки, причем первый вход синхронизатора подключен к выходу расходомера, а второй вход — к выходу генератора импульсов, выход первого эле842728 мента задержки соединен с первым входом блока памяти, второй вход которого соединен с выходом счетчика импульсов и со вторым входом блока задания, а выход— со входом формирователя управляющего сигнала, выход второго элемента задержки подключен ко второму входу счетчика импульсов (3).

3Т0 устройство имеет статическую точность, зависящую от разрядности счетчика импульсов, но недостаточное качество регу лирования из-за использования в качестве управляющей информации только сигналов нака ошибки рассогласования.

Цель изобретения — повышение качества точности регулирования.

Поставленная цель достигается тем., что в устройство для регулирования расхода жидкости, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, задающий блок, счетчик импульсов, блок памяти, формирователь управляющего сигнала,. исполнительный орган, расходомер и синхронизатор, соединенный другим входом с выходом генератора импульсов, последовательно соединенные первый и второй элементы задержки, выходы которых соответственно соединены с другим входом блока памяти и другим входом счетчика импульсов, введены дешифраторы, элемент И, регистр блоков памяти и третий элемент задержки, включенный между выходом синхронизатора и входом первого элемента задержки, причем первый дешифратор соединен входами с выходом счетчика импульсов и с выходами младших его разрядов, а выходом с другим входом задающего блока, второй дешифратор связан входами с выходами старших разрядов счетчика импульсов, элемент И соединен первым, вторым и третьим входами соответственно с выходом второго дешифратора, выходом первого элемента задержки и выходом счетчика импульсов, регистр блоков памяти подключен первыми входами к выходам младших разрядов счетчика импульсов, а выходами — к другому входу формирователя управляющего сигнала, а второй, третий, четвертый и пятый входы регистра блоков памяти соединены соответственно с выходом элемента И, выходом третьего элемента задержки, выходом счетчика импульсов и выходом первого элемента задержки.

На чертеже представлена блок-схема устройства для регулирования расхода жидкости.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, задающий блок 2, счетчик 3 импульсов, блок 4 памяти, формирователь 5 управляющего сигнала 5, исполнительный орган 6, расходомер 8, соединенный входом с выходом генератора 1. Исполнительный орган 6 и расходомер 7 соединены посредством пото Y» 5

2G 25

ЗО

4В

5Î

5»l

4 ка жидкости в трубопроводе 9, в котором они установлены.

Устройство также содержит последовательно соединенные элементы 10 и 11 задержки,выходы которых соответственно соединены входом блока 4 и входом счетчика 3, который является его обнуляющим входом, шиной сброса. Злемент 12 задержки включен между выходом синхронизатора 8 и входом элемента 10 задержки. Дешифратор 13 соединен своими входами посредством магистрали прямого кода с выходами младших разрядов и выхсдом счетчика 3, а выходом — — с запрещающим входом блока 2.

Второй дешифратор 14 соединен своими входами посредстьом магистрали прямого кода с выходами старших разрядов счетчика 3. Элемент И 15 соединен с выходом дешифратора 14, выходом элемента задержки 10 и выходом счетчика 3.

Регистр 6 блоков памяти сое;- нен своими сигнальными входами с вьходами младших разрядов счетчика 3, а выходами — с одними входами формирователя управляющих импульсов 5. Другой вход формирователя 5 является знаковым. Другие входы регистра !

6 являются шинами записи соответственно логических «1» и «0» во всех его блоках памяти, шинами управления записи прямого или ооратного кодов во всех его блоках памяти и разрепгония записи состояния младших разрядов счетчика 3

В качестве блока 2 может быть применен бинарный линеаризированный умножитель или блок время-импульсного греобразования уставки B частоту следования импульсов.

В качестве формирователя 5 в простейшем случае может быть использован операционный усилитель с RC-цепью в цепи его прямой передачи и греобразователь кодов ве.чичины и 3НаКа ошибки paccor.i coвания во входной ток операционного усилителя. Формирователь 5 может быть также построен как схема управления, реализующая алгоритм управления =èñòåìû с переменной структурой, Располагая ошибкой рассогласования в виде двоичного кода, после каждсго периода следования импульсов расходомера, можно, используя промежуточные преобразования, решить уравнение гиперплоскости переключения и обеспечить регулирование в скользящем режиме.

Устройство работает следующим образом.

Блок 2, возбуждаемый -.енератором 1, выдает последовательность импульсов равномерной частоты, величина которой пропорциональна установке задания расхода. Максимальное значение этой частоты несколько больше максимального значения частоты следования импульсов с расходомера 7, умноженного на 2, rue и — разрядность счетчика 3.

842728

На выходе синхронизатора 8 импульсы появляются в момент появления импульсов на его синхронизирующем входе с генератора 1 при наличии импульсов на его сигнальном входе с расходомера 7.

Импульсы с синхронизатора 8 задерживаются во времени элементами 12, 10 и 11.

Импульс с элементами 12 воздействует на шину записи логических «О» регистра 16 таким образом, что во всех разрядах записываются логические «О». Импульс элемента 10 воздействует на вход разрешения записи блока 4, который запоминает состояние последнего разряда счетчика 3 в этот момент времени. Импульс с элемента 11 сбрасывает в ноль счетчик 3. С этого момента счетчик 3 начинает заполняться импульсами с блока 2.

Возможны четыре случая при заполнении счетчика 3 импульсами с блока 3 за период между импульсами с расходомера 7.

1. Счетчик 3 переполняется и после переполнения в нем может быть записан код больший, чем максимальный код его младших разрядов. В этом случае при появлении логических «!» во всех младших разрядах счетчика 3 дешифратор 13 своим выходным сигналом запрещает появление импульсов с блока 2. Происходит ограничение кода счетчика 3 и его последующее переполнение.

2. Счетчик 3 переполняется, но в нем после переполнения может записаться код равный или меньш й, чем максимальный код его младших разрядов.

В обоих рассмотренных случаях при появлении импульсов с элементами 10 в блоках памяти регистра 16 записан прямой код младших разрядов счетчика 3 и в блоке 4 — логическая «1». Это происходит погому, что в выходном разряде счетчика 3 в момент появления импульсов с элемента 10 (разрешения записи кода) записана логическая «1» и регистр 16 переключает входы своих блоков памяти на запись прямого кода.

3. Счетчик 3 не переполняется, в его выходном разряде остается записанным логический «О» а в каком-либо из старших разрядов также записан логический ОУДешифратор 14 через схему 15 воздействует на входы блоков памяти регистра 16 и во всех этих блоках записаны логические «1».

Код счетчика 3 по модулю больше, чем максимальный код его младших разрядов, и в блоках памяти регистра 16 происходит ограничение записи, информация не потеряна. В четвертом случае счетчик 3 не переполняется. в его выходном разряде остается логический «О», а во всех его старших разрядах записаны логические «1».

Сигнал на выходе элемента И 15 не появ5

10 !

5 го

Зо ляется, но сигналом с выходного разряда счетчика 3 блоки памяти регистра 16 переключаются на запись обратного кода. При появлении импульса с элемента 0 в блоках памяти регистра 16 записан обратный код младших разрядов счетчика 3, а в блоке 4 — логический «О».

Таким образом, в блоке 4 записан знак ошибки рассогласования, а в блоках памяти регистра 16 — мантисса этой ошибки с ограничением по модулю. Сигналы с блока 4 и блоков памяти регистра 16 поступают прямым кодом на входы формирователя 5.

По входным сигналам формирователь 5 вырабатывает сигнал, управляющий исполнительным органом 6. Воздействие этого сигнала должно быть сфазировано таким образом, чтобы уменьшить рассогласование в значениях отработки периода следования импульсов с расходомера 7 и задания частоты следования импульсов с блока 2.

Хотя сравниваются периоды, регулирование ведется по частоте, поскольку измерение частоты следования импульсов с блока 2 вызывает пропорциональное изменение частоты следования импульсов с расходомера 7. Причем, в отличие от других устройств регулирования расходов информация о величине и знаке ошибки рассогласования вырабатывается каждый период, т. е. идет управление по текущему мгновенному значению частоты следования импульсов расходомера 7. Этим и достигается высокое качество регулирования, поскольку информация с расходомера 7 используется с максимально возможным темпом.

Точность сравнения задания и отработки определяется разрядностью счетчика 3.

При использовании в устройстве элементов с высоким быстродействием эта разрядность может быть выбрана весьма большой, т. е. будет достигнута высокая точность сравнения, причем поскольку для сравнения используются цифровые логические элементы, точность и стабильность сравнения будет соответствовать характеристике цифрового устройства.

С целью повышения надежности устройства число разрядов блока 16 ограничено числом младших разрядов счетчика 3, т. е. величина ошибки рассогласования ограничивается относительной величиной суммарного веса младших разрядов счетчика 3 к суммарному весу всех его разрядов. Эта относительная величина выбирается, исходя из возможных технологических флюктуаций расхода, вызванных случайными внешними причинами (прохождением в установившемся режиме работы через трубопровод мягкой пробки, газового пузыря и т. п.) . Ошибки рассогласования, значительно превышаю842728

Формула изобретения

Составитель Л. Птенцова

Редактор Н. Кешеля Техред А. Бойкас Корректор Е. Рошко

Заказ 5098/57 Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от крытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная. 4

7 щие по величине выбранную, ограниченную младшими разрядами счетчика 3, возможны лишь в период вывода работы устройства на заданный расход при включении на закрытый или открытый трубопровод 9. Однако время вывода на заданный расход по сравнению с полным циклом регулирования мало, точного регулирования в этом режиме не требуется, устройство работает практически как релейный регулятор.

Предлагаемое устройство планируется использовать в качестве базового элемента перспективной локальной аппаратуры управления компаундированием нефтей и нефтепродуктов, что позволит существенно повысить качество и эффективность изделий.

Устройство для регулирования расхода жидкости, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, задающий блок, счетчик импульсов, блок памяти, 2© формирователь управляющего сигнала, исполнительный орган, расходомер и синхронизатор, соединенный другим входом с выходом генератора импульсов, последовательно соединенные первый и второй элементы задержки, выходы которых соответственно соединены с другим входом блока памяти и другим входом счетчика импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены дешифраторы, элемент И, регистр блоков памяти и третий элемент задержки, включенный между выходом синхронизатора и входом первого элемента задержки, причем первый дешифратор соединен входами с выходом счетчика импульсов и с выходами младших его разрядов, а выходом — с другим входом задающего блока, второй дешифратор связан входами с выходами старших разрядов счетчика импульсов, элемент И соединен первым, вторым и третьим входами соответственно с выходом второго дешифратора, выходом первого элемента задержки и выходом счетчика импульсов, регистр блоков памяти подключен первыми входами к выходам млад ших разрядов счетчика импульсов, а выходами — к другому входу формирователя управляющего сигнала, а второй, третий, четвертый и пятый входы регистра блоков памяти соединены соответственно с выходом элемента И, выходом третьего элемента задержки, выходом счетчика импульсов и выходом первого элемента задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 373705, кл. G 05 D 11/13, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 458811, кл. G 05 В 11/16, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2642397/18-24, кл. G 05 D 7/00, 07.07.78 (прототип) .