Устройство для программного регулирования температуры газа

Устройство для программного регулирования температуры газа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ЬП ИСАНИЕ

ИЗЬЬРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1,935887 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.10.80 (21) 2998963/18-24 с присоединением заявки № (23} Приоритет

Опубликовано 15.06.82. бюллетень № 22

Дата опубликования описания 17.06.82 (51)M. Кл.

Q 059 16/16

Гооударстекниый комитет

СССР ло делам изобретений н открытий (53) УДК 62

-50(088. 8) (72) Авторы изобретения

Б. М. Подчуфаров, Ю. Б. Подчуфаров, В. М. Понятский и М. Б. Чернова

Тульский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗА

Изобретение относится к автоматическому программному регулированию температуры проточной газовой среды н может быть использовано в химической промышленности для получения газа с заданной температурой, а также в матциностроении прн испытаниях конструкций на прочность и стойкость к воздействию агрессивных проточных газов различной температуры.

Известно устройство для регулирования температуры газа, содержашее нагревательный (охладнтельный) элемент, теплообменник и датчик температуры (1).

Недостатками известного устройства являются низкое быстродейстите, обусловленное инерционностью нагревательного (охладитеттьного) элемента и датчика температуры, и низкая экономичность, вызванная дополнительными затратами энергии на нагрев или потеряма тепла при охлаждении газа.

Наиболее близким к предлагаемому техническим petttemt является устрой2 ство для программнОго регулирования температуры газа, содержашее ресивер, последовательно соединенные первый эадатчнк, сравнивакацнй элемент и посорган н проточную камеру с ограничительной диафрагмой, выход реснвера подключен к первому входу регулируюшего органа (23 . то

Недостатками этого устройства так.же являтотся низкие быстродействие н экономичность.

С целью повышения быстродействия и экономичности, устройство содержит второй задатчик и последовательно соединенные обратная модель объекта н сумматор, подключенный выходом ко второму входу регулирукмцего органа, а вторым входом - ко второму выходу первого задатчика, выход второго задатчика подключен ко второму входу сравниваюшего элеме нта, выход которого подключен ко входу обратной модели объекта.

3 9358&7 4

На чертеже изображена блок-схема Т1,Т; К вЂ” соответственн устройства. мени и коэ

Блок-схема содержит ресивер 1, ре- объекта рег гулируюший орган 2, проточную камеру Устройство работа

3, ограничительную диафрагму 4, второй, 5 разом. задатчик 5, сравнивающий элемент 6, Второй задатчик 5 первый задатчик 7, обратную модель 0» пропорциональный объекта 8„сумматор 9. чению температуры Т(Второй задатчик 5 вырабатывает на мя), которое необхо своем выходе электрический сигнал, 1й проточной камере 3. напряжение которого пропорционально нивается сравниваю требуемой температуре газа и изменяет сигналом UT установ

0 ся во времени в соответствии с требуе- температуры мой программой изменения температуры, первом выходе первог газа. лученная разность 0 ТПервый задатчик 7 вырабатывает на нения подается на вхо своем втором выходе электрический сиг объекта 8, на выходе нал, напряжение которого пропорционально установившемуся значению требуемой требуемому прираше» плошади сечения входа проточной каме- 2О впускного отверстия ры 3, а на первом .выходе — электрн- Сигнал 0 суммнру . ческий сигнал, напряжение которого с сигналом. U, про

0 пропорционально устанОвившемуся значе- установившемуся знач нию требуемой температуры газа. плошади Во впускного

Обратная модель объекта 8 является 25 марный сигнал 0 по электронной моделью с передаточной вход регулирукицего о функцией обратной передаточной функции обеспечивает в кажды объекта регулирования, которым являет- требуемую плошадь от ся проточная камера 3, заполненная га- отверстия, через кото зом, температура которого является ре- из ресивера 1. При по гулируемой величиной. проточную камеру 3 и

Вид передаточной функции обратной давление и занимаемы модели объекта 8 и, соответственно, водит к соответствую сложность ее реализации существенно температуры газа. 06 зависят от требуемых динамической H меры 3 является по статической точности регулирования. Д щ, а давление газа рег

35 большинства практически важных задач газа из ресивера 1, достаточно использовать передаточную плошади сечения внус функцию объекта регулирования в виде: в соответствии с треб

K p изменения температ о Х=

О статической характери т Та

1 р Ф Р камеры 3 с газом или

<оР

% (p)= — =к р к, +=, (И S кЗ

5Т " Р тогда передаточная функция обратной модели объекта 8 имеет вид: где aT - приращение температуры: S - требуемое приращение плошади впускного отверстия проточной камеры 3

Т„. Ti Т„. Т1 1=, 1 =

0 ко ко о постоянные вре-ффициент передачи ÂaHHÍ ет следующим обвыдает сигнал переменному зна1 газа (1 - вреlamo реализовать в

Этот сигнал сравшим элементом 6 с ившегося значения абатываемым на о задатчика 7. По-. сигнал откло д обратной модели которой вырабаты« прппорциональный цпо плошади дВ проточной камеры 3. ется сумматором 9 порциональным ению регулируемой отверстия. Оумдается на второй ргана 2, который и жомент времени крытия впускного рое поступает газ ступленин газа в зменяются его и объем, что пришему изменению ъем проточной кастоянной вели ппюй, улируется подачей путем регулировки кного Отверстия уемым законом уры газа. Крутизна стики проточной, что то же самое, коэффициент передачи объекта Кц подбирается в зависимости от требуемого быстродействия и реализуется выбором соответствующего проходного отверстия ограничительной диафрагмы 4.

Ограничительная диафрагма 4 и регулирующий орган 2 можно поменять местами их установки, щж этом осушест50 вляется регулирование не притока, а расхода газа из проточной камеры 3.

Управление температурой в предлагаемом устройстве программного изменения температуры газовой среды осуществляется путем изменения внутренней энергии газовой среды в щюточной камере за счет регулирования прнхода или расхода газа и, соответственно, 5 М5 регулирования прихода или расхода энергии в проточную камеру.

На основе предлагаемого устройства воспроизведено гармоническое изменение температууы с частотой 1 Гц и амплитудой 20 (Т = 300оК + 20оsinQJit ), причем отклонения действительного закона от заданного не превышали 6%.

Использование предлагаемого устройства значительно расширяет диапазон 0. частот воспроизводимых законов изм нения температуры. Это достигается заменой нагревательных (охладнтельных) элементов регулируюцкми органами, обеспечиваюшими изменение плошади 15 входного или выходнвго отверстия, быстродействие которых выше быстродействия нагревательных (охладнтельных) элементов. Отсутствие теплообменника обеспечивает более экономичное 2о использование энергии газа для измеO нения температуры в проточной камере по сравнению с известным.

Формула изобрет енияl 25

Устройство для программного регулирования температуры газа, содержащее

887 6 ресивер, последовательно соединенные регулируюший орган, проточную камеру .с ограничительной диафрагмой и последовательно соединенные первый задатчик и сравниваюшнй элемент, выход ресивера подключен к первому входу регулируюшего органа, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и экономичности устройства, оно содержит второй задатчик,и последовательно соединенные обратную модель объекта и сумматор, подключенный выходом к второму входу регулируюшего органа, а вторым входом - к второму выходу первого задатчика, выход второго задатчика подключен к второму входу сравниваюшего элемента, выход которого подключен к входу обратной модели объекта.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Акцептированная заявка ФРГ № 2024158, кл. 42 г 2-23/00, опублик. 1 972.

2. Патент США ¹ 3537510, кл; G 05 D 2233//0000, опублик, 1976 (прототнп) .

ВНИИПИ Заказ 4208/49 Тираж 914 Подписное

Филиал ППП "Патент, г. Ужгороа, ул. Проектная, 4