Устройство для регулирования соотношения расходов жидкостей

Устройство для регулирования соотношения расходов жидкостей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Опубликовано23,0283. Бюллетень ¹ 7 (51) М.Кл з

G 05 Р ll/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53)УДК 621 646 ° . 3 (088.8) Дата опубликования описания 230283!.< +ь

В.В. Гальцов, Е.И. Константино, В-; ; -Йэшфд1рщный Н.Н..Устинов и A.È. Шатров у.

I с

, ; т, Рязанское специальное конструк .опсКЬЕ :бюро Научнопроизводственного объединения НефйВеямащоматика (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СООТНОШЕЧИЯ

РАСХОДОВ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к устройствам регулирования текущей среды и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

В настоящее время при непрерывном получении смесей из отдельных жидких компонентов широко. используются устройства для регулирования соотношения расхода жидкостей, состоящее из центрального блока управления, кана. лов, регулирования расхода каждого из компонентов и блоков контроля диапазона расхода компонентов fig .

В этом устройстве задающий производительность сигнал из центрального блока управления поступает на блоки, задания каналов регулирования расхода компонентов, в которых он распределяется пропорционально содержанию каждого компонента в смеси. С выходов блоков задания управляющие сигналы поступают на блоки сравнения соответствующих контуров регулирования, на вторые входы которых приходят действительные значения расходов с расходомеров. Управляющие воздействия с блоков сравнения поступают на исполнительные органы. Большинст,во расходомеров имеет ограниченный диапазон работы. При выходе эа пределы диапазона увеличивается износ расходомера и погрешность измерения., Поэтому в известных устройствах для регулирования соотношения расхода имеются блоки контроля диапазонов.

Если происходит выход величины однаго из расходов за пределы диапазона, то блоки контроля диапазонов вЦцают соответствующий аварийный сигнал, который может быть использован для ограничения общей производительности всего устройства.

Известно также устройство для регулирования соотношения расхода жидкостей, которое ограничивает производительность работы в зависимости от допутимых диапазонов работы его элементов. Устройство включает центральный блок управления, каналы регулирования расходов, каждый из которых содержит блок задания, блок сравнения, расходомер, исполнитель-. ный орган, блок определения диапазона производительности и блок ограниМ чения производительности 21 °

В такое устройство вводятся фиксированные данные об ограничениях диапазонов работы каналов регулирования, поэтому оно не учитывает иэЗО менение ситуации при смешениит.

999027 ствует ситуации, когда разность частот. следования импульсов на входах

19 и 20 находится в зоне допустимых значений, величина которой выбирается равной 5-10 значениям .ошибки регулирования контуров 1, 1", 1" ), то на выходах компараторов 24 и 25 команды отсутствуют ° Если выходной . сигнал сглаживающего сумматора 23 больше положительного сигнала с выхода источника 26 (соответствует ситуации, когда разность частот следования импульсов на выходах 19 и 20 превышает положительную границу зоны допустимых значений), то на выходе компаратора 25 команда отсутствует, а на выходе компаратора 24 команда есть.

Если выходной сигнал сглаживающе-, го сумматора 23 меньше отрицательного сигнала с выхода источника 27 (соответствует ситуации, когда разность частот следования импульсов на входах 19 и 20 превышает отрицательную границу зоны допустимых зна-. чений), то на выходе компаратора 25 команда есть, а на выходе компаратора 24 команды нет.

Устройство работает следующим образом.

Каналы 1, 1", 1" работают с ис пользованием принципа отрицательной обратной связи. При увеличении как частоты, задающей производительность, вырабатываемой центральным блоком 7, так и увеличении уставок расходов на блоках 1, 2" и 2", блоки 3, 3" и

3" увеличивают свои выходные сигналы, которые, воздействуя на исполнительные органы 4, 4" и 4!!!, увеличивают расходы жидкости через расходомеры 5, 5" и 5 " таким образом, чтобы пары входных сигналов блоков 3, 3" и 3" в каждом канале

1, 1 и 1!!! оказались равными. При уменьшении как частоты,:задающей производительность, так и уставок расходов канале 1, 1" и 11! отрабатывают изменение задайий в противоположном направлении. Если по какимлибо причинам расходы жидкостей через расходомеры 5, 5 и 5 ока-!! ll! жутся не равными заданным значениям, определяемыми выходныя сигналами блоков 2,.2 и 2!!!, то на первых

17!, 17ll и 17" и вторых 18, 18 " и 18 выходах блоков 6), б " и б" будут появляться команды соответственно при условиях, когда сигналы с блоков 2, 2" и 2" будут превышть и будут меньше сигналов с расходомеров 5, 5" и 5ш на некоторую заранее установленную величину границы зоны допустимых значений.

60" производительности на выходе умножителя 9 увеличится, компонента опять станет не хватать. Это вызовет появление команды на первом выходе

Н ill каких-либо блоков б,6 и 6 и т.д.начнутся автоколебания в системе, При поиске производительности используются команды, вырабатываемые блоками 6, бн и б!!!, воздействующими на элементы 10 — 16 центрального блока 7, посредством которых производительность изменяется в нужную сторону. Эти команды содержат информацию о максимально возможной производительности для конкретных соотношений расходов и перепадов давлений.

Рассмотрим далее работу устройства в предположении, что команда с выхода элемента 15 открывает элемент

16 и через последний импульсы с генератора 12 поступают на первый час-. тотный вход реверсивного счетчика

11. Элемент 16 будет открыт, если хотя бы на одном каком-либо входе второго элемента 15 будет присутствовать команда, т.е. если расход жидкости хотя бы в одном канале 1 !

1" и 1 !н будет отклоняться от задания, определяемого выходным сигналом соответствующего блока 2, 2" и

2 " сверх заранее установленной границы зоны допустимых значений в большую или меньшую сторону. Этот случай проиллюстрирован диаграммами

3 на фиг.5.

В установившемся режиме, после ввода устройства на максимальную производительность, которая задается частотой следования импульсов с генератора 8, в реверсивном счетчике 11,аписаны во г "ex разрядах логические единицы и на выходе умножителя 9.частота следования импульсов равна соответствующему сигналу генератора 8, команды с первых и вторых выходов блоков б, 6 и 6 и !Н отсутствуют. При уменьшении поступ ления какого-либо компонента через. первый элемент ИЛИ 10 проходит команда, .которая, воздействуя на второй управляющий вход, переводит реверсивный счетчик 11 в режим вычитания и на выходах его разрядов код начинает уменьшаться, тем самым, уменьшая частоту производительности на выходе умножителя 9. Уменьшение ! н входного сигнала блоков 2, 2 и 2 вызовет одновременное уменьшение

И расходов жидкостей в каналах 1,- 1 и 1!!! . При уменьшении производитель" ности ниже какого-то уровня, когда поступление компонента, которого не хватало,. окажется достаточным, чтобы восстановилось заданное соотношение, выходная команда с какого-либо из первых выходов блоков б, 6 и б

l\ llI исчезнет, реверсивный счетчик через первый элемент 10 будет вновь переведен на режим сложения, частота что приведет к понижению точности регулирования соотношений расходов жидкостей.

Для того, чтобы исключить автоколебания в системе используются дополнительные команды со вторых выходов 18, 18 и 18 и1 блоков 6, 6 и 6Я

Рассмотрим далее работу устройства когда команда на выходе триггера 14 отсутствует. Этот случай проиллюстрирован диаграммами 4 на фиг.6.

При понижении производительности устройства до уровня, когда в нем должны были бы возникнуть автоколебания, в момент, когда достигнута li5 нужная производительность, т.е. в момент отсутствия команд .на всех первых и вторых выходах блоков 6, 6" и 6", элемент 16 закроется, импульсы с генератора 12 перестанут поступать на первый частотный вход реверсивного счетчика 11, частота следования импульсов на выходе умножителя 9 перестанет изменяться, отрицательная обратная связь по поиску производительности разомкнется, сис-. тема выйдет из автоколебаний. Возможно что в каком-либо из каналов

1, 1 и 1" будет По инерции изменяться расход жидкости так, что возникнут команды на первых 17, 17" и

17 и вторых 18, 18 и 180 выходах .блоков 6, 6" и 6 ", т.е. устройство опять начнет выбирать производительность по причине, не связанной с нехваткой какого-либо компонента.

Однако, при выборе достаточно низкой частоты следования импульсов с генератора 12 и наличии тормозящего влияния сигнала с выхода второго элемента 15 — размыкания упомянутой отрицательной обратной связи, автоколебания в системе даже в этом слу. чае будут достаточно быстро затухать.

Для этого необходимо, чтобы период следования импульсов с генератора

12, т.е. время элементарного цикла изменения производительности было в несколько раз больше времени отработки соответствующего возмущения по производительности контуров 1, 5О

1i и 1lll

Команды со вторых выходов 18, 18 и 1810 блоков 6, 6 и 6 1 ис-. пользуются также для того, чтобы устройство могло найти нужную производительность при. заметной протечке исполнительных органон, т.е. если исполнительные органы 4,4" и

4 не обеспечивают регулирования

ill

" снизу, то при выборе какого-либо уровня производительности оказывается, что расход через какой-либо закрытый исполнительный орган 4, 4" и 4 оказывается больше, чем треш буется по рецепту. Если причина 55 уменьшения r.;:-=Tóïëeêês какого-либо компонента. устраненар то устройство поднимет производительность до такого уровня, когда влияние протечек исполнительных органов 5 5 "1 и 5 не будет сказываться на точ-1Н ности регулирования соотношения расходов жидкостей каналами 1, 1" и

110 . Действительно, если . протеч ка како-о-либо из исполнительных органон 5, 5"-и 5" превышает рас.ход, требуемый рецептом, то на втором выходе 18, 18 " и 18" одного из блоков 6, 6" и 6Ш появится команда, а на первых выходах 17, 17" и 17 " этих блоков команды будут отсутствовать. Тогда реверсивный счетчик 11 будет включен на сложение, поскольку команда на выходе первого элемента 10 будет отсутствовать„ а на его первый частотный вход будут поступать импульсы с генератора 12; поскольку команда с выхода второго элемента 15 откроет элемент 16. Расходы жидкостей в каналах l, и 1" возрастут пропорционально выходному сигналу центрального блока 7 (частоте, задающей производительность) и в какой-то момент времени на всех вторых выходах 18, 18 и 18 ll блоков 6 60 и 6" команды будут отсутствовать.

Элемент 16 закроется, код в ревер-, сивном счет .-яке 11 перестанет увеличиваться, производительность станет постоянной.

Яри отсутствии команды с триггера

1-. : предлагаемое устройство при устранении причины недостаточности поступления какого-либо компонента будет понижать прои= водительность только до уровн=.„ когда команды на вторых выходах 18, 18 " и 18" блоков

6, 6 " и бlll будут отсутствовать.

Для того,. чтоб; устройство имело возможность поднять производительность выше =:того уровня до максимально возможной величины, когда любого компонента будет достаточно для нормальной работы, необходимо изменить достигнутое равновесие устройства в сторону увеличения производительности. Для этого используются формирователь 13 и триггер

14 . Равновесие устройства будет нарушаться и.-.. появлении команды на выходе триггера 14. P.„">ü; достижении состояния равновесия в устройстве, независ;:-ма от того, -увеличивалась или уменьшат1агь ч - -",о" „ задающая производитель;=::ость„ наступает момент времени, когда команда на выходе первого элемента 10 исчезает, что достигает я при. о=су.:ствии команд на вс.=..х первых выходах :17 а 17" и

17 блоков 6, 6" ч 6 " . Исчезновение команды на выходе первого элемента 10 ;=.Hëÿeòcÿ команцой на запуск

999027

10 формирователя 13 и сброс триггера

14 — кбманда на его выходе исчезает. На время действия выходного импульса формирователя 13 устройство находится в состоянии равновесич. При исчезновении этого выходного импульса .триггер 14 переводится в другое сос.тояние и на его выходе появляется команда, которая., пройдя второй элемент 15, открывает элемент 16 и на первый, частотный вход реверсивного 10 счетчика 11 поступают импульсы со второго генератора 12, частота следования импульсов с выхода бинарного умножителя 9 увеличивается. Если ситуация при поддержании соотношения 15 расходов жидкостей изменилась и расходы жидкостей во всех каналах 1, 1" и 1 И могут. быть увеличены, то частота, задающая производительность, будет увеличена до значения, когда в каком-либо из каналов 1, 1" и

1 " расхода жидкости будет нехватать.

Тогда, с какого-либо из первых 17 !

17li и 17 выходов блоков 61, 6" и

6 ц. поступит команда и, пройдя первый и второй элемент 10 и 15, будет воздействовать на второй, управляющий вход реверсивного счетчика 11 и переведет его на вычитание, откроет элемент 16, через который импульсы со второго генератора 12 поступают на первый, частотный вход реверсивного счетчика 11. Частота, задающая производительность, начнет уменьшаться. Наступит момент време ни, когда команда на выходе первого элемента 10 исчезнет, и повторится рассмотренная ситуация. Если поддержание соотношения расходов жидкостей ие позволяет увеличить частоту, задающую производительность, то непос- 40 редственно после момента времени, когда команда на выходе первого элемента 10 исчезнет, произойдет элементарное увеличение упомянутой частоты и она через время, определяемое 45 периодом следования импульсов с генератора 12, уменьшится на величину своего элементарного приращения. Команда на выходе первого элемента

10 исчезнет. Через время, определяемое длительностью выходного импульса формирователя 13, устройство будет вновь пытаться увеличить частоту задающую производительность, и в зависимости от рассмотренных выше двух ситуаций при поддержании соотношения расходов жидкостей производительность либо будет увеличена, либо останется на прежнем уровне.

Длительность выходного импульса формирователя 13 выбирается в интер- 60 вале .100-1000 периодов следования импульсов со второго генератора 12 с тем, чтобы средние ошибки регулирования соотношения расходов жидкостей в каналах 1>, 1" и 1" практи- 65 чески не увеличивались за счет действия возмущений при элементарных приращениях частоты, задающей производительность,при ситуации, когда производительность не может быть увеличена.

Предлагаемое устройство обеспечивает работу системы смешения нефтепродуктов с автоматическим выбором максимально возможной производительности для данного рецепта смеси при сохранении точности соотношения ее компонентов.

Формула изобретения

Устройство для регулирования соотношения расходов жидкостей, содержащее последовательно соединенные первый генератор импульсов, элемент совпадения, реверсивный счетчик и умножитель частоты, вторым входом соединенный с выходом первого генератора импульсов, а выходом — с входами каналов регулирования расходов . жидкостей, первые выходы которых соединены с входами первого элемента ИЛИ, выходом соединенного с вторым входом реверсивного счетчика, каждый из каналов регулирования состоит из последовательно соединенных блока задания, первого блока сравнения, исполнительного органа, расходомера и второго блока сравнения, вторым входом соединенного с выходом блока задания, первым выходом— с первым выходом канала регулирования, второй вход первого блока сравнения соединен с расходомером, вход блока задания соединен с входом канала регулирования, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности при,сохранении требуемой точности регулирования, в него введены последовательно соединенные формирователь, триггер, элемент ИЛИ и элемент сбвпадения, выходом соединенный е вторым входом реверсивного счетчика, вторым входом — c выходом первого генератора импульсов, причем второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента ИЛИ, с входом формирователя и с вторым входом тригге" ра, третьи входы ссединены с вторыми выходами каналов регулирования расходов жидкостей, соединенных в каждом канале с вторым выходом второго блока сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Система Bgendamat фирмы

М6 Зеюе1пе ERekt ri ri tat s Лезе И зсЬай, ФРГ AEg-Progress 3/4, .1963.

2. Авторское свидетельство СССР

9 345943, кл. G 05 D 11/00, 1972.

3. Проспект фирмы g iskoot, 1974 (прототип).

999027

Ф с

М

° ф

Ъ

Чэ

°, Ъ

Фц

Ь

Ъ

М

Ю ф Ъ

Ч са

Е

С С

Д

ВНИИПИ Заказ 1155/71 Тираж 872 Подписное

Филиал ППП "Патент",r.Ужгород,ул,Проектная,4