Устройство для регулирования давления газа

 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть применено в технологических процессах , где требуется осуществлять программное изменение давления газа в широком диапазоне (от тысячных долей до десятков мегапаскалей) с допустимой относительной погрешностью и установившемся режиме до 1%.. Цель изобретения - расширение области применения устройства. Новым является введение в устройство для регулирования давления вакуум-ресивера, подключенного к линиям сброса и через вакуум-насос - к атмосфере, второго датчика давления, установленного в вакуум-ресивере, последовательно соединенных четвертого делителя, второго функционального преобразователя и пятого делителя, а также шестого делителя, подключение выхода второго датчика давления к первому входу четвертого делителя и второму входу шестого делителя, первый вход которого соединен с выходом первого датчика давления, а выход - с первым входом пятого делителя, подключение второго входа четвертого делителя к блоку задания , а выхода пятого делителя .- к первому входу второго ключа. 1 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 G 05 0 16 20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ф"

, Ъ

-I::;,(Л.Р3 э;ъ 1:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!:" -, Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4145222/24-24 (22) 10.11.86 (46) 23.06.88. Бюл. Ф 23 (71) Тульский политехнический инсти-. тут (72) В.В. Анпилогов, Л.С. Бакланов, Б.М, Грабов и А.И. Папуша (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(1095148, кл. G 05 D 16/20, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ДАВЛЕНИЯ ГАЗА (57) Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть применено в технологическихпроцессах, где требуется осуществлять программное изменение давления газа в широком диапазоне (от тысячных долей до десятков мегапаскалей) с допустимой относительной погрешностью и установившемся режиме до 1Х,. Цель изобретения — расширение области применения устройства. Новым является введение в устройство для регулирования давления вакуум-ресивера, подключенного к линиям сброса и через вакуум-насос вЂ, к атмосфере, второго датчика давления, установленного в вакуум-ресивере, последовательно соединенных четвертого делителя, второго функционального преобразователя и пятого делителя, а также шестого делителя, подключение выхода второго датчика давления к первому входу чет.вертого делителя и второму входу шестого делителя, первый вход которого соединен с выходом первого датчика давления, а выход — с первым входом пятого делителя, подключение второго входа четвертого делителя к блоку задания, а выхода пятого делителя . — к первому входу второго ключа. 1 ил.

1405033

S.Р„ (p ) = S.PY (, ), и

20 где Sa „S - эффективные площади впускного и выпускного дросселей;

Ру Рп э Ра — давление газа в камере9 на ее входе и в вакуум25 ресивере соответственно;

У(— ),У(ф) - функции расхода на входном и выходном дросселях.

Если один из дросселей является регулируемым, в то время, как другой открыт на максимальную величину, из (1) вытекают следующие зависимости:. при регулировании на выходе в области больших давлений, в которой

Р справедливо равенство Y() = 1, Р

УЮ г У е (2) где 6 S в/S,, = const, а также о = о мако =

Ss в ми6 ер (3) .где б = в макс/50 мако при регулировании на входе в об50 р ласти малых давлений L Y(— ) = 1 (У()

G = — к" —, 1 (4) So Рп г Ра где С» = — — ii = — S р 1 е

6 макс

Изобретение относится к автоматическому регулированию давления газа и может быть применено в технологических процессах, где требуется осуществлять программное изменение дав5 ления газа в широком диапазоне (от тысячных долей до десятков мегапаскалей) с допустимой относительной погрешностью в установившемся режиме до 17.. (Цель изобретения — расширение области применения устройства.

Для проточной газовой камеры в установившемся режиме справедливо сост- 15 ношение а также

5о Ра пе р о макс и

Зависимости (2) и (4) определяют настроечные характеристики соответственно для областей регулирования на выходе и входе. За счет раздельной настройки устройства для области регулирования на выходе и для области регулирования на входе обеспечивается высокая точность воспроизведения как больших, так и малых значений давления газа в камере °

Подключение в устройстве (к линиям сброса из камеры) вакуум-ресивера по-. зволяет изменять нижнюю границу диапазона регулирования, что практически преобразует устройство в широкодиа" пазонный универсальный (регулируется как избыточное давление, так и разрежение) регулятор абсолютного давления газа.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для регулирования давления газа.

На чертеже обозначено: Р„, Р„, P — программное значение давления газа, давление газа на входе и выходе из камеры; Y, и, — относительные давления: u = Р„ /Р„, и, Ро/Рп i 6, 6 — относительные площади: б = Sq/5„; (У, = (5./S ) (Р„ /р ), где S» Sб - эффективные площади впуска и выпуска газа из камеры; 6; значение относительной эффективной-. площади, соответствующей точке перехода от регулирования на входе к регулированию на выходе и обратно пер е мако So макс

Устройство содержит проточную камеру 1 с линиями подачи и сброса, выполненными в виде параллельных ветвей, в которых установлены наборы калиброванных диафрагм 2 и 3, эффективные площади которых изменяются в

2 раза, и подключающие их двухпозиционные клапаны 4 и 5. Газ в проточную камеру 1 поступает из источника 6 питания сжатым газом через редукционный клапан 7, давление за которым измеряется с помощью первого датчика

8 давления, Сброс газа осуществляется в вакуум-ресивер 9, соединенный через вакуум-насос 10 с атмосферой

11. Давление в вакуум-ресивере 9 измеряется,с помощью второго датчика

12 давления. Устройство содержит так1405033 же блок 13 задания давления, формирующий входной сигнал в каналах изменения площадей выпуска и впуска газа.

Канал изменения площади выпуска состоит из последовательно соединенных первого делителя 14, первого функционального преобразователя 15, первого ключа 16, второго делителя 17 и первого формирователя 18 кода. Канал изменения площади впуска содержит последовательно соединенные четвертый делитель 19, второй функциональный преобразователь 20, пятый делитель 21, второй ключ 22, третий делитель 23, второй формирователь 24 кода, а также шестой делитель 25, подключенный выходом к входу пятого делителя 21.. Последовательно соединенные задатчик 26 относительной эффективной площади 6, компаратор 27 и инверпер тор 28 .образуют цепочку выбора области регулирования на выходе или на входе °

Устройство работает следующим образом. 25

По заданной программной величине

Р„, поступающей с блока 13 задания, и Рвеличине давления Р„ на входе в проточную камеру I, измеренной с помощью датчика 8, в первом делителе

14 определяется величина относитель30 ного давления ь . По указанной величине в первом функциональном преобразователе 15, воспроизводящем настроечную характеристику (2) регулирования на выходе, определяется соответствующее значение 8.. Одновременно, аналогичным образом по сигналам от второго датчика 12 давления и блока

13 задания в четвертом делителе 19 определяется к, и далее во втором

40 функциональном преобразователе 20, воспроизводящем зависимость (4), величина G

На компараторе 27 определяется знак разности между сигналами G u

45 поступающими от задатчика 26

neр отндсительной эффективной площади.

Если б — Р„ О, что соответствует области регулйрования на выходе, то по сигналу, поступающему с инвертора

28, открывается первый ключ 16 и работает канал регулирования на выходе, второй ключ 22 в это время закрыт.

Дальнейшее формирование управляющего воздействия осуществляется но втором 55 блоке 17 деления и в первом формиро.вателе 18 кода в соответствии с зависимостью (3).

Формирователи 18 и 24 параллельного двоичного кода осуществляют преобразование поступающего на них сигнала в пропорциональную величину, задаваемую совокупностью разрядов в двоичной системе исчисления, т.е. работают как аналого-цифровые преобразователи. При задании на входе формирователя единицы вырабатывается максимальная величина, т.е. появляются сигналы во всех разрядах и, следовательно, на всех выходах формирователя.

При закрытых ключах с их выходов поступает величина 6« поэтому в рассматриваемом случае с третьего дееер лителя 23 на второй формирователь

24 поступает сигнал, равный единице.

Второй формирователь 24 вырабатывает максимальную величину, что вызывает срабатывание всех клапанов 4 линий подачи и воспроизведение с помощью диафрагм 2 So = 5а макс

На вход первого формирователя 18 поступает сигнал, который после его преобразования в двоичный код вызывает срабатывание определенных клапанов

5 линий сброса, что приводит к подключению соответствующих диафрагм 3 на выходе из камеры и воспроизведению требуемых 5 и 6 . В проточной камере 1 за счет создания соответствующих величин прихода и расхода с точностью, определяемой в основном настройкой устройства, устанавливается значение давления, равное Р„р .

Регулирование на входе (при 6 —

-Q ) О) осуществляется аналогично. пер

Формирование управляющего воздействия из сигнала G осуществляется в соответствии с зависимостью (5) с помощью пятого 21 и шестого 25 делителей, второго ключа 22, третьего делителя 23 и второго формирователя 24.

При этом первый ключ 16 закрыт, а

Ф второй ключ 22 открыт, поэтому в линиях подачи и сброса воспроизводятся соответственно требуемое S и максио мальное 5 ь макс

Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет получить по сравнению с известным следующие технико-экономические преимущества: расширение диапазона регулирова- . ния в область малых давлений, по крайней мере, на величину критического перепада давления в выходном дросселе (на воздухе .это составляет приблизи1405033

5 тельно 0,89 P ); уменьшение числа ветвей в линиях сброса и подачи благодаря более рациональному формированию управляющего воздействия при регулировании на входе.

Формула, изобретения

Устройство для регулирования давления газа, содержащее источник питания сжатым газом, связанный через редукционный клапан и линии подачи с входом рабочей камеры, линии сброса, связанные с выходом рабочей камеры, первый датчик давления, установленный за редукционным клапаном на входе линий подачи, последовательно соединенные блок задания давления, первый делитель, первый функциональ-ный преобразователь, первый ключ, второй делитель и первый формирователь кода, а также последовательно соединенные задатчик относительной эффективной площади, компаратор, второй ключ, третий делитель и второй фсрмирователь кода, причем выход первого датчика давления подключен к второму входу первого делителя, выход первого функционального преобразователя соединен с вторым входом компаратора, подключенного выходом через инвертор

K второму входу первого ключа, выход задатчика относительной эффективной площади подключен к вторым входам второго и третьего делителей, выходы первого и второго формирователей кода подключены соответственно к линиям сброса и линиям подачи, содержащим п параллельных ветвей, в каждой из которых последовательно установлены двухпозиционные клапаны и калиброванные диафрагмы, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения области применения устройства путем обеспечения воспроизведения малых величин давления газа, оно содержит вакуум-ресивер, подключенный к линиям сброса и через вакуум-насос " к атмосфере, второй датчик давления, установленный в вакуум-ресивере, последовательно соединенные четвертый делитель, второй функциональный преобразователь и пятый делитель, а также шестой делитель, выход второго датчика давления подключен к первому входу четвертого делителя и первому входу шестого делителя, второй вход которого соединен с выходом первого датчика давления, а выход — с вторым входом пятого делителя, второй вход четвертого делителя подключен к блоку задания давления, а выход пятого делителя — к второму входу второго ключа.

ВНИИПИ Заказ 3104/52 Тираж 86б Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4