Система регулирования давления газа

 

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию технологических параметров производственных процессов и может быть использовано на предприятиях химической, металлургической промышленности, а также в экспериментальной газодинамике для регулирования давления газа в

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (51) 4 5 0 5 2 1 6/ 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4146528/24-24 (22) 14. 11. 86 (46) 23.09.88. Бюл. Р 35 (72) Е.Я.Чернов, А.К. Бобровский, Ю.К.Фирсов, И.Б. ндрушев и Г.А.Понос марев (3) 62"50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР, У 330438, кл. G 05 D 16/20, 1970.

Авторское свидетельство СССР

У 610075, кл. G 05 D 16/20, 1.975. (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ

ГАЗА (57) Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию технологических параметров производственньм процессов и может быть использовано на предприятиях химической, металлургической промышленности, а также в экспериментальной газодинами- . ке для регулирования давления газа в

1425620

Проточной камере. Целью изобретения является повышение качества регулирования давления газа в условиях действующих на систему внешних возмущений

rto давлению газа в магистрали высоког о давления, когда коэффициент передачи проточной емкости по управляющеМу воздействию изменяется более чем

Иа два порядка. Поставленная цель достигается тем, что в систему регулиро-! вания введены блок сравнения 8, инерфмнное звено II с постоянной времени, равной постоянной времеИзобретение относится к автомати-. ческому управлению и регулированию производственных процессов и может быть использовано на предприятиях хиМической, металлургической IIpoMblULJIQH 5 ности и в экспериментальной газодинамике для автоматического регулирова" ния давления газа в проточной емкости в тех случаях, когда источник питания сжатым газом ограничен по мощности и на систему регулирования давления действует возмущение в виде резкого падения давления в питающем резервуаре.

Цель изобретения - повышение каче,ства регулирования давления в условиях действующих на систему внешних в озмущений по давлению газа в магистp=ëè высокого давления, когда коэффициент передачи проточной емкости по по возмущающему воздействию меняется более чем на два порядка.

На фиг. 1 представлена схема системы регулирования давления газа; на фиг. 2 - схемная реализация датчика площади открытия регулирующего вентиля; на фиг. 3 и 4 — нелинейные зависимости площади проходного сечения вентиля от величины перемещения клапана регулирукицего вентиля.; на фиг.5временные диаграммы на входах и выходе блока сравнения.

На диаграммах (фиг.5) обозначено: а - сигнал задания регулируемого давления на входе блока сравнения; б— сигнал с датчика регулируемого давления на входе блока сравнения; в— ни проточной емкости, решающий усилитель 12 в прямую цепь которого включен датчик 19 давления газа в магистрали высокого давления, а н цепь обратной связи " дополнительный датчик 20 давления в емкости, сумматор

14, к одному входу которого подключен решающий усилитель 15 с датчиком

16 площади открытия регулирующего вентиля в прямой цепи, а к другому входу— решающий усилитель 17 с датчиком 18 площади критического сечения регулируемого диффузора в прямой цепи. 5 ил. сигнал компенсации инерционности трубопровода на входе блока сравнения;

r — - суммарный сигнал на выходе блока сравнения с учетом компенсации инерционности; д — суммарный сигнал на выходе блока сравнения беэ компенсациие

Система содержит проточную емкость

1 с критическим сечением 2 регулируемого диффузора 3, регулирующий вентиль 4, магистраль S высокого давления, исполнительный двигатель 6, блок

7 управления, блок 8 сравнения, первый датчик 9 давления в емкости, задатчик 10 давления, инерционное звено 11, второй решающий усилитель 12, инвертор 13, сумматор 14, первый решающий усилитель 15, датчик 16 площади открытия регулирующего вентиля, третий решающий усилитель 17, датчик

18 площади критического сечения регулируемого диффуэора, датчик 19 давления газа в магистрали высокого давления, второй датчик 20 давления в емкости, регистор 21 и емкость 22 в цепи обратной связи инерционного звена, произведение которых должно равняться величине постоянной времени проточной емкости. Датчики давления 9 и 20 в емкости отличаются по своему конструктивному выполнению, так как датчик 9 должен иметь на выходе напряжение или ток, пропорциональные измеряемому давлению (датчик типа "Сапфир", "Кристалл" ), а датчик

20 должен иметь потенциометрический выход и осуществлять преобразование з 1425620 давления в пропорциональное ему сопротивление (датчик манометрический типа ДДМ).

Датчик площади открытия регулирую5 щего вентиля содержит диодную линейку 23 и операционный усилитель 24.

Сущность изобретения заключается в автоматическом формировании сигна-! л ла компенсации возмущающего воздействия по давлению газа в магистрали высокого давления и вводе его в схему управления в удобном для реализации месте.

Передаточная функция канала компенсации возмущения имеет вид тъ

1 1 Р, К

+ ) o"

F, F» Р тS+1

55 где F< - площадь проходного сечения регулирующего вентиля;

F — площадь проходного сечения регулир4 емога диффузора на выходе проточной емкости;

P0 — регулируемое давление газа в проточной емкости;

P> - давление газа в магистрали высокого давления;

Т, - постоянная времени объекта регулирования;

S — - оператор дифференцирования;

К - коэффициент пропорциональности.

Сигнал компенсации вводится через блок сравнения с отрицательным зна" ком.

Система работает, следующим образом.

До начала работы в задатчике 10 давления выставляют программу изменения регулируемого давления в проточной емкости 1. С помощью регулируемого диффузора 3 устанавливают необходимое критическое сечение 2, соответ,ствующее необходимой скорости потока газа. После запуска экспериментальной установки сигнал рассогласования с выхода блока 8 сравнения, полученный в результате сравнения сигналов с датчика 9 давления и задатчика 10 поступает в блок 7 управления и после усиления по мощности — на вход исполнительного двигателя 6, который перемещает регулирующий вентиль 4 в положение, соответствующее заданному регулируемому давлению. При этом воздух иэ магистрали 5 высокого давления поступает через регулирующий вен10

40 тиль В проточную E>1KocTb 1 и,! лче .c через критическое сечение 2 регулнруемого диффузора на выход.

Динамические свойства системы — быстродействие, устойчивость и точность существенно зависят от коэффициента передачи и инерционности элементов системы, а также от величины и харак-. тера действующих возмущений. С целью ликвидации отрицательного воздействия падения давления в магистрали по мере расхода рабочего газа в структуре системы предусмотрен отдельный вход блока 8 сравнения для ввода сигнала компенсации указанного возмущения. Решающий усилитель 15 в зависимости от положения датчика 16 площади открытия регулирующего вентиля формиру-. ет сигнал, пропорциональньпi величине

I/F, . В зависимости от положения створок регулируемого диффузора 3 определяющих площадь критического сечения 2, решающий усилитель 17 посредством датчика 18 формирует на одном из выходов сумматора 14 сигнал, Фе пропорциональный величине I/Р .Сигнал разности этих величин с выхода сумматора через инвертор 13 подается на вход первого решающего усилителя

12, осуществляющего деление величины регулируемого давления Р, на величину давления газа в магистрали высокого давления Р„ с помощью датчиков

19 и 20. Сигнал с выхода усилителя

12 через инерционное звено 11 поступает на отдельный вход блока 8 сравнения. Блок 7 управления является стандартным усилителем мощности для электропривода.

Датчик 18 площади проходного сечения регулируемого диффузора на выходе из проточной емкости выполнен в виде стандартного линейного потенциометра, механически связанного с одной из подвижных створок диффузора 3, "горло" которого имеет прямоугольное сечение. При этом перемещение створки и, соответственно, потенциометра производится по одной из поперечных координат, а вторая составляющая сечения диффузора является величиной постоянной и учитывается в виде постоянного коэффициента при тарировке датчика площади критического сечения диффузора.

В регулирующем вентиле 4 площадь проходного сечения связана с величиной перемещения клапана, как правило,.

25620

14 нелинейной зависимостью, поэтому иснользова ие линейного потенциометра в качестве датчика 16 не представляется возможным. Искомая нелинейная зависимость получается путем аппроксимации механической характеристики регулирующего вентиля несколькими отрезками прямых нри помощи диодной линейки, на вход которой подается сигнал с датчика линейного перемещения клапана регулирующего органа (не показан). Выходной сигнал усиливается до необходимого уровня операционным усилителем. Реализуемая с помощью указанной схемы нелинейная характеристика представлена на фиг.3 (1 — величина перемещения клапана).

Я рассматриваемой системе стоит задача получения сигнала, пропорционального величине, обратной площади открытия регулирующего вентиля (1ir ) ..

8 этом случае расчетная схема остается той же, но датчик перемещения клапана включается так, что минимальному перемещению клапана соответствует максимальный уровень сигнала (фиг.4) .

Таким образом, компенсация возмущающего воздействия на проточную емкость по изменению давления в магистрали высокого давления позволяет существенно увеличить коэффициент передачи системы регулирования, что позволяет повысить статическую точность и придать системе свойства инвариантности — независимость регулирования давления газа от давления в магистрали высокого давления, рас" хода газа и инерционности проточной емкости.

Формула и з обретения

Система регулирования давления ra5 за, содержащая регулирующий вентиль, установленный в магистрали высокого давления и подключенньпс к проточной емкости с регулируемым диффузором на выходе, задатчик давления и первый датчик давления в емкости, подключенные выходами соответственно к первому и второму входам блока сравнения, выход которого соединен с входом блока управления исполнительным двигателем, связанным выходом с регулирующим вентилем, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества регулирования давления, система содержит последовательно соединенные первый решающий усилитель, сумматор, инвертор, второй решающий усилитель и инерционное звено, а также третий решаю- . щий усилитель, в прямую цепь которого включен датчик площади критического сечения регулируемого диффузора, датчик площади открытия регулирующего вентиля, включенный в прямую цепь первого решающего усилителя, датчик давления газа в магистрали высокого давления, включенный в прямую цепь второго решающего усилителя, и второй датчик давления в емкости, включенный в цепь обратной связи второго ре35 шающего усилителя причем выход треУ тьего решающего усилителя соединен с вторым входом сумматора, а выход инерционного звена " с третьим входом блока сравнения., 1 4 2 5620

Ад фиа4

В1ППП1И Заказ 4767/44 ТиРаж 866 Подписное

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