Устройство для регулирования расхода жидкости

 

Устройство содержит N отечных клапанов (1.1-1 .N), размещённых на секционированной регулирующей установке, N расходомеров (2.1-2.N), коммутирующий блок 3, пульт 4 управления, распределитель 5 сигналов, блок 6 памяти, блок 7 определения количества включенных отсечных клапанов , а в каждой секции регулирующей установки коллектор 8 и N форсунок (9.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 6 05 0 7!06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4497722/24 (22) 24.10.89 (46) 07.03,92. Бал. N. 9 (71) Киевский институт автоматики им. XXY съезда КПСС, (72) Г.З.Зайниев, P.M.Ýëüìåñ и M.B.Боршевский (53) 62-50 (088.8) (56) Развитие управления и контроля для повышения качества проката и труб. — М.:

BHWIME ÃÌÀØ, 1981, с. 39-43.!

Жп, 1718194 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

РАСХОДА ЖИДКОСТИ (57) Устройство содержит и отечных клапанов (1,1-1.Й), размещенных на секционированной регулирующей установке, и расходомеров (2 1-2.й),. коммутирующий блок 3, пульт 4 управления,-распределитель

5 сигналов, блок 6 памяти, блок 7 определения количества включенных отсечных кла-. панов, à s каждой секции регулирующей установки коллектор 8 и И форсунок (9.11718194

3. ..9;N). Коммутирующий блок 3 содержит И элементов И (10.1-10.й) и N элементов:ИЛИ (11;1-11.N). Распределитель 5 выполнен в виде N элементов "ЗАПРЕТ" (13;1-.13.N).

Блок 6 памяти включает в себя N элементов. памяти (12,1-12.N). 3 ил.

5 управления.и распределитель сигналов,.в также блок памяти и коммутирующий блок„

20 "Сброс" — к входу "Сброс" устройства, один вход блока. определения количества вклювходы — с соответствующими выходами бло25 ка памяти..: количества. включенных отсечных клапанов

30 по величинам расходов через секции, предварительно измеренным и.запомненным в и распределителя сигналов. Регулирование расхода производится за счет управления

35 отсечными клапанами секций по выходным

40 На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 — схема распределителя сигна .лов; на фиг; 3 — блок-схема алгоритма работы блока определения количества включенных отсечных клапанов.

45 Устройство содержит секционированную регулирующую установку(установку охлаждения) с отсечными клапанами 1.1, 12...„1.N и расходомерами 2.1, 2.2,...,2.N no числу секций установки, коммутирующий блок 3, пульт 4 управления, распределитель

Ф

Изобретение относится: к области- автоматизации технологических процвссов; свя-. занн н ы х с ре гул и:рова.кием расхода. . жидкости, и может ать иоиолыовано в нефтехимической; пищевой, Металлургической и других отраслях - промыщленнооти для стабилизации расхода регулируемой среды.

Известно устройство регулирования расхода воды в составе системы автоматического регулирования температуры смотки полосы, содержащее установку охлаждения с. секциями, отсечные клапаны, вычислительный блок. Часть секций снабжена регулирующими клапанами, а вычислительный 1 блок определяет число секций, которые должны быть открыты для подачи необходимого количества воды на полосу при. перемещении ее по установке охлаждения.

Зти секции открывают с помощио отсечных. . клапанов. Если заданное необходимое количество воды изменяется, изменяют рас-. ход воды s некоторых секциях с помощью регулирующих клапанов.

Недостатком устройства является невысокая точность регулирования расхода воды, -связанная с "мягкостью". расходной характеристики секций установки охлаждения. В устройстве.не предусмотрены средства, позволяющие учитывать. уменьшение расхода воды через каждую секцив при увеличении числа открытых секций; Поэтому при открытых секциях, рассчитанных вычислительным блоком, не обеспечивается об щий расход воды, необходимый для охлаждения полосы до заданной.температуры смотки (т. е. до температуры полосы перед смоткой ее в рулон после охлаждения)," что приводит к недоохлаждению полосы и не обеспечивает необходимого режима охлаждения полосы. Кроме того,- использование наряду с отсечными клапанами менее надежных регулирующих клапанов и необходимость в сложной системе управления регулирующими клайанами снижает. надежность устройства.

Целью изобретения является повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирования расхода жидкости, содержащее установленные последовательно в каждом из параллельных трубопроводов, подключенных к коллектору, расходомер и отсечной клапан,: а также. блок определения "количества включенных отсечных клапанов ; дополнительно содержит . последовательно соединенные пульт выходы котороголодключены соответственно к управляющим входам отсечных клапанов. первые входы — к соответствующим вьгходам блока- определения количества включенных отсечных клапанов, вторые входы — к соответствующим выходам пульта управления, а третьи входы — K соответствующим управляющим входам устройства, выходы . расходомеров соединены с соответствующими информационными входами блока, памяти, управляющие входы которого подкл ючен ы к соответствующим выходам распределителя сигналов, а выход ченных отсечных клапанов связан с информационным входом устройства, а другие

Сущность изобретения заключается в том,:что определение числа включаемых секций производится в блоке определения блоке памяти с помощью пульта управления сигналам блока определения количества включенных отсечных клапанов через коммутирующий блок, поэтому повышается точность регулирования.

5 сигналов, блок 6 памяти, блок 7 определения количества включенных отсечных клаевнов. Информационные входы блока 6

1718194 соединены с выходами расходомеров 2.1, 2.2,...2.й, первый управляющий вход- с входом "Сброс" устройства, другие управляю щие входы — с выходами распределителя 5.

Один из входов блока 7 соединен с информационным входом устройства, другие вхо-. ды — с выходами блока 6, выходы — с первыми входами блока 3, вторые воды которого соединены с выходами пульта 4 и с входами распределителя 5, третьи входы— с управляющими входами устройства, Каждая секция установки представляет собой трубопровод, подключенный к коллектору 8 через соответствующий отсечной клапан (1,1, 1,2..., или 1.N) и снабженный, например, форсункой (9.1, 9.2,... или 9.М) для подачи охлаждающей воды на полосу и расходомером (2.1, 2.2,... или 2.N), В установках для охлаждения полосы каждую сек-цию снабжают также задвижкой, с помощью которой при наладке оборудования устанавливают одинаковые расходы через каждую секцию. В рабочем режиме зти задвижки участия не принимают, поэтому на схеме не показаны. 8еличина расхода через секцию устанавливается такой, чтобы при регулировании общего расхода охлаждающей воды изменением числа открытых секций обеспечивалось выполнение требований по точности стабилизации температуры полосы.

Коммутирующий блок 3 содержит элементы И 10. t, 10,2„...10.N и элементы ИЛИ

11.1, 11.2„„,11 N, выходы которых являются выходами. блока, Первые и вторые входы элементов И являются соответственно первыми и .третьими входами блока, Пульт 4 управления может быть выполнен как набор

N выключателей, управляемых вручную, первые выводы которых соединены с шиной питания, а вторые выводы являются выходами пульта. При необходимости пульт 4 может быть выполнен как программный коммутатор.

Распределитель 5 может быть выполнен по схеме (фиг. 2), реализованной на элементах ЗАПРЕТ 13.1, 13.2,.„13.(N - 1), прямые входы которых являются соответственно первым, вторым,...,(N -1)-м входами распределителя, а выходы — соответствующими выходами распределителя. Инверсные входы элементов 13.1, 13.2,...13.(N - 2) соединены соответственно с прямыми входами элементов 13.2, 13.2,..., 13.(N-1), а инверсный вход элемента 13,(N - 1) является N-м входом и

N-м выходом распределителя.

Блок 6 памяти содержит элементы памяти 12.1, 12.2...„ 12.N, первые входы которых соединены с первым управляющим входом блока, вторые. входы — с другими управляющими входами блока, третьи bxo- = ды — с информационными входами блока. 8 исходном состоянии сигналы на управляющих входах устройства, подаваемые на

5 третьи входы блока 3, имеют нулевое значение. Эти сигналы поступают на входы элементов И 10.1, 10.2,..., 10,N и удерживают эти элементы в нулевом состоянии (с нулевыми сигналами на их выходах). На выходах.

10 пульта 4 сигналы также равны нулю. При; этом входные сигналы элементов ИЛИ 11.1, 11.2...., 11N равны нулю. Поэтому равны нулю и выходные сигналы этих элементов, а . отсечные клапаны 1.1, 1.2...„1.N секций эа15 крыты, т, е. закрыты сами секции, По сигналу

"Сброс" (например. с пульта управления прокатного стана) в блоке 6 памяти стирается записанная ранее информация.

До появления полосы в установке ох20 лаждения пульт 4 последовательно, начиная с первого выхода (нижнего по схеме), выдает единичные сигналы на свои выходы. Например, включают первый, второй и т. д. выключатели пульта 4, и напряжение с ши25 ны питания поступает Hà его выходы. Если пульт 4 выполнен на программно-логическом элементе, он запускается и через заданные промежутки времени выдает единичные выходные сигналы, начиная с

30 первого выхода. При появлении единичного сигнала на первом выходе пульта 4 появляются единичные сигналы на первом выходе распределителя 5 и выходе блока 3. По единичному сигналу блока 3 срабатывает отсеч35 ной клапан 1.1 и открывает первую секцию.

Расходомер 2.1 измеряет величину расхода воды через первую секцию и выдает сигнал измеренного расхода в элемент 12.1 блока б памяти.

40 Так как на второй управляющий вход этого элемента с первого выхода распределителя 5 поступает единичный сигнал, то в элементе 12,1 памяти записывается сигнал расходомера 1.1. При появлении единично45. го сигнала на втором выходе пульта 4 единичный сигнал появляется на втором выходе распределителя 5, а на первом выходе распределителя сигнал становится нулевым, и в элементе 12.1 блока 6 запоминается

50 значение расхода через первую секцию.

Единичный сигнал с второго выхода пульта

4 формирует единичный сигнал на выходе элемента 11,2 ИЛИ блока 3, что приводит к срабатыванию отсечного клапана 1.2 и от55 крытию второй секции.

Расходомер 2.2 измеряет расход воды через вторую секцию (при двух открытых секциях, так как первая остае1ся открытой . из-за единичного сигнала на первом выходе пульта 4), Измеренный расходомером 2.2

1718194

8 расход записывается в элемент 12.2 блока 6 памяти и запоминается аналогично описанному. Увеличение числа открытых секций до

N-ой включительно, запись и запоминание значений измеренных расходов через секции в блоке 6 памяти при появлении единичных сигналов на последующих выходах пульта 4 происходит аналогично. После появления единичного сигнала íà N-ом выходе пульта состояние элементов устройства следующее: на всех выходах пульта 4 и блока 3 сигналы равны единице, все секции открыты, на N-ом выходе распределителя 5 сигнал равен единице, на остальных выходах сигналы равны нулю, в элементах блока памяти записаны значения расходов через секцию при равном числе открытых секций, При возврате пульта 4 в исходное состояние выходные сигналы его, раепределителя 5, элементов 11.1 — 11.N и блока 3 принимают нулевое значение, секции заКрываются, блок 6 памяти сохраняет записанные. значения расходов через одну секцию, на первом выходе — значение расхода 0> при одной открытой секции, на втором- зйачение расхода Qz при двух открытых секциях...—.на Nом — значение расхода Qg npu N открытых секциях. Эти сигналы поступают в блок 7.

Распределитель 5.работает следующим образом.

При нулевых входных сигналах равны нулю и выходные сигналы. При появлении единичного сигнала на первом входе в элементе ЗАПРЕТ 13.1 формируется единичный сигнал (выдаваемый на первый выход распределителя), так как на прямом его вхо. де — единичный сигнал, а на инверсном— нулевой с второго входа распределителя.

При появлении единичного сигнала и на втором входе распределителя первый выходной сигнал. его становится нулевым, а второй — единичным, так как единичный сигнал на втором входе запирает элемент ЗАПРЕТ 13.1 и открывает элемент ЗАПРЕТ"

13.2. Когда единичный сигнал появляется на третьем входе распределителя, нулевым .становится и второй выходной его.сигнал, а третий выходной сигнал становится единичным, так как единичный сигйал на третьем входе запирает элемент ЗАПРЕТ 13.2 и открывает элемент ЗАПРЕТ 13.3.

Аналогично. работает распределитель при поступлении единичных сигналов и на последующие входы, Когда единичными становятся все входные сигналы, íà N-ом выходе сигнал равен единице, на остальных — нулю. При исчезновении единичных сигналов на входах распределителя его выходные сигналы принимают нулевое значение; При появлении передней части полосы перед усалгоритма. При изменении значения заданного общего расхода изменяется и число секций, которые необходимо открыть для обеспечения нового значения общего рас40 хода. Когда заданный расход становится равным нулю, производится обнуление выходов блока (элементы 2 и 11). . Пусть рассчитанное блоком 7 число секций равно M. Единичные сигналы с выходов

45 1, 2,..., М блока 7 поступают на первые входы элементов И 10.1, 10.2,...; 1О.M. На вторые. входы этйх элементов с управляющих входов устройства поступают нулевые сигналы. поэтому выходные сигналы элементов И равны

50 нулю. Когда передняя часть йолосй появляется в зоне первой секции, на первом управляющем входе устройства появляется единичный сигнал (например, от датчика наличия полосы, установленного в зоне первой сек55 ции), который приводит к формированию единичного выходного сигнала элемента И

10.1. Единичный сигнал этого элемента через элемент ИЛИ 11.1 поступает на отсечной клапан 1.1 и открывает его. Через

35 тановкой охлаждения на информационный вход устройства подают сигнал, соответствующий общему расходу Q воды, необходимому для охлаждения полосы до заданйой температуры и рассчитанному в зависимости

ot параметров полосы.

Сигнал Q c информационного входа устройства поступает в блок 7, который в зависимости от значений Q . Q>,Qz,... рассчитывает число секций, которые необходимо открыть,.чтобы обеспечить подачу на полосу необходимого количества воды, При рассчитанном числе M секций блок 7 выдает единичные сигналы на свои выхЬды с. первого по М-й. Блок 7 работает в соответ.ствии с алгоритмом, представленным в виде блок-схемы.

Алгоритм содержит циклы, организуемые элементами 5-8. Промежуточная величина, называемая эталонным значением разности расходов, используется для удобства сравнения разностей расходов 0 - 1 0 в двух последовательных циклах расчета.

Расчет числа секций прекращается в текущем цикле, если текущее значение М» станет больше предыдущего (элемент 7). а предыдущее значение i принимается за число M секций (элемент 9), открытие которых обеспечивает общий расход, наиболее близ-. кий к заданному; На выходе блока 7 с первого по М-й выдаются единичные сигналы, на остальные выходы с (M + 1)-го по N-й— нулевые сигналы (элемент 10). Через заданный промежуток тз времени (например, через 1с) производится самозапуск

1718194

10 е стройства принимает нулевое значение первую секцию вода поступает на полосу и я у и возвращает элемент .. в нулевое нии полосы, стояние. Принимает нулевое значение и выгда пе - и йс алэлеме таИЛИ11.1,закрывая

"когда передняя часть ее появляется в- зоне ходной сигнал элемента ., з с единичный сиг- 5 клапан и следовательно, первую секцию.

-второй секции, появляется е

Аналогично закрываются остальные се ц к ии нал (например, от датчика наличия полосы, установленного в зоне второй секции) на прекращая подачу воды. ющем входе устройства, ко- Описание управления устройством по м ано .я сл чая- ис-, то ый приводит к.формированию единично- управляющим входам д дл у го выходного сигнала. элемента И 10.2.. 10 пользования его при регулировании расхо-;

Единичныи cMrHall этого элемента через да воды, подаваемой на полосу. других элемент .. поступа

ИЛИ. 11.2 . пает на отсечной случаях управление этими входами мож т име и ем одров еменклапан 1.2, который открывает вторую сек- быть иное. Например; пут дн р чи в оп е еленный момент времецию. Вода на полосу начинает поступать и нои подачи в р д через вторую секцию. н л к ю. Аналогично открыва- 15 ни единичных сигналовнавсеуправляющие блоком 7 рассчитано ются и последу ющие. секции до M-й включи- входы после того, как блоком рас к ий. ли все е продвижения полосы по необходимое число М секций. унтельно по мере и ляю ие входы мо быть подключены . установке охлаждения. При дальнейшем пе- . равляющие входы могут ремещении полосы появляются единичные постоян о ку н к источнику единичного. сигнала. сигналы и на (M + 1), (М + 2),..., N управляю- 20 В последнем случае управление секциями щих входах устройства (от соответствующих осуществляется непосредственно по выходементы И ным сигналам блока 7 расчета, так как на

10.1 1 .2... 10., 10,(M 1), 10;(M + 2)„... 10.N остаются в вторых входах элементов И 10.1, О..... н левом состоянии (т. е. с нулевыми выход-, N блока 3 "дежурят" единичные сигналы с ными сигналами), так как на их первые вхо- 25 управляющих входов устройства. ды поступают нулевые сигналы с М+ 1, M+2,..., N выходов блока 7.

Сохраняются нулевые сигналы и на вы- Устройство для регулирования расхода ходах элементов 11.(М + 1), 11,(M + 2),..., жидкости, содержащее установленные по11.N. Поэтому клапаны 1,(М+ 1), 1.(M+ 2),..., 30 следовательно в каждом из параллельных

1.N ответствующие секции остаются за- трубопроводов, подключенных к коллектоисо крытыми, Когда полоса полностью находит- ру, расходомер и отсечнои клапан, а ся в установке охлаждения, на,нее подается блок определения .количества включенных водаиз Мсекциииохлаждаетеедонеобхо- отсечных клапанов. о т л и ч а ю щ е е с я димои температуры, ат ы, Есливпроцессеохлвж- 35 тем, что, с целью повышения точности устения изменится величина заданного ройства, оно содержит последовательно содения и м общего расхода Q, подводимая к информа- единенные пульт упр в ционному входу устройства, то блок 7 пере- распределитель сигналов, а также блок насчитывает в соответствии с алгоритмом мяти и коммутирующий блок, выходы коточисл о секций. Пусть, например, величина 0 40 рого подключены соответственно к лась настолько, что число секций управляющим входам отсечных ла увеличилась т в ю имвхо ам увеличилось на единицу, т. е. стало равно первые входы — к соответствующ д

М + 1. Тогда сигнал (M + 1)-ом выходе блока устройства, вторые входы —. к соответствую7 также принимает единичное значение, по щим выходам пульта управления, а третьи элемент И 10,(M + 1) переходит в 45 входы — к соответствующим выходам блока единичное состояние. Единичный сигнал с определения количества в лю к чениых отвыхода этого элемента через элемент ИЛИ сечных клапанов, выходы расходомеров

11. (М+ 1) подается на клапан 1.(М+ 1). И в соединены с соответствующими иифермадополнение к первым M открытым секциям ционными входами блока памяти, упрввлядобавляется (M + 1)-я, увеличивая общий 50 ющие входы которого подключены к асхад подаваемого на полосу воды. соответствующим выходам распределителя

В дальнейшем, по мере ухода .задней сигналов, а вход "Сброс" — к входу "Сброс" части полосы из установки охлаждения, er- устройства, один вход блока определеиия крытые секции последовательно закрыев- количества включенных отсечных клапанов ются, начиная с первой. Например, при 55 связан с информационным входом устройхо е заднего конца полосы из зоны первой ствв, а другие входы — с соответствующими секции сигнал на первом управляющем вхо- выходами блока па амяти.

1718194

Фиг. 2

Составитель 3. Зайниев

Редактор И. Ванюшкина Техред M.Ìîðråíòàë

Корректор О. Ципле .J

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 881 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5