Система регулирования скорости потока воды
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
357550
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 08 1.1971 (№ 1607361/18-24) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 31.Х.1972. Бюллетень № 33
Дата опубликования описания 27.XII.1972
М. Кл. G 05b 5/01
G 054 7/06
Комитет an делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
УД К 629.7.048.3 (088.8) Авторы изобретения
М. Н. Глазов и О. В. Титов
Заявитель
СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ПОТОКА ВОДЫ
Предлагаемая система автоматического регулирования скорости потока воды в гидродинамической трубе с импеллером относится к приборам и аппаратуре для научных исследований и может быть использована в гидродинамических лабораториях для проведения экспериментальных работ, требующих поддержания скорости потока с высокой точностью.
Известны системы автоматического регулирования скорости потока воды в гидродинамических трубах, использующих приводы постоянного тока с регулированием числа оборотов импеллера постоянного шага или переменного тока с импеллерами регулируемого шага.
Для поддержания скорости потока с высокой точностью в таких системах недостаточно обеспечить стабильность скорости вращения приводного двигателя, поскольку поворот испытуемой модели в процессе эксперимента, а также другие возмущающие факторы приводят к отклонению скорости потока от заданной даже при постоянстве скорости вращения двигателя. В высокоточных системах регулирования в качестве основной обратной связи предусмотрена поэтому обратная связь по скорости потока.
Известные системы требуют наличия прецизионных датчиков с электрическим выходом, измеряющих скорость потока с высокой точностью во всем диапазоне е изменения, 2
Предложенная система регулирования скорости потока воды в гидродинамической трубе с импеллером включает задатчик скорости, подключенный к блоку регулирования скорости импеллера, блок измерения скорости потока по перепаду давлений, выполненный в виде ртутного U-образного манометра с дифференциально-трансформаторным датчиком перемещения, сердечник которого размещен на поверхности ртути, а выходные обмотки подключены к фазочувствительному усилителью, и двумя высокочастотными генераторами с детекторами, катушки колебательных контуров которых подвижно размещены на одном из колен манометра.
Особенностью ее является то, что она содержит следящее устройство, включающее задающий двигатель, кинематически связанный с катушками колебательных контуров и яро20 мом дифференциально-трансформаторного датчика перемещения, и сумматор, первый вход которого подключен к детектору первого высокочастотного генератора, второй через инвертор — к детектору второго генератора, 25 третий — к выходу фазочувствительного усилителя, в цепь обратной связи последнего включен переменный резистор, кинематически связанный с задающим двигателем, который через блок управления и нормально разомкну30 тый контакт переключателя режимов соеди357550 нен с выходом суммагора, подключенного через нормально замкнутый контакт переключателя режимов к входу блока регулирования скорости импеллера.
Структурная схема системы показана на чертеже.
Она содержит задатчик 1 скорости, блок 2 регулирования скорости импеллера, в состав которого входят суммирующий усилитель 8, электромашинный усилитель 4, генератор 5 и приводной двигатель 6; соединенный с тахогенератором 7 и импеллером 8, гидродинамическую трубу 9, ртутный U-образный манометр 10, измеряющий скорость потока по перепаду давления между конфузором и рабочим участком гидродинамической трубы, дифференциально-трансформаторный датчик 11 перемещения с подвижным сердечником 12, плавающим на поверхности ртути, высокоча. стотные генераторы 18 и 14 с детекторами колебаний и катушками 15 и lб колебательных контуров, надетыми на одно из колен манометра, инвертор 17, фазочувствительный усилитель 18 с переменным резистором 19 в цепи обратной связи, сумматор 20 с входами а, б и в, переключатель 21 режима работы системы, задающий двигатель 22 с блоком 28 управления, кинематически соединенный (через червячную передачу 24) с ярмом дифференциально-трансформаторного датчика 11 и катушками 15 и 16 колебательных контуров высокочастотных генераторов и через редуктор с движком переменного сопротивления 19.
Работает система следующим образом.
В режиме стабилизации (положение 1 переключателя 21) когда скорость потока равна заданной, сердечник 12 дифференциальнотрансформаторного датчика 11 находится в нейтральном положении и сигнал на выходе фазочувствительного усилителя 18 равен нулю. На выходе генератора 18, катушка индуктивности 15 которого расположена выше уровня ртути с сердечником 12, возникают высокочастотные колебания, однако благодаря инвертору 17 сигнал на входе а сумматора 20 отсутствует. В то же время генератор 14 из-за наличия ртути во внутренней полости катушки lб находится в заторможенном состоянии, поэтому сигнал на входе в сумматора также равен нулю. Следовательно, в случае отсутствия ошибки по скорости потока сигнал на выходе сумматора не появляется и в системе действует обратная связь только по скорости приводного двигателя б.
При отклонении скорости потока от заданной из-за воздействия каких-либо возмущений изменяется перепад давления в рабочем участке гидродинамической трубы 9, вследствие чего сердечник перемещается относительно ярма дифференциального трансформатора, и на выходе фазочувствительного усилителя 18 появляется сигнал, полярность которого определяется знаком отклонения скорости потока.
Этот сигнал воздействует на усилитель 8 блока регулирования скорости вращения двига60
5
55 теля б, изменяя ее в сторону уменьшения ошибки. В конечном счете отклонение скорости потока от заданной, определяемое статизмом данной системы регулирования, может быть сделано достаточно малым при выборе соответствующего коэффициента усиления фазсчувствительного усилителя. Если первоначальные изменения скорости потока, вызванные слишком большими возмущающими воздействиями, приводят к выходу сердечника за рабочий диапазон дифференциального трансформатора, то сигнал соответствующего знака на выходе сумматора обеспечивается за счет срыва колебаний генератора 18 или возникновения колебаний в генераторе 14. При малых возмущениях эти генераторы не участвуют в формировании сигнала отклонения скорости потока. В режиме управления (положение II переключателя 21) скорость потока в гидродинамической трубе устанавливается задатчиком 1 по манометру 10. При перемещении столба ртути вместе с сердечником 12 в левом колене манометра возникает сигнал на выходе сумматора 20, который поступаег в цепь управления задающего двигателя 22.
Под действием этого сигнала двигатель приходит во вращение, перемещая через червячную передачу катушки колебательных контуров и ярмо дифференциально-трансформаторного датчика вдоль левого колена манометра в надлежащем направлении до тех пор, пока сердечник не установится в нейтральное положение. Таким образом, в режиме управления задающий двигатель 22 вместе с блоком управления, сумматором 20 с подключенными к нему элементами 18, 14, 17, 18 и дифференциально-трансформаторным датчиком перемещения образуют следящую систему, которая согласует положение дифференциального трансформатора и катушек колебательных контуров с положением сердечника. В результате дифференциальный трансформатор автоматически располагается на уровне, соответствующем заданной скорости потока в гидродинамической трубе. Одновременно в соответствии с углом поворота задающего двигателя и, следовательно, в зависимости от скорости потока изменяется переменное сопротивление, благодаря чему устанавливается необходимый коэффициент усиления фазочувствительного усилителя. Это позволяет компенсировать нелинейность системы, связанную с квадратичной зависимостью перепада давления от скорости потока. Такая линеаризация способствует улучшению динамических характеристик системы регулирования.
Предмет изобретения
Система регулирования скорости потока воды в гидродинамической трубе с импеллером, содержащая задатчик скорости, подключенный к блоку регулирования скорости импеллера, блок измерения скорости потока по перепаду давлений, выполненный в виде ртутного
U-образного манометра с дифференциально357550
Составитель О. Поваго
Техред JI. Куклина
Редактор И, Грузова
Корректоры: Е. Михеева и Л. Чуркина
Заказ 4183/10 Изд. ¹ 1692 Тпрахк 40о Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Ж-35, Раушскаи иаб., д. 4;5
Типографии, пр. Сапунова, 2 трансформаторным датчиком перемещ ния, сердечник которого .размещен на поп:рхпосil ртути, а выходные обмотки подключены к фазочувствительному усилителю, и двумя высокочастотными генераторами с детекторами, катушки колебательных контуров которых подвижно размещены па одном из колен нометра, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности регулирогания и улу 1шепия динамических характеристик системы, опа содержит следящее устройство, включающее задающий двигатель, кинематически связанный с катушками колебательных контуров и ярмом дифференциально-трансформаторного б датчика перемещения, и сумматор, первый вход которшо подключен к детектору первого
Bb!0îêo÷àñToòí0ãо генератора, второй через инвертор — к детектору второго генератора,тре.
5 тий — к выходу фазочувствительного усилителя, в цепь обратной связи которого включен переменный резистор, кинематически связанный с задающим двигателем, который через блок управления и нормально разомкнутый
10 контакт переключателя режимов соединен с выходом сумматора, подключенного к входу блока регулирования скорости импеллера через нормально замкнутый контакт переключателя режимов.
