Устройство для регулирования расходов компонентов при смешении

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советск«к

Социал«ст«ческ«н

Республик " 696422

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено12.08.77 (2I) 2518441/18-24 (5! )М. Кл.

G 052 11/00 с присоединением заявки РЙ

Гооударстоонный нватет

СССР но делам нэобротоннй н открктнй (23) Приоритет (53) УДК 62-533. .65(088.8) Опубликовано 05.1 1.79. Бюллетень J441

Дата опубликования описания 06.11.79 (72) Авторы изобретения

Г. Г, Воробьев и Л. П. Журавлев Куйбышевский филиал Специального конструкторского бюро по автоматике в нефтепереработке и нефтехимии (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДОВ

КОМПОНЕНТОВ ПРИ СМЕШЕНИИ

Изобретение относится к устройствам регулирования технологических параметров, например, расходов компонентов при их непрерывном смешении в трубопроводе и может быть использовано в химичес5 кой, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Известно устройство для регулирования расходов компонентов при смешении, содержащее объект регулирования, датчики расхода, регуляторы и исполнительные механизмы (11 .

Однако, в этом устройстве невозможно осуществить регулирование расходов по ведущему компоненту как в автоматическом, так и в принудительном режимах.

Наиболее близким техническим решением является устройство для управления процессом непрерывного смешения, содержашее импульсный задающий генератор, интерполятор и и каналов по числу смешиваемых компонентов, каждый из которых содержит задатчик с элементом ИЛИ, реверсивный счетчик, подключенный к цифро-аналоговому преобразователю, дат чик расхода, связанный с объектом регулирования, последовательно соединенные пропорционально-интегральный регулятор и исполнительный орган (2 .

Однако, известное устройство имеет следующие недостатки: поскольку прои:- водительность всех каналов строго привязана к частоте задающего генератора, это ограничивает функциональные возможности системы (производительность системы регулирования всегда занижена), в системе невозможно осушествить регулирование расходов по ведущему компоненту как в автоматическом, так и в принудительном режиме.

Кроме того, наличие двух последовательно включенных интегральных звеньев затягивает переходной процесс, снижает быстродействие устройства, увеличивает ошибку переходного процесса, что в конечном итоге понижает точность регулирования.

696422

10 l5 з

Цель предлагаемого изобретениярасширение функциональных возможностей и повышение точности устройства.

Для этого устройство для регулирования расходов компонентов при смешении содержит последовательно соединенные и подключенные ко входу импульсного задающего генератора блок выбора мак-. симального сигнала, блок сравнения, интегратор, а в каждом канале — делитель частоты, частотный дискриминатор, сумматор, сдвоенный переключатель. При этом выходы пропорционально-интегральных регуляторов всех каналов подключены ко входам блока выбора максимального сиг нала, а выход импульсного задающего генератора через последовательно соединенные первые размыкающие контакты сдвоенных переключателей всех каналов подключен ко входу интерполятора, .выход которого подключен-к задатчику каждого канала. Выход элемента ИЛИ в каждом .канале через второй размыкающий контакт соответствующего сдвоенного переключателя подключен к первым входам частот ного дискриминатора и реверсивного счеч чика, которые через первый замыкающий контакт данного сдвоенного переключателя подключены к выходу импульсного задающего генератора. Второй замыкающий контакт сдвоенного переключателя каждого канала подключен к выходу да чика расхода и .ко входу делители часто ты, выход которого подключен ко вторым входам реверсивного счетчика и частот ного дискриминатора, выход которого подключен к первому входу сумматора, ко второму входу которого подключен выход цифро-аналогового преобразователя, а выход сумматора подключен ко входу пропорпионально-интегрального регулятора. мального сигнала, блок 16 свавнения, интегратор 17.

На фиг. 2 представлена функциональная схема частотного дискриминатора, который содержит два входных формирователя 18, две дозирующие емкости С, С; на— копительную емкость Сg, диоды зарядноразрядных rrerreN - 1, Q<, ll>, j1<, опеРационный усилитель 19, резйсторы Я„, Я

Предлагаемое устройство может работать в одном из двух режимов, устанавливаемых сдвоенным переключателем

3. При указанном на фиг. 1 положении сдвоенного переключателя 3 устройство работает в режиме автоматического выбора ведущего канала. В исходном состоянии реверсивные счетчики 4 сброшены в

0", на выходе пропорционально-интеграль ных регуляторов 9 напряжение отсутст20 вует, исполнительные органы 10 (регулирующие клапаны) закрыты, через объект

11 регулирования (участок трубопровода) компонент на смешение не подается. От25 сутствует сигнал с датчика 12 расхода ь снято опорное напряжение E „. С по-мощью задатчика 1 устанавливается задагггге каждому каналу - заданный коэффициент соотношения расхода компонента в смеси. При подаче Еоп включается в работу интегратор 17, напряжение на выходе которого начинает плавно повышатьcs. Импульсный задающий генератор 14 начнет генерировать импульсы, частота которых также плавно возрастает. Эти импульсы, пройдя последовательно через, размыкающие контакты переключателей

3 всех каналов, начиная с первого, пос-. тупят на интерполятор 1 3. Четырехдекадный интерполятор 13 на своих выходных шинах создает сетку частот от

0 0999 г.Э. до 0,0001 г. Э, где г э. —— частота импульсного задающего генератора.

Таким образом, в каждый канал со сторо45

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, которое содержит и каналов по числу смешиваемых компонентов, в каждом канале задатчик 1, который служит для установки заданного соотношения, элемент И11И2, сдвоенный переключатель 3, реверсивный счетчик 4, частотный дискриминатор 5, делитель 6 частоты, цифро-аналоговый преобразователь 7, сумматор 8, пропорционально-интегральный регулятор 9, исполнительный орган 10, объект 11 регулирования, дат чик 12 расхода, интерполятор 13, общие для всех каналов импульсный задающий генератор 1 4, блок 1 5 выбора максины задания (f ) поступает частотный сигнал импульсного задающего генератора 14, умноженный на коэффициент, установленный на задатчиках 1 (в данном случае с точностью до единицы четвертого знака). Этот сигнал поступает на вход сложения реверсивного счетчика 4 и на вход ($ ц ) частотного дискриминатора 5. На выходе цифро-aíàëîãîâîãî преобразователя 7 и на выходе часточ ного дискриминатора 5 появится плавно нараставшее напряжение, которое суммируется в сумматоре 8 и пройдя пропорционально-интегралыщй регулятор 9 пм;тупит на вход исполнительного органа

696422

10. Срабатывание исполнительного органа (открытие регулирующего клапана) вызовет поток жидкости объекта

1 1 регулирования, данные о расходе этой жидкости в виде частоты импульсов снимаются с датчика 12 расхода и через двлитель 6 частоты поступают на вход вычитания» реверсивного счет чика 4, и на вход (g„3 ), частотного дискриминатора 5, создавая тем самым замкнутую обратную связь. Одновременно напряжение с выходов всех пропорциональ но-интегральных регуляторов 9 поступает в блок 15 выбора максимального сигнала. На выход блока 15 проходит максимальное напряжение из всех входных, которое вычитается из E и в блоке 16, сравнения, вследсвие чего напряжение на входе интегратора 17 начнет умень20 шаться, будет замедляться рост напряжения на его выходе. Наступит момент, когда напряжение на входе блока l 5 вы бора максимального сигнала станет рав М Еоп (Еоп — выбирается Равным напряжению, при котором исполнительный орган открыт на максимальную величину}

Напряжение на входе интегратора 17 станет равным О. Рост напряжения на его30 выходе прекратится, частота импульсного задающего генератора 1 4 станет постоянной. Переходный процесс закончится. Производительность всей системы регулирова-: ния будет определяться (управляться) . 35 напряжением пропорционально-интегрального регулятора канала, который первым достигает максимальной производительности (клапан которого открыт полностью).

Пропорционально-интегральный регулятор 40 этого канала как бы автоматически переключится на управление импульсным задаюшим генератором общей производительности системы регулирования. Если в процессе работы пропускания способность 45 этого канала увеличится, а ограничивающим общую производительность станет другой канал, то автоматически произойдет смена ведущего канала, так как увеличиваюшееся напряжение на выходе пропорционально-интегрального регулятора нового канала превысит напряжение канала, бывшего до этого ведущим. Это напряжение, воздействуя на интегратор

17, установит обшую производительность устройства с учетом максимально возможной производительности нового ведушего канала.

Наличие нового корректирующего эвеначастотного дискриминатора 5 позволяет значительно увеличить быстродействие устройства, снизить время переходного процесса и уменьшить ошибку переходного процесса, т.е. повысить точность регулирования.

Импульсы частоты заданной (з,„, ) своим зарядным током1»> заряжают конденсатор С3, а импульсы частоты иэмеренной (Х„. ) Разряжают (1 раьр ) конденсатор С, на котором выделяется напряжение, прямо пропорциональное разности час пэт У и f . С помощью резисторов Я, g устанавливают коэффициент о частотного дискриминатора К =

При переводе сдвоенного переключателя 3 какого-либо канала в верхнее положение устанавливают второй внд работы устройства — режим принудительного выбора ведушего канала. В этом случае разрывается цепь: импульсный задающий генератор 1 4 — интерполятор 13. Выход импульсного задающего генератора подключается теперь уже через замкнутый контакт сдвоенного переключателя 3 выбранного канала на вход "сложения реверсивного счетчика и вход Х, частот ного дискриминатора 5, на вход интерполятора 13 поступает частота с датчика расхода данного канала. Теперь в качеств ве сигнала общей производительности устройства регулирования будет сигнал с датчика расхода ведущего канала. Этот сигнал поступает на вход интерполятора

13 минуя делитель 6 частоты. Это позволяет во всех случаях, независимо от выбранного канала, иметь общий задающий сигнал (частота на входе интерполятора) выше, чем сигналы, действующие на exode вычитания реверсивных счет чиков каналов, а, следовательно, обеспечить требуемый диапазон изменения коэффициентов заданного соотношения, устанавливаемых на эадатчиках 1.

Таким образом, предлагаемое устройся во позволяет осуществить регулирование расходов по ведущему компоненту как в автоматическом, так и в принудительном режиме, а также повысить точность регулирования за счет увеличении быстро действия устройства, уменьшения времени и ошибок переходного процесса.

Формула изобретения

Устройство для регулирования расходов компонентов при смешении, содержаЕ>96 Ф шее импульсный задающий геиератор, интерполятор ип каналов по числу смешивае-, мых компонентов, каждый из которых содержит задатчик с элементом ИЛИ, реверсивный счетчик, подключенный к цифроаналоговому преобразователю, датчик расхода, связанный. объектом регулирования, последовательно соединеннъые,пропорционально-интегральный регулятор и исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е — 1о е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности устройства, оно содержит последовательно соединенные и подключенные ко входу импульсного задающего 15 генератора блок выбора максимального сигнала, блок сравнения, интегратор, а в каждом канале — делитель частоты, частотный дискриминатор, сумматор, сдвс ечный переключатель, причем, выходы >О пропорционально-интегральных регуляторов всех каналов подключены ко входам блока выбора максимального сигнала, а выход импульсного задающего генератора через последовательно соединенные первые размыкающие контакты сдвоенных переключателей всех каналов подключен ко входу интерполятора, выход которого

22 8 подключен к задатчику каждого капала, выход элемента И 1И в каждом канале через второй размыкаюший контакт соо ветствующего сдвоенного переключателя подключен к первым входам частотного дискриминатора и реверсивного счетчика, которые через первый замыкающий контакт данного сдвоенного переключателя подключены к выходу импульсного задающего генератора, второй замыкающий контакт сдвоенного переключателя каждого канала подключен к выходу датчика расхода и ко входу делителя частоты, выход которого подключен ко вторым входам реверсивного счетчика и частотного дискриминатора, выход которого подключен к первому входу сумматора, ко второму входу которого подключен выход цифро-аналогового преобразователя, а выход сумматора подключен ко входу пропорционально- интегрального регулятоPG.

Источники информации„ принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании No 1352684, кл. G 3 R опублик. 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 445225, кл. В 01 F 3/08, 1969.

696422

Рых

Составитель Баллагова

Редактор Б. Павлов ТекредО.Андрейко Корректор М, Пожо

Заказ 6765/47 Тираж 1015 ПоДписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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