Устройство для регулирования уровня жидкости в емкости

 

7ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Соцнапмстическмк

Респубпмк

<1 1 723527 (6I ) Дополнительное к аат. саид-ву (22} Заявлено 09.03.78 (2! ) 2589126/18-24 (5! )М. Кл .

G 05 О 9/12 с присоединением заявки.%

Государственный комитет (28) Приоритет— по делам нзооретеннй

II открытнй (53) УД К 621.646..3 (088.8) Опубликовано 25 03 80 Бюллетень,й!е 11

Дата опубликования описания 25.03.80. (72) Авторы изобретения

А. А. Борисов, Г. В. Мокрый и Ю. Д. Широков

Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ

ЖИДКОСТИ В ЕМКОСТИ

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в многоступенчатых гидротранспортных перекачных системах и в системах водоснабжения. для каскадного регулирования уровней гидросмеси или воды с целью обеспечения заданного среднего расхода при переменном случайном притоке на входе.

Известно устройство для поддержания уровня в пульпосборнике в пределах ограничения

I0 верхнего и нижнего граничных уровней, содержащее задатчики верхнего и нижнего уровней, подключенные выходами на входы элементов сравнения, выход которого соединен со входом релейного регулятора подачи воздуха во всос. углесоса для изменения его производительности, и дополнительную аварийную емкость для перелива гидросмеси при притоке, превышающем производительность углесоса, и откачивающий насос (l!. Недостаток данного устройства — неустойчивая работа углесосов в широком диапазоне изменения режима и невозможность поддержания в системе стабильной подачи при резкопеременном притоке гидросмеси в пульпосборник углесосной станции. Кроме того, неэффективно используется аккумулирующая способность емкости основного пульпосборника, когда излишек притока во избежание перелива принимает дополнительная емкость.

Наиболее близким по технической сущности является устройство регулирования уровня жидкости в емкости, содержащее датчик расхода, датчик уровня в емкости и задатчик верхнего и нижнего уровней соединенные соответственно с первым и вторым входами первого элемента сравнения, выход которого соединен с блоком управления, связанным с регулирующим органом (2).

Недостатком этого устройства является сложность поддержания в системе заданного среднего расхода при резкопеременном (случайном) притоке на входа в транспортную систему. Вследствие отсутствия компенсации запаздывания физического канала возможны значительные автоколебания, приводящие к частым переключениям регулирующих органов, 723527

3 к потере устойчивости и к резкому снижению точности регулирования.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

Цель достигается тем, что в него введены усреднитель, эадатчнк расхода, второй элемент сравнения, корректор и блок прогноза, выход которого соединен с первым входом задатчика расхода, второй вход которого через усреднитель подсоединен. к выходу датчика расхода, а первый и второй входы второго элемента сравнения соединены соответственно свыходами усреднителя и задатчика расхода, а выход с первым входом корректора, второй вход ко торого соединен с выходом датчика уровня, 15 а выход — с третьим. входом первого элемента сравнения, На чертеже изображена блок-.схема устройства для регулирования уровня жидкости в емкости. 20

Устройство содержит датчик расхода 1, дат. чик уровня 2, задатчик верхнего и нижнего уровней 3, первый элемент сравнения 4, блок управления 5, регулирующий орган 6, усреднитель 7, задатчнк расхода 8, второй элемент сравнения 9, корректор 10 и блок прогноза 11, Датчик уровня 2 установлен в емкости 12. Датчик расхода 1, например, состоит иэ датчиков притоков 13, 14, 15 подключенным к сумматору притоков 16. Усреднитель 7 служит для получения среднего действительного расхода притока.жидкости в емкость на текущем интервале регулирования. Задатчик расхода 8 служит для получения опорного расхода (притока) жидкости на расчетном интервале регулирования.

Корректор 10 служит для преобразования отклонений действительного расхода (притока) от опорного в уставку требуемого уровня: в емкости. Блок прогноза 11 моделирует прог40 нозньй график поступления (притока) жидкосУстройство работает следующим образом, Сигналы пропорциональные действительному расходу (притоку) поступают от датчиков притоков 13, 14, 15 на соответствующие входы сумматора притоков 16, на выходе которого формируется сигнал пропорциональный суммарному действительному притоку 0 (t), по кото9 рому в усреднителе 7 вычисляется средний за интервал г действительный приток 0

Интервал т численно равен времени движения жидкости (гидросмеси) от забоев по открь1 тым каналам (желобам}. Средний приток О, может быть точно определен на время т вперед интегрированием текущего притока от датчиков, начиная с момента времени t — т. Приток 0 принимается эа средний регулировочный прйток

0 . на всем интервале регулирования ht, начиР ная с момента регулирования t .

Использование текущего действительного притока 0 (t) за время т для вычисления 0

g на интервале .регулирования значительно повышает точность работы устройства, но сравнению с вычислением 0 на этом же интервале регуP лирования по программному графику.

Далее сигнал пропорциональный притоку

0 поступает на первый вход задатчика расхоР да 8, на второй вход которого от блока прогноза 11 поступает средний за интервал упреждения ht. сигнал пропорциональный прогноз уя ному притоку О, прогнозируемый с момента упреждения t „на интервал Ьт уП

По действительному регулировочному притоку 0 и прогнозному упрежденному прито-.

P ку 0 задатчика расхода 8 вычисляется средуП несглаженный на расчетном интервале Ьте =

= ht + 5t „опорньй приток 0 „, которьй р уп оп при исправной работе устройства численно равен заданному вреднему расходу транспортной системы. Далее сигналы с выходов усреднителя 7 и задатчика расхода 8 соответственно пропорциональные среднему действительному регулировочному притоку 0 и опорному приP току 0 „, поступают соответственно на первый и второй входы второго элемента сравнения 9, на выходе которого формируется сигнал отклонения среднего действительного притока 0 от опорного притока 0 „ .

При равенстве 0 = 0 „ сигнал отклонения ЬО на выходе элемента 9 отсутствует, т.е, ЬО = О. В этом случае блок управления 5 поддерживает уровень в емкости (пульпосборнике) 12 в пределах верхнего и нижнего граничных его значений h установленных задатчиком 3. Так как на обоих интервалах регулировочном 5t и прогнозном ht „будут одинаковые притоки 0 = О„система будет работать с расходом близким к заданному, и нет необходимости на интервале ht„, начиная с момента t накапливать или расходовать эаP пас (уровень) жидкости (гидросмеси).

В случае, если действительный приток 0 на интервале ht значительно превышает опорP ньй иа интервале Й, (когда ожидаемьй прогнозный приток мал), на выходе элемента сравнения 9 появляется положительное значение сигнала отклонения 50 = 0Р— Оо„> 0 поступающий на первьй вход корректора10, на второй вход которого поступает текущий сигнал h с датчика уровня 2 пропорциональный имеющемуся уровню в емкости (пульпосборнике) 12. По сигналам .отклонения ЬО > 0 и h в корректоре 10 вычисляется значение уставки hP верхнего уровня для накопления запаса жидкости (гидросмеси) в емкости (пуль5 723527 посборнике), который своим выходом подключен к корректирующему входу первого элемента сравнения 4, который связан с блоком управления 5, управляющим регулирующим органом 6, установленном на сливе жидкости (гидросмесн) из емкости 12.

Установка верхнего уровня рассчитывается в этом случае таким образом, чтобы за интер- . вал htp заранее к моменту ту„, когда прогнозный приток 0„„станет малым и придется остановить систему, превышения действительного притока Ь0 над опорным 0 err накопилось в виде зачаса (уровня) в емкости (пульпосборнике) с тем, чтобы последующее время dt», начиная с t, система так же 15 работала при притоке, равном опорному Q =

1= 0У„+ Ь0, т.е. с заданным расходом, 6

Сглаживание колебаний притока гидросмеси и стабилизация заданного среднего расхода позволяет значительно уменьшить частоту включения и отключения насосных (углесосных) агрегатов и вследствие этого — их износ, исключить дополнительные потери воды, связанные с заполнением и промывкой трубопровода при остановках и пусках гидросистемы, эффективно испольэовать аккумулирующую способность основного пульпосборника и исключить строительство дополнительных аварийных емкостей для приема излишков гидросмеси при переливе, тем самым снизить энергопотребление гидросистемой, материальные затраты и повысить ее эксплуатационную надежность. Кроме того, уменьшение количества пусков и остановок гидроснстемы снижает накапливающиеся после действия возможных при этом гидроударов.

В случае, если действительный регулировочный приток на интервале регулирования dtp будет меньше опорного, рассчитанного для интервала btrr (когда ожидаемый прогнозный приток велик), после сравнения Qp с 0оп на выходе элемента сравнения 9 появляется отрицательное приращение Ь0 (О. По сигналу отклонения Ь0 4. . О и текущему значению сигнала уровня h аналогичным образом, заранее, начиная с момента t, корректором 10 вычисJUI0Tcrr уставка hp HHKHel o oBHrr, rr lrpoMcходит. опорожнение требуемой части .емкости щ (пульпосборника) для приема излишков жидкос ти (пульпы) величинойh Q на интервале упреждения Ьт„„, когда приток станет большим, а расход транспортной системы по прежнему должен оставаться равным среднему заданному. у

Таким образом, от начала включения устройства регулирования уровня в работу оно управляет запасами гидросмеси (уровнями) по притоку, заранее вычисляя на повышение уровня, если ожидается. (прогнозируетея) падение 40 притока, и на понижение, если ожидается его увеличение, обеспечивая этим самым сглаживание колебаний притока гидросмеси и непрерывныи заданный средний расход в гидросистеме.

В многоступенчатых гидротранспортных си- 4 стемах и системах водоснабжения устройства регулирования уровня включаются по каскадной схеме, когда расход предыдущей ступени является притоком к последующей, а устройство выполняет функции, аналогичные описан- so ным.

Формула изобретения

Устройство для регулирования уровня жидкости в емкости, содержащее датчик расхода, датчик уровня в емкости и задатчнк верхнего и нижнего уровней, соединенные соответственно с первыми и вторыми входами первого элемента сравнения, выход которого соединен с блоком управления, связанным с регулирующиморганом,отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены усреднитель, задатчик расхода, второй элемент сравнения, корректор и блок прогноза, выход которого соединен с первым входом задатчика расхода, второй вход которого через усреднитель подсоединен к выходу датчика расхода, а первый и второй входы второго элемента сравнения соединены соответственно. с выходами.усреднителя и задатчика расхода, а выход — с первым входом корректора, второй вход которого соединен с выходом датчика уровня, а выход — с третьим входом первого элемента сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Спивановский А. О. и др. Автоматизация трубопроводного .rpaacrropra в горной промышленности. М., "Недра", 1972, с. 344.

2. Авторское свидетельство СССР К 503216, кл. G 05 О 9/02, 1976 (прототип),