Устройство для управления нагревателем парогенератора Российский патент 2023 года по МПК F22G5/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к средствам выработки горячего пара, и может быть использована в парогенерирующих комплексах, в которых нагрев подаваемого под давлением объема воды должен происходить за очень короткий временной промежуток.

Известно устройство для регулирования температуры пара, содержащее задатчик, блок суммирования, регулятор, опережающий участок, инерционный участок, дифференциатор, демпфер, блок формирования динамического задания, второй дифференциатор, умножитель, интегратор, а блок суммирования разделен на два сумматора, вход первого из которых связан с выходом задатчика и выходами инерционного участка и демпфера, а вход второго связан с выходами первого сумматора, интегратора и формирователя динамического задания, выход первого сумматора также подключен к входам второго дифференциатора и умножителя, выход второго дифференциатора подключен к входу умножителя, выход которого подключен к входу интегратора (RU 2044215, F22G 5/00, 20.09.95).

В известном устройстве обеспечивается повышение быстродействия регулирующего воздействия и плавность изменения регулируемой величины вблизи заданного значения.

Недостаток этого устройства заключается в том, что динамическая точность регулирования снижается при быстрых изменениях возмущающих воздействий.

В качестве прототипа выбрано устройство для регулирования температуры пара, содержащее задатчик, блок суммирования, состоящий из двух сумматоров, регулятор, опережающий участок, инерционный участок, демпфер, первый дифференциатор, второй дифференциатор, при этом вход первого сумматора связан с выходом задатчика и выходами инерционного участка и демпфера, вход второго сумматора связан с выходом первого сумматора, выход первого сумматора подключен к входу второго дифференциатора, дополнительно введен нечеткий корректирующий элемент, выход которого связан с входом второго сумматора, первый вход - с выходом первого сумматора, а второй вход подключен к выходу второго дифференциатора (RU 2151342, F22G 5/00, 20.06.2000).

Устройство обеспечивает повышение быстродействия регулирующего воздействия и плавность изменения регулируемой величины вблизи заданного значения при изменении возмущающих воздействий быстрыми темпами.

Однако в известном техническом решении не предусмотрены импульсный режим парообразования и средства обеспечения необходимой точности нагрева при подаче под давлением объема воды, который должен быть нагрет за очень короткий отрезок времени.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности управления нагревателем парогенератора, работающего в импульсном режиме парообразования.

Технический результат достигается тем, что устройство для управления нагревателем парогенератора, состоящим из участка капиллярной трубки, соединенного с источником питания, содержит установленный на управляющем устройстве модуль управления, выполненный на микропроцессоре и соединенный с коннектором, ответная часть которого установлена на силовой плате, к соответствующим выводам ответной части коннектора подключен выход датчика напряжения питания устройства, выход модуля измерения тока нагревателя парогенератора, подключенный к модулю контроля напряжения, выход которого через формирователь цифрового сигнала ошибки соединен с соответствующим выводом ответной части коннектора, и выход датчика напряжения нагревателя парогенератора, модуль управления через коннектор и преобразователь цифрового сигнала подключен ко входу управления ключевого элемента, включенного в силовую цепь нагревателя парогенератора, второй вход управления ключевым элементом соединен со вторым выходом модуля контроля напряжения.

Модуль контроля напряжения состоит из трех компараторов, вход первого компаратора является входом модуля контроля напряжения, а его выход соединен с первыми входами второго и третьего компараторов, выход второго компаратора является выходом модуля контроля напряжения, вторым выходом которого является выход третьего компаратора, вторые входы компараторов подключены к соответствующим источникам опорного напряжения.

На рис. 1 приведена схема устройства для управления нагревателем парогенератора.

Устройство для управления нагревателем 1 парогенератора, состоящим из участка капиллярной трубки, соединенного с источником питания (на чертеже не показано), содержит установленный на управляющем устройстве 2 модуль 3 управления, выполненный на микропроцессоре и соединенный с коннектором 4, ответная часть которого установлена на силовой плате 5, к соответствующим выводам ответной части коннектора 4 подключен выход датчика 6 напряжения питания устройства, выход модуля 7 измерения тока нагревателя парогенератора, подключенный к модулю 9 контроля напряжения, выход которого через формирователь 10 цифрового сигнала ошибки соединен с соответствующим выводом ответной части коннектора 4, и выход датчика 8 напряжения нагревателя парогенератора, модуль 3 управления через коннектор 4 и преобразователь 11 цифрового сигнала подключен ко входу управления ключевого элемента 12, включенного в силовую цепь нагревателя 1 парогенератора, второй вход управления ключевым элементом 12 соединен со вторым выходом модуля 9 контроля напряжения. Модуль 9 контроля напряжения состоит из трех компараторов 13, 14 и 15, вход первого компаратора 13 является входом модуля 9 контроля напряжения, а его выход соединен с первыми входами второго 14 и третьего 15 компараторов, выход второго компаратора 14 является выходом модуля 9 контроля напряжения, вторым выходом которого является выход третьего компаратора 15, вторые входы компараторов 13, 14 и 15 подключены к соответствующим источникам опорного напряжения.

Устройство для управления нагревателем парогенератора работает следующим образом.

При появлении сигнала управления на преобразователе 11 цифрового сигнала управления, он передает его на силовой ключевой элемент 12, который замыкает цепь нагревателя 1.

Модуль 7 измерения тока нагревателя парогенератора осуществляет контроль тока в процессе нагрева. Он может быть выполнен на основе шунтирующих резисторов и усилителя тока, на входы которого поступает значение падения напряжения на шунтах тока, полученное значение преобразуется с помощью аналого-цифрового преобразователя в цифровой код, удобный для восприятия процессором модуля 3 управления. Сформированный на выходе модуля 7 измерения тока сигнал поступает через коннектор 4 в процессор модуля 3 управления, установленного на управляющем устройстве 2. Одновременно через коннектор 4 в процессор модуля 3 управления поступает информация с датчика 6 напряжения питания устройства, датчика 8 напряжения нагревателя, формирователя 10 цифрового сигнала ошибки. На микропроцессор модуля 3 управления поступает цифровой код и производится сверка значения тока с установленными диапазонами. При превышении диапазонов заданных значений или недостаточном уровне значений, формируется цифровой сигнал ошибки, который через коннектор 4 и преобразователь 11 цифрового сигнала поступает на первый вход ключевого элемента 12 для прекращения процесса нагрева нагревателя 1.

На нагреватель 1 подается фиксированное значение напряжения, которое детектируется с помощью датчика 8 напряжения нагревателя 1 Сопротивление нагревателя 1 должно находиться в установленном ограниченном диапазоне значений, который контролируется посредством датчика 8 напряжения с выхода нагревателя, измеряющего фактическое напряжение, которое переводится в значения сопротивления на микропроцессоре модуля 3 управления управляющего устройства 2.

Обработка сигнала, поступающего с модуля 7 измерения тока нагревателя 1, осуществляется модулем 9 контроля напряжения. На вход компаратора 13 сигнал поступает с модуля 7, который сравнивается с опорным напряжением, подаваемым на его второй вход. Сформированный сигнал сравнения, поступает на входы двух других компараторов 14 и 15, в которых происходит сравнение с другим опорным сигналом. При получении результата о превышении уровня сигнала или недостаточном уровне сигнала, информация с выхода модуля 9 контроля напряжения через формирователь 10 цифрового сигнала ошибки и коннектор 4 поступает для обработки в микропроцессор модуля 3 управления. Поскольку программное прекращение нагрева занимает больше времени, чем выключение силового транзистора напрямую, в устройстве использован второй выход модуля 9 контроля напряжения (выход компаратора 15), второй вход управления ключевым элементом, который по второму входу управления ключевым элементом обеспечивает прекращение процесса нагрева.

В предлагаемом устройстве в процессе подачи электрического импульса на нагреватель (участок капиллярной трубки), осуществляется контроль напряжения и тока нагревательного участка для дальнейшего пересчета в сопротивление и энергию пара на процессоре модуля 3 управления, для определения значений, превышающих заданные диапазоны, а использование коннектора, позволяет использовать различные типы модулей управления, выполненных на микропроцессоре, и в случае неисправности произвести оперативную замену устройства, что обеспечивает значительное расширение функциональных возможностей.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществлять проверку подключения нагревающей части, проверку исправности нагревающей части, контроль количества энергии, выделяемого за впрыск нагревающей частью, в процессе функционирования устройства, используемого в медицинских приборах для лечения.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к средствам выработки горячего пара, и может быть использовано в парогенерирующих комплексах, в которых нагрев подаваемого под давлением объема воды должен происходить за очень короткий временной промежуток. Устройство для управления нагревателем парогенератора, состоящим из участка капиллярной трубки, соединенного с источником питания, содержит установленный на управляющем устройстве модуль управления, выполненный на микропроцессоре и соединенный с коннектором, ответная часть которого установлена на силовой плате, к соответствующим выводам ответной части коннектора подключен выход датчика напряжения питания устройства, выход модуля измерения тока нагревателя парогенератора, подключенный к модулю контроля напряжения, выход которого через формирователь цифрового сигнала ошибки соединен с соответствующим выводом ответной части коннектора, и выход датчика напряжения нагревателя парогенератора, модуль управления через коннектор и преобразователь цифрового сигнала подключен ко входу управления ключевого элемента, включенного в силовую цепь нагревателя парогенератора, второй вход управления ключевым элементом соединен со вторым выходом модуля контроля напряжения. При использовании изобретения достигается повышение точности управления нагревателем парогенератора, работающего в импульсном режиме парообразования. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для управления нагревателем парогенератора, состоящим из участка капиллярной трубки, соединенного с источником питания, содержащее установленный на управляющем устройстве модуль управления, выполненный на микропроцессоре и соединенный с коннектором, ответная часть которого установлена на силовой плате, к соответствующим выводам ответной части коннектора подключен выход датчика напряжения питания устройства, выход модуля измерения тока нагревателя парогенератора, подключенного к модулю контроля напряжения, выход которого через формирователь цифрового сигнала ошибки соединен с соответствующим выводом ответной части коннектора, и выход датчика напряжения нагревателя парогенератора, модуль управления через коннектор и преобразователь цифрового сигнала подключен ко входу управления ключевого элемента, включенного в силовую цепь нагревателя парогенератора, второй вход управления ключевым элементом соединен со вторым выходом модуля контроля напряжения.

2. Устройство для управления нагревателем парогенератора по п.1, отличающееся тем, что модуль контроля напряжения состоит из трех компараторов, вход первого компаратора является входом модуля контроля напряжения, а его выход соединен с первыми входами второго и третьего компараторов, выход второго компаратора является выходом модуля контроля напряжения, вторым выходом которого является выход третьего компаратора, вторые входы компараторов подключены к соответствующим источникам опорного напряжения.