Устройство для управления процессом испарения Советский патент 1983 года по МПК G05D7/00 

Изобретение относится к устройст вам для регулирования неэлектрических величин и может быть использовано для управления процессом перевода -твердых веществ с газообразные По основному авт. св. 796798 известно устройство для управления процессом испарения, содержащее испаритель, на выходном трубопроводе которого установлены запорный элемент и тепловой расходомер, на кото ром установлены первый нагреватель, входом соединенный с выходом ключевого элемента, и датчик температуры выходом соединенный с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика температуры, а выход через регулирующий блок и исполнительный элемент - с установленным на испари теле вторым нагревателем. Устройство содержит также последовательно соединенные задатчик положения запорного элемента и триггер с раздельными входами, выход которого подключен к второму входу исполнительного элемента, а второй вход к второму выходу исполнительного элемента, причем второй выход датчи ка положения запорного элемента соединен с входом ключевого элемента, а третий выход - с входом задат чика температуры Ci Недостатком известного устройств является наличие скачкообразных случайных изменений производительно ти процесса испарения. При нагреве испарителя по всей высоте в толщине испаряемого продук та могут образовываться изолированные от выхода испарителя полости , заполненные газом под давлением или Испаряемым продуктом, находящимся в жидком состоянии. Когда эти полос ти открываются, происходит резкое увеличение производительности испарения, что приводит к аварийным выб сам газа, при этом управление процессом становится ненадежным. Цель изобретение - повышение надежности устройства. Поставленная цель достигается те что устройство для управления процессом испарения содержит последовательно соединенные второй задатчик температуры, второй блок сравнения, первый элемент совпадения, второй исполнительный элемент и третий исполнительный элемент, последовательно соединенные первый задатчик количества испаренного вещества и третий блок сравнения, последовательно соединенные третий задатчик темпера туры и четвертый блок сравнения, последовательно соединенные второй задатчикколичества испаренного вещества, пятый блок сравнения и второй элемент совпадения, а также ийтегратор и второй задатчик температуры, причем второй нагреватель выполнен многосекционным, верхняя секция которого подключена к первому выходу первого исполнительного элемента, нижняя секция - к второму выходу второго исполнительного элемента, а дополнительная секция, расположенная в донной части испарите-ля, - к выходу третьего исполнительного элемента, второй вход которого соединен, с выходом второго элемента совпадения, выход второго задатчика температуры подключен к второму входу четвертого блока сравнения, выходом связанного с вторым входом второго элемента совпадения, вход интегратора соединен с выходом первого блока сравнения и с вторым входом второго блока сравнения, первый выход - с вторым входом пятого блока сравнения, а второй выход - с вторым входом третьего блока сравнения, выходом связанного с вторым входом второго исполнительного элемента, а второй вход первого элемента совпадения подключен к второму выходу первого исполнительного элемента. Такое выполнение устройства позволяет уменьшить количество неуправляемых выбросов газа. На чертеже изображена функциональная схема устройства для управления процессом испарения. Устройство для управления процессом испарения содержит испаритель 1, на выходном трубопроводе 2 которого установлены запорный элемент 3 и тепловой расходомер 4, на котором установлены первый нагреватель 5, :который соединен с выходе:-: ключевого элемента б, и датчик 7 температуры, выходом подключенный к первому входу первого блока 8 сравнения, второй вход которого подключен ж выходу первого задатчика 9 температуры, а выход через последовательно соединенные регулирующий блок 10 и первый исполнительный элемент 11 к верхней секции 12 установленного на испарителе второго нагревателя. Устройство содержит также последовательно соединенные датчик 13 положения запорного элемента и триггер 14 с раздельньлми входами, второй 15 и третий 16 блоки сравнения, второй задатчик 17 температуры, первый элемент 18 совпадения, интегратор 19, первый задатчик 20 количества испаренного вещества и второй исполнительный элемент 21., выходом соединенный с нижней секцией 22 нагревателя, расположенного на испарителе. Кроме того, устройство содержит второй задатчик температуры, выполненный в виде термобатареи 23, горячие спаи которой расположены на тепловом расходомере перед холодными по ходу потока, третий эадатчик 24 температуры, подключенный к выходу четвертого блока 25 сравнения, выход которого подключен к дополнительной секции 26. второго нагревателя через последовательно соединенные третий исполнительный элемен 27 и втррой элемент 28 совпадения, второй вход которого соединен с выходом пятого блока 29 сравнения, входами соединенного с вторым эадат чиком 30 количества испаренного вещества и вторым входом интегратора 19, а .второй входтретьего исполнительного элемента 27 соединен с вто рым выходом второго исполнительного элемента 21.. Входы второго блока 15 сравнения соединены с вторым задатчиком 17 те пературы и выходом первого блока 8 сравнения, а выход - с первым входо первого элемента 18 совпадения, вых дом соединеннрго с входом второго исполнительного элемента 21, второй вход которого соединен с выходом третьего блока 16 сравнения, входы которого соединены с первым задатчи ком 20 количества испаренного вещества и с выходом интегратора 19, входом подключенного к выходу перво го блока 8 сравнения. Выход триггера 14 с раздельными входами подключен к второму входу первого исполнительного элемента 11 а второй вход - к второму выходу регулирующего блока 10, причем второй выход датчика 13.положения запорного элемента соединен с входом ключевого элемента 6, а третий вы- . ход - с входом первого задатчика 9 температуры. Регулирукадий блок 10, блоки 8 и 15 сравнения и датчик температуры выполнены в виде стандартного автоматического потенциометра, снабженн го электромеханическими задатчиками регулирующими контактами и интегрирующим устройством. Кроме того, в регулирующий блок входит источник напряжения (не пока зан) для питания секций 12, 22 и 26 нагревателя, а ключевой элемент 6 содержит источник питания первого Нагревателя 5. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии запорный элемент 3 закрыт, с ключевого эле.-мента 6 на нагреватель 5 теплового расходомера 4 поступает пониженное напряжение. Температура теплового расходомера 4, соответствукицая этом напряжению, фиксируется датчиком 7 температуры, сигнал с которого пос тупает на один из входов первого блока 8 сравнения и компенсируется напряжением, поступающим с выхода задатчика 9. Сигнал на выходе блока 8 сравнения равен нулю, а на выходе регулирующего блока есть напряжение для питания нагревателя, которое однако не поступает на вход верхней секции 12, так как исполнительный элемент 11 закрыт сигналом с первого выхода триггера 14. Не поступает напряжение и на нижнюю секцию 22 нагревателя, так как элемент 18 совпадения закрыт при отсутствии выходного сигнала с первого исполнительного элег-ента 11. Соответственно, закрыт и второй исполнительный элемент 21 при отсутствии сигнала с элемента 18 совпадения и блока 16 сравнения. С второго задатчика 17 температуры на блок 15 сравнения поступает сигнал, соответствующий величине расхода испаряемого вещества вблизи нижнего предела регулируемых расходов. Так,, если регулятор 10 настроен на поддержание расхода в диапазоне 40+5 кг/ч, то задатчик 17 выдает сигнал, соответствующий расходу 36 кг/ч. На блок 16 сравнения с задатчика 20 поступает сигнал, соответствующий остатку испаряемого вещества в испарителе, при котором для получения номинального расхода 40 кг/ч верхняя секция 12 нагревателя должна быть постоянно включенной при выключенной нижней секции 22. В исходном состоянии устройства на выходе задатчика 24 устанавливается значение напряжения, равное напряжению термобатареи 23 при расходе 1 кг/ч. На выходе задатчика 30 устанавливается сигнал, равный соответствующему сигналу интегратора 19, при котором в испарителе остается примерно 10 кг неиспаренного вещества и при котором на выходе блока 29 сравнения -появляется сигнал. При открытии запорного элемента 3 с датчика 13 положения запорного элемента поступают сигнагал на вход ключевого элемента 6 и на первый вход триггера 14 с раздельными входами. При этом на первый нагреватель 5 поступает номинальное Напряжение, а с выхода задатчика 9 температуры на второй вход блока 8 сравнения поступает напряжение задания, соответствующее сигналу датчика 7 тем- . пературы при нулевом-расходе газа и номинальном напряжении на первом нагревателе 5. Из-за инерционности теплового расходомера 4 сигнал датчика 7 температуры сразу не достигает номинальной величины, поэтому на выходе блока 8 сравнения присутствует сигнал, соответствующий максимальному расходу (более заданного расхода. При исправности теплового расходомера 4, блока 8 сравнения и регулирующего блока 10 с второго выхода регулирующего блока 10 поступает сигнал на второй вход триггера 14 с раздел ными входами, сигнал с выхода которого вызывает срабатывание первого исполнительного элемента 11, при этом на верхнюю секцию 12 нагревате ля напряжение не подается. По мере прогревания теплового расходомера 4 сигнал с датчика 7 температуры увеличивается, а сигнал на выходе блока 8 сравнения уменьшается. При достижении сигналом на выход блока 8 сравнения уровня, соответствующего заданному расходу 40 кг/ч регулирующий блок 10 через исполнительный элемент 11 подает напряжени на верхнюю секцию 12 на1:ревателя и начинается испарение кристалличес кого вещества; Количестйо испаренно вещества регулируется интегратором На нижнюю секцию 22 нагревателя напряжение с элемента совпадения не поступает, так как на второй вход исполнительного элемента 21 не по ступает разрешающий сигнал с блока 16 сравнения. Поэтому температура твердого вещества в нижней части ис парителя не достигает температуры испарения и вероятность образования в веществе замкнутых полостей, запо ненных газом, уменьшается. Когда интегратор 19 зафиксирует уменьше-. ние вещества в верхней части испари теля, до уровня, определяемого задат чиком 20 подбираемого экспериментально ), при котором расход газа через тепловой расходомер начнет падать несмотря на увеличение до предела времени включения верхней секции 12 нагревателя, то с блока 16. сравнения поступает слгнал на открытие второго исполнительного элемента 21. Если расход испаряемого продукта упадет до нижнего допускаемого предела (36 кг/ч , определяемого задат чиком 17, с второго блока 15 сравнения поступает сигнал на первый вход элемента 18 совпадения, на вто рой вход которого уже поступает нап ряжение с исполнительного элемента 11 при расходе меньше заданного (.40 кг/ч К Это напряжение через открытый исполнительный элемент 21 по ступает на нижнюю секцию 22 нагревателя и увеличивает расход испаряе мого вещества за счет нагрева нижней части испарителя. Когда расход испаряемого веществ начинает превышать нижний допускаемый предел (36 кг/ч), то нижняя секция 22 нагревателя отключается сигналом с блока 15 сравнения, запрешающим прохождение напряжения с первого исполнительного элемента 11 через элемент 18 совпадения на второй исполнительный элемент 21. При отключении нижней, секции 22 нагрева теля расход в зависимости от изменения состояния и формы вещества в испарителе может продолжать повышаться при включенной верхней секции 12 нагревателя. Если расход возрастает до номинального (40 кг/я ), то отключается и верхняя секция 12 нагревателя. Далее расход еще некоторое время может снова поддерживаться вблизи номинального путем включения и выключения верхней секции 12 нагревателя при включенной нижней секции 22. По мере уменьшения вещества в испарителе наступает момент, когда верхняя секция 12 нагревателя будет постоянно включенной, а расход будет поддерживаться на нижнем допускаемом уровне (36 кг/ч ) путем включения и выключения нижнего нагревателя. Когда основная масса твердого вещества испарится, то и при постоянно включенных секциях 12 и 22 нагревателя расход будет уменьшаться. При этом малые расходы (менее 5 кг/ч) будут точнее фиксироваться задатчиком 23 температуры. Когда расход газа будет равен установке задатчика 24 (примерно 1 кг/ч), то с четвертого блока 25 сравнения поступает сигнал на первый вход второго элемента 28 совпадения, на второй вход которого сигнал с пятого . блока 29 сравнения поступает тогда, когда интегратор 19 зарегистрирует, что основная масса твердого вещества удалена из испарителя и показание его равно установке задатчика 30 количества испаренного вещества. При этом элемент совпадения 28 подает сигнал на третий исполнительный элемент 27, который подает напряжение на секцию 26 нагревателя при условии, что с второго выхода второго исполнительного элемента 21 поступает сигнал на второй вход третьего исполнительного элемента 27 при включенных секциях 12 и 22. нагревателя. Включение секции 26 нагревателя обеспечивает надежное удаление остатков твердого вещества из испарителя в течение заданного времени. При испарении всего вещества из испарителя запорный элемент 3 закрывается, а с выхода датчика 13 положения запорного , элемента на первый вход триггера 14 с раздельными входами поступает сигнал, вызывающий через исполнительные элементы 11, 21 и 27 отключение вс.ех секций нагревателя. По сигналу с выхода датчика 13 положения запорного элемента уменьшается напряжение на первом нагревателе 5 и изменяется напряжение задатчика 9 температуры. Через время, определяемое инертностью теплового расходомера 4,. сигнал на выходе блока 8 сравнения становится равным нулю.

Таким образом, предлагаемое устройство для управления процессом испарения позволяет стабилизировать процесс испарения и уменьшить количест- 5

во выбросов газа благодаря тому, что нагреватель на испарителе выполнен секционированным, а управление секциями производится в зависимости от количества вещества, находящегося в испарителе.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМИСПАРЕНИЯ по авт. св. № 796798, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно содержит последовательно соединенные второй зао атчик температуры, второй блок сравнения, первый элемент совпадения, второй исполнительный элемент и третий исполнительный элемент, последовательно соединенные первый задатчик количества испаренного вещества и третий блок сравнения, последовательно соединенные третий задатчик температуры и четвертый блок сравнения, последовательно соединенные второй задатчик количества испаренного вещества, пятый блок сравнения и второй элемент совпадения, а также и« тегратор и второй задатчик температуры, причем второй нагреватель выполнен многосекционным, верхняя секция которого подключена к первому выходу первого исполнительного элемента, нижняя секция - к второму ВЫХОДУ второго исполнительного элемента, а дополнительная секция, расположенная в донной части испарителя, - к выходу третьего исполнительного элемента,, второй вход которого соединен с выходом второго элемента совпадения, выход второго задатчика температуры подключен к второму входу четвертого блока сравнения, вых;одом связанного с вторым входом второго элемента совпадения, вход интегратора соединен с выходом первого блока-сравнения и с вторым входом второго блока сравнения, первый выход - с вторым входом пятого блока сравнения, а второй -выход - с вторым входом третьего блока сравнения, выходом связанного с вторым входом второго исполнительного элемента, а второй вход первого элемента совпадения подключен к второму выходу СП первого исполнительного элемента. САЭ 4;; 00