Регулятор термодинамических параметров газообразной среды Советский патент 1984 года по МПК G05D22/02 

Изобретение относится к техническим средствам автоматического регулирования .систем вентиляции и кондиционирования воздуха в промышленных и общественных сооружениях. Известно устройство для контроля теплосодержания { энтальпии I кондиционеров воздуха, включающее в себя датчик относительной влажности воздуха, определяющий значение выходной величины, и датчик температуры возду ха, предназначенный для коррекции вл яния датчика относительной влажности с целью получения выходной величины, отражающей термодинамические свойства воздуха Cl 3. Это устройство вследствие того, что выходная величина отражает тольк относительную влажность, а датчик те пературы используется для коррекции датчика относительной влажности, не пригодно для прецизионных систем автоматического регулирования из-за значительной погрешности при определ НИИ теплосодержания. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является рв гулятор термодинамических параметров газообразной среды, состоящий из исполнительного механизма, усилителя, импульсного прерывателя, двух мостов переменного тока с потенциометрами коррекции их питания, с включенным в одно из плеч первого моста сухим датчиком влажности, а в одно из плеч второго моста датчиком температуры. С целью прямого измерения и регулирования теплосодержания газообразной среды, в одну из диагоналей первого моста подключен потенциометр коррекции фаз, средняя точка которого через конденсатор подключена к общей шине питания, одна из точек другой диагонали соединена с входом усилите ля, а другая - со средней точкой потенциометра, включенного в диагональ второго моста. Принцип работы прототипа основан на прямой пропорциональной зависимости теплосодержания от относительной влажности и температуры. Это сле дует из того, что регулирование теплосодержания производится по отклонению относительной влажности и температуры от установленных значенийГ2

Известное устройство при значительных изменениях относительной влажности и температуры вносит существенляется по формуле

Л o((- biM

(-fl ную погрешность в регулирование вследствие того, что в нем используются неуравновешенные мосты, создающие принципиальную нелинейность измери-тельных преобразователей относительной влажности и температуры. Целью изобретения является повышение точности измерения и регулирования теплосодержания газообразной среды. Эта цель достигается тем, что в регулятор термодинамических параметров газообразной среды, содержащий датчики относительной влажности и температуры и последовательно соединенные импульсный прерыватель, усилитель и исполнительный механизм, вве-. дены задатчик теплосодержания, блок сравнения, два умножителя, четыре масштабных блока, сумматор и квадратор, вход которого связан с выходом датчика температуры, а выход - с одним входом первого умножителя, другой вход которого подключен к выходу датчика относительной влажности, а выход через первый масштабный блок соединен с первым входом сумматора, один вход второго умножителя связан с выходом датчика температуры, другой с датчиком относительной влажности, а выход через второй масштабный блок с вторым выходом сумматора, третий и четвертый входы которого соединены соответственно через третий и четвертьш масштабные блоки с выходом датчика относительной влажности и температуры, а выход сумматора связан с одним входом блока сравнения, другой вход которого подключен к выходу задатчика теплосодержания. На чертеже изображен регулятор термодинамических параметров газообразной среды. Регулятор содержит исполнительный механизм 1, усилитель 2, импульсный прерыватель 3, блок 4 сравнения, заатчик 5 теплосодержания, сумматор 6, масштабные блоки 7-10, умножители 11 и 12, квадратор 13, датчик 14 от-;носительной влажности, датчик 15 температуры. На основе аппроксимации табличных значений термодинамических свойств влажного воздуха зависимость теплосодержания от относительной влажности температуры квадратичная и опредегде а , b , С , сЗ коэффициенты аппроксимирующегомногочлена, полученные расчетом по стандартной программе на ЭВМ; относительная влажность воздуха ji температура воздуха по сухому термометру Устройство работает следующим образом. Датчик 14 относительной влажности преобразует относительную влажность в напряжение постоянного тока, датчик 15 температуры преобразует температуру. Сигнал от него поступает на вход квадратора 13, на вход умножителя 12 и на вход масштабного блок 10. Сигнал от датчика 14 относительной влажности поступает на вход умно жителя 11, на вход умножителя 12 и на вход масштабного блока 9. На вход умножителя 11 поступает сигнал с квадратора 13, пропорциональный квад рату температуры. С выхода умножителя 11 сигнал, пропорциональньй проиэведе} ию квадрата температуры и относительной влажности, поступает на вход масштабного блока 7. С выхода у шожителя 12 сигнал, пропорциональньй произведению температуры и относительной влажности поступает на вход масштабного блока 8. Коэффициен ты умножения масштабных блоков 7-10 соответствуют коэффициентам ц, Ъ , с , еЯ уравнения (1) . Выходные сигна лы масштабных блоков поступают на в:код сумматора 6, суммарный сигнал с которого поступает на один вход блока 4 сравнения, на другой вход которого подан сигнал от задатчика 5 теплосодержанияJзадающего оптимальное теплосодержание в обслуживаемой системой кондиционирования поме щении. Сигнал рассогласования измеренного и заданного значения теплосодержания с выхода блока 4 сравнени поступает на вход усилителя 2, на другой вход которого подан сигнал от.импульсного прерывателя 3. С выхо усилителя 2 сигнал поступает на вход исполнительного механизма 1, регулируняцего термодинамические параметры газообразной среды, . По описанной структурной схеме была разработана и экспериментально исследована принципиальная электрическая схема регулятора термодинамических параметров газообразной среды. В качестве элементов и узлов принци- пиальной электрической схемы для построения квадратора, умножителей, масштабных блоков, сумматора, блока сравнения, задатчика теплосодержания были использованы интегральные схемы серии К140, в частности К140УД7 и К140МА1. Экспериментальные исследования в лабораторных условиях показали, что предлагаемый регулятор поддерживает теплосодержание в жилых и общейтвенных помещениях в.пределах,установленных санитарными нормами и правилами для жилых и общественных помещений. Проверка работы системы вь1числения теплосодержания, состоящей из блоков 6-13, показала, что различие в значениях теплосодержания газообразной среды, определенных по температуре и относительной влажности системы и по таблицам термодинамических свойств влажного воздуха, не превышает ±0,4«ккал/кг. Общая погрешность системы вычисления теплосодержания определяется в первую очередь существенной погрешностью современных промышленньк датчиков температуры и относительной влажности. Диапазон регулирования теплосодержания находится в прямой зависимости от типа используемых датчиков температуры и относительной влажности. Система вычисления теплосодержания позволяет вычислять этот параметр при изменении температуры от -40 до +40, относительной влажности от О до 100% при использовании датчиков, работающих в этих диапазонах. Предлагаемый регулятор термодинамических параметров газообразной среды может быть использован при автоматизации любой системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Применение регулятора позволяет снизить потребление злектрической и тепловой энергии системами конди- . ционирования воздуха на 15-30%, что по расчетам на тысячу систем соста- , вит годовой экономический эффект 4.1 млн.руб.

//

12

to

РЕГУЛЯТОР ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГАЗООБРАЗНОЙ СРЕДЫ, содержащий датчики относительной влалсйости и температуры и последовательно соединенные импульсный прерыватель, усилитель и исполнительный механизм, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит зад атчик теплосодержания, блок сравнения, два умножителя, четыре масштабных блока, сумматор и квадратор, вход которого связан с выходом датчика температуры, а выход - с одним входом первого умножителя, другрй вход которого подключен к выходу датшка отнобительной влгикности, а выход через первый масштабный блок соединен с первым входом сумматора, один вход второго умножителя связан с выходом датчика температуры, другой - с датчиком относительной влажности., а выход через второй масштабный блок - с вторым выходом сзгмматора, третий и четвертый входы котороi го соединены соответственно через третий и четвертый масштабные блоки с выходом датчика относительной влажности и температуры, а выход сумматора связан с одним входом блока сравнения,,другой вход которого подключен к выходу задатчика теплосодержания .

15

/