Устройство для моделирования движения газа в газопроводах Советский патент 1984 года по МПК G06G7/57 

Иэобретеп1ш относится i му моделмроиаиию.

1- звестно устройство для моделирования двгокс1п-гя газа в газопроводах j содержащее конденсаторы, нелинейныа управляемые резисторы, выпрямители, источники тока несущий частоты, усилитель-модулятор 5 трансформатор, делитель напряжения, диоды, резисторы Ц .

Недостатком аналога является низкая TO4HOCT7J модс,ти рования.

Наиболее близким техническим решнием к изобретению является устройство для моделирования движения газа в газопровода ;, состоящее из звеньев, каждое из которых содер- жит емкостной элемент, нервый кусоч1го линейный функциональный нреобразватель, вькод которого соединен со входом емкостного элемента, и последовательно соединенные первый эмиттерный повторитель, второй кусочно-линейный функциональный преобразователь и второй амиттерный повторитель, к другому вхоцу которого подключен выход емкостного элемента а выход второго эмиттерного DOBTOPSITC . с другим вьходом втогюго кусочно-ЛИНейного функционального преобразователя, np|Tier.i вход первого эниттерного повторителя кз.жц,ог предыдущего звена подключен ко вход первого кусочно-линейного ,иона ного преобразователя каждото последующего звена, а другой выход второго кусочмо-линейного преобразователя каждого предыдущего ззена соединен с выходом второго эмиттерного повторителя каждого последующе 3 в е и а 2 .

Недостатком данного устройства является низкая точность моделирования .

В этом устройстве выходы всех звеньев соединены с отрип,ательньг 1 полюсом общего исто-1ника п пання первых функциональных преобразова-телей через развязывающие диоды, которы.е всегда открыты, следовательно при идеальных диодах потенциалы выходов всех звеньев совпадшач . Поскольку BSion, каждого звена (кроме первого) соединен с выходом предыдущего звена, то разность потенциала между входом г-; выходом любого звена (кроме первого), а значит к ток, протекаюший через это звено,, равны нулю. При этом ток от модели

2

источника газа протекает через первое звено 5 а затем в обход всех остальных звеньев через общий источ- кик питания попадает в модель потребителя газа. Погрешность моделировакия непрерывности газового потока равна .

Из-за неидеальности диодов часть общего тока протекает через все звеньяi погрешность моделирования в этом случае определяется разбросом воЛьт-амперных характеристик диодов, который достигает десятков процентов

Кроме того, в данном устройстве емкостной элемент включен между выходом звена и управляемым источником напряжения, собранным на первом и втором эмиттерных повторителях и втором кусочно-линейном преобразователе. Поскольку ток через емкость пропорционален производной от разности потенциалов на ее концах, то в этом случае, во-первых, усиливаются высокочастотные шумы активных элементоз (транзисторов) повторителей и преобразователя, а во-вторых, происходит разрызьд зависимости эквивален кой емкости от узлового потенциала в точках излома характеристргки преобразователя. Указанные причины также снижают точность моделирования.

Цель изобретения - повышение точности модел рования.

Поставленная цель достигается тем. что в устройство для моделирования двизсения газа в газопроводах, содержащее цепочку из последовательн соединенных моделей участков газопровода, при зтом каждая из моделей участков газопровода содержит функциональный преобразователь, первый накопительный конденсатор и источник постоянного напряжения, причем функ),иональный преобразователь выполнен на транзисторах, базы которых объедипены и соед1П{ены с первой обкладко тервого накопительного конденсатора своей модели и образуют токовый выход функционального преобразовагеля., который является токовым выходом модели, коллекторы транзистороз в каждой модели через соответствующие настроечные резисторы присоед1-:нены к токовому входу функциоиал;ь}{ого преобразователя, которьм является токовым вxoдo модели, введены генератор периодического напряжения, а каждая модель уггастков газопровода дополнительно содержит 310 ключ, компаратор, второй, третий и четвертый на1сопительные конденсаторы и переключатель, состоящий из двух пар неподвижных и одной пары подвгокных контактов, при этом первая пара неподвижных контактов переключа теля соединена соответственно с первой и второй обкладками первого нако пительного конденсатора, вторая пара неподвижных контактов - с источником постоянного напряжения, а пара подвижных контактов переключателя соединена с первой и второй обкладками второго накопительного конденсатора, вторая обкладка первого накопительного конденсатора через соответствующие настроечные резисторы присоединена к эмиттерам транзисторов функционального преобразователя, выход функционального преобразователя подключен к первым обкладкам третьего и четвертого накопительных конденсаторов и первому входу компаратора, второй вход которого соединен с генератором периодического напряжения, выход компаратора соединен с управляющим входом ключа, информационный вход которого подключен ко второй обкладке третьего нако пительного конденсатора, выход ключа ЗО на

соединен со второй обкладкой четвертого накопительного конденсатора и с шиной нулевого потенциала, токовьш вход первой модели участков газопровода является токовым входом устройства, вход нулевого потенциала, первой модели участков газопровода соединен с шиной нулевого потенциала.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит генератор периодического напряжения 1, источник постоянного напряжения 2, модели участков газопровода 3, соединенные последовательно, токовый вход 4 каждой последующей модели соединен с токовьм выходом 5 каждой предыдущей модели, шину второго нулевого потенциала 6, функциональный преобразователь 7 с транзисторами 8, настроечные резисторы 9 и 10, первый 11 и в.торой 12 накопительные конденсаторы, первая 13, 14 и вторая 15, 16 пары неподвижных контактов переключателя 17, пара подвижных контактов 18 19 переключателя, компаратор, 20, третий 21 и четвертый 22 накопительные конденсаторы и ключ 23.

Согласно 23 51меем квадратичную зависимость между падением напряжения на преобразователе и током, протекающим через него

(1)

UH, b,i;

и

тде Uj -.выходное напряжение модели, Ь - постоянный коэффициент.

40 Так как при любом положении

переключателя 17 цепь питания преобразователя 7 изолирована от источника постоянного напряжения 2, то входной ток I .., следующей модели

45 в точности равен разности тока I , и тока Ij-, через накопительные конденсаторы 21 и 22

(2)

сТок Х связан с напряжением U . соотношением

(3)

S , ( j)

-С

где t - время, Sg -эквивалентная инверсная емкость контура с конден2Устроиство для моделирования движения газа в газопроводах работает следующим образом. При подаче на вход модели участка газопровода 3 напряжения U от предыдущей модели или от модели компрессионной станции на первую модель через функциональный преобразователь 7 через токовьп выход протекает ток I ,4-1 Источником питания преобразователя 7 служит первый накопительньй конденсатор 11, которьм периодически подразряжается от второго накопительного конденсатора 12, когда подвижные контакты 18, 19 переключателя 17 соединены С первой парой неподвижных контактов 13 и 14 соответственно. Второй накопительный конденсатор 12 периодически заряжается от источника постоянного напряжения 2 через вторую пару неподвижных контактов 15 и 16. Возникающие изменения напряжения из-за перезаряда емкостей при достаточно большой емкости конденсаторов 11 и 12 и высокой, частоте коммутации переключателя значительно меньше порога отпирания эмиттерных переходов транзисторов 8 функционального преобразователя, чем в прототипе и его работу не влияют.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ГАЗА В ГАЗОПРОВОДАХ, содержащее цепочку из последовательно соединенных моделей участков газопровода, при этом каждая из моделей участков га:зопровода содержит функциональный преобразователь, первый накопительный конденсатор и источник постоянного напряжения, причем функциональный преобразователь выполнен на транзисторах, базы которых объединены и соединены с первой обкладкой первого накопительного конденсатора своей модели и образуют токовый выход функционального преобразователя, который является токовым выходом модели, коллекторы транзисторов в каждой модели через, соответствующие настроечные резисторы присоединены к токовому входу функционального преобразователя, который является токовьм входом модели, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены генератор периодического напряжения, а каждая модель участков газопровода дополнительно содержит ключ, компаратор, второй, третий и четвертый накопительные конденсаторы и переключатель, состоявши из двух пар неподвижных и одной пары подвижных контактов, при этом первая пара неподвижных контактов переключателя соединена соответственно с первой и второй обкладками первого накопительного конденсатора, вторая пара неподвижных контактов - с источником постоянного напряжения, а пара подвиясных контактов переключателя соединена с первой и второй обкладками BTojJoro накопительного конденсатор а, вторая обкладка первого накопительного конденсатора через соответствующие настроечные резисторы присоединена к эмиттерам транзисторов функционального преобразователя,выход функционального преобразователя подключен к первым обкладкам третьего и четвертого накопительных конденсаторов и первому входу компаратора, второй вход которого соединен с генератором периодического напряжения, выкод .компаратора соединен с управляющим входом ключа, информационный вход . которого подключен ко второй обкладке третьего накопительного конденсатора, выход ключа соединен со второй обкладкой четвертого накопительного конденсатора и шиной нулевого потенциала, токовый вход первой модели участков газопровода является токовым входом устройства, вход нулевого потенциала первой модели участков газопровода соединен с шиной нулевого потенциала.