Устройство для регулирования соотношения газов в смеси Советский патент 1984 года по МПК G05D11/13 

изобретение относится к области регулирования, а именно к системам урегулирования неэлектрических величин, в частности, к регулированию со отношения компонентов в газовых смесях, и может найти применение на металлургических заводах при автоматизации газосмесительных станций, на которых готовится топливо для нагревательных и термических печей. Известна система управления работой газосмесительных станций, содержащая измерители и регуляторы давления смеси и перепадов на спаренных заслонках. Критерием достижения зада ного соотношения является достижение заданного соотношения перепадов на спаренных заслонках 11. Недостатком системы является неконтролируемая погрешность при приготовлении смеси, возникакяцая из-за нарушения геометрического подобия проходных сечений спаренных заслонок при их повороте. Известна система, содержащая расходомеры смешиваемых газов, подключенные к устройству вычисления теплоты сгорания смеси, выходной сигнал которого поступает на регулятор, где сранивается с сигналом задатчика t. 3 Недостатком такой системы является то, что она может успешно работать только при смешивании чистых газов, имеющих стабильную или мало меняющуюся теплоту сгорания. Поддерживая заданное соотношение смешиваемых газов, система не обеспечивает поддержание заданной теплоты сгорания смеси. Если же в качестве одного из компонентов будет поступать смесь с переменным соотношением ранее смешанных газов, то показания соответствующего расходомера будут иметь переменную погрешность, и отклонения теплоты сгорания могут недопустимо возрасти. При этом никаких сообщений о возникшей погрешности не поступит. Описанная ситуация возникает, когда на газосмесительных станциях смешивают природный газ с коксодоменной смесью, полученной раньше на другой станции. Системы автоматики на таких станциях, оказавшихся включенными последовательно, идентичны, и работают совершенно независимо. Каждое нарушение в работе первой станции, связанное с недостатком одного из смешиваемых газов, или преднамеренное измене151 ние заданного соотношения обслуживающим персоналом ведет к нарушению в работе второй станции. На ней возникает неконтролируемая погрешность в приготовлении топлива, что отрицательно сказьшается на работе печей и всего передела в целом. Целью изобретения является повышение точности устройства, обеспечивающего приготовление топлива на второй газосмесительной станции вне зависимости от режима и точности работы первой. Эта цель достигается тем, что в устройстве для регулирования соотношения газов в смеси, содержащем датчики расхода, установленные соответственно на потоках первого, второго и третьего газов, блок вычисления теплоты сгорания первой смеси, первый вход которого связан с выходом первого датчика расхода, второй вход - с выходом второго датчика расхода, а выход - с первым входом первого регулятора расхода, подключенного вторым входом к выходу первого задатчика расхода, а выходом к входу первого, исполнительного механизма, установленного на потоке второго газа, блок вычисления теплоты сгорания второй смеси, выход которого соединен с первым входом второго регулятора расхода, подключенного вторьпу входом к выходу второго задатчика расхода, а выходом - к входу второго исполнительного механизма, установленного на потоке третьего газа, дополнительно введены последовательно соединенные первый сумматор, блок умножения, первый делитель и второй сумматор, а также последовательно соединенные третий сумматор и второй делиггель, причем выходы первого и второго датчиков расхода подключены к соответствующим входам первого сумматора, выход которого связан с первым входом третьего сумматора, подключенного вторым входом к выходу третьего датчика расхода и к второму входу второго сумматора, выход второго делителя соединен с первым входом блока вычисления теплоты сгорания второй смеси, второй вход которого связан с выходом второго сумматора, выход блока вычисления теплоты сгорания первой смеси подключен к второму входу блока умножения. 3. .1 На чертеже представлена схема устройства для регулирования соотно.шения газов в смеси. Устройство содержит первый, второй и третий датчики 1-3 расхода, ,первь1й, третий и второй сумматоры 4-6, блок 7 умножения, делители 8 и 9, блоки вычисления теплоты сгорания .первой 10 и второй 11 смеси, первый и второй регуляторы 12 и 13 расхода, первый и второй задатчики 14 и 15 расхода, первый и второй исполнитель ные механизмы 16 и 17. Устройство работает следующим образом. На первой газосмесительной станции смешиваются чистые газы: газ 1 и газ 2. Теплота сгорания и плотност каждого из них достаточно стабильны, поэтому теплоту сгорания смеси 1 мож но с высокой точностью вычислить по измеренным расходам газов Q -ai§i±aii2.±uii5i. 4..1 где о и О, - теплота сгорания газа 1 и 2 соответственно; Cf, и GI - расход газа 1 и газа 2 соответственно. ; Из выражения (1) следует, что ес ли с:,и а достаточно стабильны, то 9ст зависит только от соотношения см шиваемых газов, т.е.. Чсм.Дё) Вычисляется с, следующим образо Расход газа 2 измеряется вторым датчиком 2 расхода. Сигнал, пропорциональный г, с выхода этого датч ка поступает на один вход блока 10 вычисления теплоты сгорания первой смеси. Расход газа 1 измеряется пер вым датчиком 1 расхода. Сигнал, про порциональный Q , с выхода этого датчика поступает на другой вход бл ка 10. На выходе блока 10 образуется си нал, пропорциональный вычисленной теплоте сгорания смеси 1, при этом шкапа блока 10 равномерная в единиц теплоты сгорания. С выхода блока Ю сигнал о вычис ленном значении поступает на первый вход первого регулятора 12 расхода. 54 в котором сравнивается с сигналом о заданном значении c( первого заатчика 14 расхода. При отклонении вычисленного значения С, от заданного регулятора 12 изменяет расход газа 2. Если на расходы газов наложены ограничения, то регулятор 12 не сможет справиться со своей задачей. Фактическое значение , будет равно вычисленному, ноне равно заданному, . оно будет переменно и зависимо от нагрузки первой газосмесительной станции и установленных ограничений по расходам газов 1 и 2. Плотность первой смеси также будет отличаться от заданной. Кроме того, , она изменяется при каждом изменении заданного значения Поэтому теплота сгорания смеси 2 рассчитываетбя с помощью зависимости с.41б1±Д 14 1ГМ С1 ) где о,,и GS - теплота сгорания и расход газа 3 соответственно. Разделив числитель и знаменатель на Q-t, , получаем аз1-дснД( .д. смгса()/4 Само вьтисление вьшолняется следующим образом. Сигнал, пропорциональный расходу смеси 1 - сумме расходов ( Cf + Gt ) образуется на выходах первого сумматора 4, на выходе сумматора 5 образуется сигнал, пропорциональный сум.ме расходов трех газов, т.е. расходу Смеси 2 GoMj()-G3 Этот сигнал, пройдя второй делитель 9j уменьшается в раз и соответствует знаменателю выражения (3). Получение сигнала, пропорциональ;ного произведению сн4 ( + Qi ) происходит следующим образом. С выхода блока 10 вычисления теплоты сгорания первой смеси сигнал, пропорциональный рассчитанному значению q,cM,, поступает на первый вход блока 7 умножения. На его второй вход поступает сигнал, пропорциональный сумме ( Q.+ QJ ) . Сигнал, гфопорциональный произведению 4wi ( йд + Q-Z ), с выхода блока 7 поступает на вход первого делителя 8, которьй уменьшает его в раз, образовав на своем выходе сигнал пропорциональный второму слагаемому числителя зависимости (3). С выхода делителя 8 сигнал поступает на первый вход второго сумматора 6, где складывается с поступающим на второй вход сигналом, пропорциональным Qa . На вьрсоде сумматора 6 образуется сигнал, пропорциональный числителю зависимости (3). Вычисление сигнала, пропорциональ- ного сь, выполняется блоком 11 вычисления теплоты сгорания второй смеси, на второй вход которого поступа/О. - Газ 1 11 5 выхода сумматора ет сигнал 6. Блок 11 подключен к регулятору 13 расхода, на второй вход которого поступает сигнал с выхода второго задатчика 15 расхода. Регулятор 13, действуя на расход газа 3, обеспечивает равенство заданного и фактического значений Qp при всех изменениях . . Таким образом, вне зависимости от режима и точности работы первой газосмесительной станции на работающей совместно с ней второй газосмеситель ной станции обеспечивается высокая точность приготовления топлива для печей и других тепловых агрегатов металлургического завода.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СООТНОТЕНИЯ ГАЗОВ В СМЕСИ, содержащее датчики расхода, установленные соответственно на потоках первого, второго и третьего газов, блок вычисления теплоты сгорания первой смеси, первый выход которого связан с выходом первого датчика расхода, второй вход - с выходом второго датчика расхода, a выход - с первым входом первого регулятора расхода, подключенного вторым входом к выходу первого задатчика расхода, & выходом - к входу первого исполнительного механизма, установленного на потоке второго газа, блок вычисления теплоты . сгорания второй смеси, выход которо-: го соединен с первым входом второго регулятора расходы, подключенного вторым входом к выходу второго задатчика расхода, a выходом - к входу второго исполнительного механизма, установленного на потоке третьего газа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит последовательно соединенные первый сумматор, блок умножения, первый делитель и второй сумматор, a также последовательно соединенные третий сумматор и второй (Л делитель, причем выходы первого и второго датчиков расхода подключены к соответствующим входам первого сумматора, выход которого связан с первым входом третьего сумматора, подключенного зторым входом к выходу третьего датчика расхода и к второму входу второго сумматора, выход второго делителя соединен с первым входом блока вычисления теплоты сгорания второй смеси, второй вход которого связан с выходом второго сумматора, выход блока вычисления теплоты сгорания первой смеси подключен к .второму входу блока умножения.