Устройство для регулирования давления в автоклаве Советский патент 1985 года по МПК C05D11/00 

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию химико-технологических параметров, которые необходимо стабилизировать или регулировать по заданной программе при помоиш изменения потоков вещества или энергии, противоположно действующих относительно регулируемого параметра.

Известно устройство для регулирования давления газа в аппарате, состоящее из датчика давления, регулятора и регулирующего клапана, установле1шого на линии притока газа в аппарат или на линии стока газа из аппарата II,

Это устройство работает при одновременном притоке и стоке газа из аппарата. Для автоклавов подобные устройства незкономичиы, так как безвозвратно теряется большое количество газа.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для стабилизации параметра, регулируемого двумя противоположно действующими потоками вещества, содержащее датчик параметра, регулятор, задатчик параметра, сумматоры и регулирующие органы. В этом устройстве регулятор управляет через сумматоры каждым клапаном в отдельности и последовательно. Входной сигнал первого сумматора изменяется от О до 1,0 (в относительных единицах) при изменении выходного сигнала регулятора от О до 0,5. Выходной сигнал второго сумматора изменяется от О до 1,0 при изменении выходного сигнала регулятора 0,5 до 1,0. При выходном сигнале регулятора равном 0,5 оба клапана закрыты. При выходном сигнале регулятора меньшем или большем 0,5 один из клапанов находится в открытом состоянии 2.

Недостатком этого устройства с точки зрения качества регулирования параметра является то, что на одном регуляторе невозможно реализовать настройкн, оптимальные для нескольких каналов регулирования, имеющих различные характеристики.

Кроме того, в выходном сигнале регулятора отсутствует зона, где клапаны одновреMeimo закрыты. Это может привести к перерегулированию и автоколеба1шям параметра.

Цель изобретения - повыщение надежности устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее датчик давления, подключенньн выходом к первому входу первого регулятора давления последовательно сое-55 ной

диненные блок задания и первый сумматор, а также второй сумматор и исполнительные органы, снабжено блоком ограничения и вторым регулятором давления, причем выход блока задания подключен к первому входу второго сумматора и к входу блока ограничения, выход датчика давления связан с первый входом второго регулятора давления, выход блока ограниче1шя подключен к вторым входам первого и аторого сумматоров, выходы, регуляторов давления соедииень с входами соответствуюидих исполнительных органов, а вторые входы - с выходами соответствующих сумматоров.

В предлагаемом устройстве в каждом канале регулирования имеется свой регулятор, гго позволяет осуществить оптимальные настройки по этим каналам. Блок ограничения совместно с сумматорами формирует для каждого регулятора такие задания, которые позволяют получить по обе сторомы от общего сигнала задания настраиваемые по ищрине зоны, где клапаны на притоке и стоке вещества будут закрыты одновременно при попадании параметра в эти зоны.

Иа чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство представляет собой систему для управления и регулироватш давления в автоклаве. В автоклаве 1 давление измеряется дарснком 2 давления. Задание формируется блоком задания 3: Выходной сигнал датчика 2 поступает на первые входы регуляторов 4 и 5 давления, вторые входы этих регуляторов соединены с выходами соответствующих сумматоров 6 и 7, вторые входы которых связаны с блоком ограничения 8, выходы регуляторов 4 и 5 соединены с соответствугощими 1 сполнитель {ыми (клапгнами) 9 и 10, выход программного блока задания 3 соединен с первыми входами сумматоров 6 и 7 и оходом блока ограничения 8.

Клапан 9 ycTaiiOBne i иа притоке газа в автоклав и открывается при увеличении выходного сигнала регулятора 4 (исполнеы:е клапана ИЗ). Клапан 10 установло на стоке газа из автоклава и открывается при увеличении выходного сигнала регулятора 5 (исполнение клапана НЗ). Регулятор 4, осуществляющий регулирование по П или ПИ закону регулирования, выбран обратный (с увеличением разности между заданием и параметром увеличивается выходной сигнал регулятора). Регулятор 5, осуществляющий регулирование по П закону регулирования, выбран прямым (с увеличением разности между параметром и заданием увелишвается выходосуществляет односторонное ограничение входного сигнала. Уставка блока ограничения 8 выбирается из требования точности и качестсигнал регулятора). Блок ограничения 8 31 ва рег лирования давления в автоклаве. Выходной сигнал блока ограничения 8 повторяет входной сигнал, изменяющийся от нуля до величины уставки. При выходном сигнале, большем уставки, выходной сигнал блока 8 равен величине уставки. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии, когда давление в автоклаве 1 равно нулю и задание, формируемое блоком 3 равно нулю, на входы регуляторов 4 и 5 с сумматоров 6 и 7 поступают сигналы равные нулю, выходные сигналы регуляторов 4 и 5 при этом равны нулю, клапаны 9 и 10 закрыты. При появлении сигнала задания из блока 3, изменяющегося от нуля до величины уставки блока ограничения 8, выходной сигнал сумматора 6 при этом равен нулю, так как из сигнала задания блока 3 вычитается сигнал из блока ограничения 8, а выходной сигнал сумматора 7 равен сумме сигналов из блока 3 и блока 8 т.е. равен удвоенной величине сигнала задания из блока 3. Регуляторы 4 и 5 при такой величине задания из блока 3 вырабатывают выходные сигналы, равные ну лю, клапаны 9 и 10 при этом закрыты. При увеличении сигнала задания из блока 3 до величины большей, чем уставка блока ограничения 8, на регулятор 4 с сумма тора 6 поступает сигнал задания, меньший, чем сигнал задания из блока 3, на величину уставки блока ограничения 8; на регулятор 5 с сумматора 7 поступает сигнал задания, больший, чем сигнал задания из .блока 3, на величину уставки блока ограничения 8. При этом клапан 9 открывается, 35 а клапан 10 закрыт, давление в автоклаве 1 увеличивается. При давлении в автоклаве, достигшем величины большей, чем задание регулятору 4, клапан 9 закроется, клапан 10 будет еще закрыт. При давлении в авто- клаве, достигшем величины большей, чем задание регулятору 5, клапан 10 начнет открываться, клапан 9 закрыт. Таким образом, 04 когда абсолютная разность между сигналом задания из блока 3 и сигналом даггика давления 2 станет меньше величины уставки блока ограничения 8, клапаны 9 и 10 закрыты, что препятствует возникновению авто колебательного процесса при достижении равенства между давлением в автоклаве и заданием, сформированным блоком 3. Ширина зоны, внутри которой находится сигнал задания из блока 3, равна удвоенной величине уставки блока ограничения 8 и определяется точностью регулирювания давления в автоклаве. Например, давление в автоклаве изменяется по программе от нуля до 20 кгс/см, класс точности программного блока составляет 1,0; датчик давления 2 имеет верх1П1Й предел нзмерения 25 кгс/см и класс точности 1,0; регулятор 4 осуществляет регулирование с точностью 1% от верхнего предела измере Датчика давления. Относительная погрешность регулирования давления устройством составит л/ 2% от верхнего предела измерения датчика давления. Абсолютная погрешность регулирования давления в автоклаве составляет ± 0,5 кгс/см. Эта числовая величина, переведенная в унифицированный сигнал, принимается за уставку блока ограничения 8. Предлагаемое устройство может найти применение в схемах автоматизации при регулировании температуры путем нагрева и охоаждения, при регулировании рН среды добавлением соответствующих реагентов и т.д. Устройство может быть реализовано на отечественных приборах пневматической системы Старт юш на электронных приборах снстемы Каскад. Например, устройство реализуется на приборах системы Старт ; датчик 2 давления - прибор МС-П, регулятор 4 прибор ПР3.31 или ПР2-8, регулятор 5 прибор ПР2:8, сумматоры 6 и 7 - приборы ПФ1.1, блок ограничения 8 - редук-; тор РД-Ф, программный блок 3 прибор П31.23А.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В АВТОКЛАВЕ, содержа- , щее датчик давлеиия, подключенный выходов. к первому входу первого регулятора давле/Ьз СЕСОЮ311АЯ 1J RATEBTfSO1 : 1 г хкячтнА « ИБЛЙОТЕ Л ния, последовательно соединенные блок задания и первый сумматор, а также второй сумматор и исполнительные органы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит блок ограничения и второй регулятор давления, причем выход блока задания подключен к первому входу второго сумматора и к входу бяока ограничения, выход датчика давления связан с первым входом второго регулятора давления, выход блока ограничения подключен к вторым входам первого и второго сумматоров, выходы регуляторов давления соединены с входами соответствующих исполнительных органов, а вторые I входы с выходами соответствующих сумматоров . СЛ