Устройство для программного регулирования температуры инерционных объектов в установках газодинамического нагрева Советский патент 1985 года по МПК G05D23/19 

1 Изобретение относится к средства автоматического управления параметр ми инерционн1-:х объектов в установка газодинамического нагрева и может быть использовано для регулирования параметров инерционных объектов в установках, в которых нагревание промежуточной среды, участвующей в теплообмене, и йз.eлIiя производится с одного уровня температуры (например, окружающего установку воздуха) Цель изобретения - повышение точ ности регулирования и обеспечение равномерного температурного поля по всей поверхности изделия во всех режимах работы, в том числе в режимах стабилиз ации температуры и охла дения изделия. На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства Устройство для программного регу лирования температуры инерционных объектов в установках газодинамичес кого нагрева содержит задатчик 1 перепада температуры между объектом и теплоносителем, состоящий из источника питающего напряжения 2, третьего и четвертого переключающих контактов 3 и 4 реле 5 задатчика температуры 6 и переменного резисто ра 7, подвижный контакт которого подключен к одному из входов сумматора 8j второй вход которого подклю чен к датчику 9 перепада температуры меж;ту объектом и теплоносителем состоящему из двух дифференциально соединенных датчиков 10 и 11 температуры, измеряющих температуру объекта (изделия) и теплоносителя, выход сумматора 8 подключен к первому усилителю 12, выход, которого, через второй переключающий контакт 13 реле задатчика температуры и встречно-параллельно включенные дио ды 14 и 15 подключен к второму входу вычитателя 16, задатчик 6 температуры выполнен в виде замыкающих контактов 17 по количеству прямолинейных участков кусочно-линейного напряжения, включенных параллельно и подключенных к источнику питания iS через реле 5, снабженное переключающими контактами, аналоговый выход задатчика температуры подключен к одному из входов элемента сравнения 19, второй вход которого иодктаочен к выходу датчика 20 темпе ГЯтуры, а выход э гемента сравнения 52 19 через второй усилитель 21 подключен к первому входу вычитателя 16, к выходу которого через первый переключающий контакт 22 реле 5 задатчика температуры 6 подключены исполнительный механизм 23 охлаждения и последовательно соединенные регулятор 24, дополнительный сумматор 25, усилип-ель мощности 26, двигатель роторного нагревателя 27 с датчиком скорости 28 на его валу, роторный нагреватель 29, причем ко второму входу дополнительного сумматора через контакт 30 датчика скорости двигателя роторного нагревателя подключен источник 31 постоянного сигнала. Устройство работает следуклцим образом. При росте напряжения, выдаваемого задатчиком температуры 6, на выходе элемента 19 сравнения появляется сигнал рассогласования, который усиливается в усилителе 21 и поступает на первый вход вычитателя 16. На второй вход вычитателя 16 должен поступить усиленный в усилителе 12 сигнал ошибки, образующийся в сумматоре 8 от суммирования сигналов дифференциального датчика 9 и задатчика 1 перепада температуры. Если перепад температуры меньше значения уставки задатчика 1 перепада температуры по модулю (при нагреве температура теплоносителя больше температуры изделия и перепад температуры - положительная величина, а при охлаждении - температура тепдоносителя меньше температуры изделия и перепад температуры - отрицательная велигтина), то сигнал, образующийся в сумматоре 8,не проходит на второй вход вычитателя 16 из-за того, что отрицательный сигнал не пропускает пргмо включенный диод 14 (переключающий элемент 13 задатчика температуры 6 находится в положении, как изображено на чертеже). На регулятор 24 проходит сигнал, ycиJreнный в усилителе 21, пропорциональньй рассогласованию напряжения задатчика 6 температуры и сигнала датчика 20 температуры. Нагрев производится с интенсивностью, пропорциональной величине Uj,-Uo , где Up -сигнал задатчика 6 температуры изделия; UQ - сигнал датчика 20 температуры изделия. Интенсивность нагрева здесь выше чем в известных устройствах на величину, пропорциональную KU, где Цц - сигнал датчика 11 температуры теплоносителя, К - коэффициент деле ния напряжения разности сигналов датчика 11 температуры теплоносител и датчика 10 температуры на изделии При такой интенсивности нагрева нет затягивания переходного процесса. Если суммарньм сигнал задатчика 1 перепада температуры и датчика 9 перепада температуры становится больше нуля, то после усиления в усилителе 8 он проходит через диод 14 и поступает на второй вход вычитателя 16. Нагрев производится уже с интенсивностью, пропорциональной величине:и ( и),- (ии - i:) - i аЧ - Uo) - ат « где и - напряжение задатчика 1 перепада температуры. Выражение можно представить в та ком виде: ими--и.) - (1.,-и„)(1 выражер{ие напоминает аналоги ную зависимость известного устройст ва для авторегулирования, если принять, что коэффициент деления напряжения двух датчиков UH - Uo где U- const, т.е. в предлагаемо устройстве для программного регулирования температуры инерционных объ ектов в установках газодинамического нагрева К - величина переменная и резко возрастает при увеличении сигнала датчика 10 температуры тепл носителя по сравнению с сигналом датчика 1 температуры изделия, зависит от инерционности теплоносителя и изделия. Это свойство К позволяет уменьшить перерегулирование установления заданного перепада температуры, что повышает точность регулирования. Так, при нагреве температура теп лоносителя повьш1ается быстрее температуры изделия, поскольку инерцио ность первого меньше второго, разность сигналов Ui( - Uo увеличивается, увеличивается по величине и коэффициент К, вследствие чего нагрев притормаживается. Величина и„ - UQ не увеличивается, а имеет тенденцию к снижению. Уменьшается величина перерегулирования переходного процесса установления заданного перепада температуры. Но чем меньше это перерегулирование, тем вьш1е точность регулирования температуры изделия. При уменьшении напряжения, выдаваемого задатчиком температуры 6, сигналы датчика и задатчика температуры изделия - положительной полярности, производится принудительное охлаждение. В начальньй период пе,реходного процесса из-за большей инерционности нагрева изделия DO и и разность (U - U) - величина отрицательн ая. С течением времени она еще более уменьшается. И если |и - UQJ i , охлаждение производится с интенсивностью и - j и - и, j . Положительньй сигнал после сумматора 8 и усилителя 12 не проходит на вычитатель через обратно включенный диод 15. Затягивания переходного процесса не наблюдается. При условии и,|- UQ + и О, возможном, когда . - UQJ интенсивность охлаждения будет пропорциональна|и- - al- - Uo)(1 -Trf5y-)i | l-UoI-К1иц - Uo|, где к 1 Uo - UH Чем Uj, UQ , тем коэффициент К больше и интенсивность охлаждения уменьшается. Величина UH - UQ более не уменьшается, не увеличивается и перерегулирование установления заданного перепада температуры. Точность регулирования температуры изделия повьшается. При равенстве и„ - UQ + + ди| нулю корректирующий контур отключается. Охлаждение будет происходить в зависимости от рассогласования ( - U(,) ив соответствии с алгоритмом управления исполнительного механизма охлаждения 23, включающего в себя кроме инвертора и собственно исполнительного устройства регулятор.

Поскольку включен исполнительный механизм охлаждения 23, а двигатель 27 роторного нагревателя 17 вьжлючен из замкнутой системы регулирования, то перемешивание, теплоносителя казалось бы отсутствует. Но наличие дополнительного сумматора 25 и источника постоянного сигнала 31, который подключается контактом датчика скорости 16 двигателя роторйзго нагревателя, обеспечивает небольшую нагрузку на .двигатель ротор КСГо нагревателя, а следовательно ь е ргмешйвание теплоносителя и S режиме принудительного охлажКоммутация выходных цепей элемен тов 12 и 16 и изменение полярности источника питающего напряжения 2 переменного резистора 7 задатчика 1 перепада температуры устройства производится контактами 3 и 4 реле задатчика температуры 6.

Использование предложенного устройства позволит полностью исключить брак из-за отклонения температурных режимов в процессах, полимеризации{ снизить расход электроэнергии за счет оптимального управления на 5%;

повысить физико-механические свойства на 30% за счет стабильности повто ряемости режимов.

ш

у

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАМ гаОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ИНЕРЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ В УСТАНОВКАХ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО НАГРЕВА, содержащее задатчик перепада температуры между объектом и теплоносителем, состоящий из источника питающего напряжения и переменного резистора, подвижньй контакт которого подключен к одному из входов сумматора, второй вход которого подключен к датчику перепада температуры между объектом и теплоносителем, а выход сумматора - к входу первого усилителя, задатчик температуры, выполненный в виде замыкающих контактов по количеству прямолинейных участков .кусочно-линейного напряжения аналогового выхода, включенных параллельно и подключенных к источнику питания через реле, снабженное переключающими контактами, а аналоговый выход задатчика температуры подключен к одному из входов элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика температуры, а выход через второй усилитель к первому входу вычитателя, к выходу которого через первьи переключающий контакт реле задатчга а температуры подключены исполнительный механизм охлаждения и последовательно соединенные регулятор, усилитель мощности, двигатель роторного нагревателя с датчиком скорости на его валу, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования и обеспечения равномерного температурного поля по всей поверхности изделия во всех режимах работы, в том числе в режимах стабилизации температуры и охлаждения изделия, оно снабжено дополнительным сумматором, источником постоянного сигнала, двумя диодами, причем выход первого усилителя подключен к второму входу вьп1итателя через последовательный второй- переключающий контакт реле задатчика температуры, &ш и встречно-параллельно включенные , третий и четйертый переключшощие контакты реле задатчика температуры включены соответственно меноду крайними выводами переменного резистора и выводами источника питающего напряжения задатчика перепада температуры, а дополнительный сумматор включен между выходом регулятора и усилителем мощности, причем к другоь1у входу дополнительного сумматора подключен через контакт датчика скорости двигателя роторного нагревателя источник постоянного сигнала.