Устройство для регулирования расхода жидкости Советский патент 1986 года по МПК G05D7/06 

Изобретение относится к устройствам для регулирования расхода текущей среды, может быть использовано в различных отраслях промышленности и является усовершенствованием изобретения по основному авт. св. № 1158979.

Целью изобретения является обеспечение диагностики неисправности объекта регулирования.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства..

Устройство содержит установленные в трубопроводе расходомер 2 и исполнительный механизм 3, последовательно соединенные блок 4 задания, вычислитель 5 рассогласования, формирователь 6 управляющего сигнала и первый переключатель 7, выход которого подключен к исполнительному .механизму 3. блок 8 памяти, связанный первым входо.м с выходом формирователя 6, а выходом с вторым вхо.а,ом первого переключателя 7. последовательно соединенные компаратор 9 и селектор 10.

В устройство входят последовательно соединенные первый элемент И 11, первый формирователь 12 длительности импульсов и первый элемент ИЛИ 13, последовательно соединенные второй формирователь 14 длительности импульсов, второй элемент И 15 и второй элемент ИЛИ 16.

Устройство содержит также последовательно соединенные преобразователь 17 аналог-частота и второй переключатель 18, последовательно соединенные третий формирователь 19 длительности импульсов, третий элемент И 20, элемент 21 памяти и индикатор 22 отказов, причем выход селектора 10 подключен к второму входу второго элемента И 15 и к первому входу первого элемента И 11, второй вход которого связан с вторым входом первого элемента ИЛИ 13 и с выходом второго формирователя 14, выход первого формирователя 12 подключен к входу второго формирователя 14, к входу третьего формирователя 19 и к второму входу второго элемента ИЛИ 16, третий вход которого соединен с выходом элемента 21 и с третьим входом первого элемента ИЛИ 13, а выход- с третьи.м входом первого переключателя 7, с вторым входом второго переключателя 18 и с первым входом преобразователя 17, связанного вторым входом с выходом расходомера 2 и с третьим входом второго переключателя 18, а третьим входом - с выходом формирователя 6, четвертый вход первого элемента ИЛИ 13 соединен с вторым входом третьего элемента И 20 и с выходом компаратора 9, а выход - с вторым входом блока 8, вход компаратора 9 подключен к выходу вычислителя 5, второй вход которого связан с выходом второго переключателя 8.

Кроме того, в устройство входят последовательно соединенные индикатор 23 неисправностей, пятый элемент И 24, дополнительный элемент 25 памяти, четвертый элемент И 26 и четвертый формирователь 27 длительности импульсов, подключенный своим входом к выходу второго формирователя 4, причем второй вход пятого элемен- та 24 соединен с выходом первого элемента 21, а второй вход четвертого элемента 26 соединен с выходом компаратора 9.

В, качестве расходомера 2 могут быть использованы турбинные расходомеры и объемные счетчики типа НОРД, ТУРБО0 КВАНТ, РОТОКВАНТ, СМИТ, МЕТЕР- ФЛОУ, ЛЖУ, ШЖУ и др. с преобразователями типа ПИ-2, ПИ-2М, ПК-1 и др.

В качестве исполнительного механизма 3 может быть использован регулирующий

, расход жидкости клапан с пневматическим приводом типа ПОУ, 25С5ОНЖ или др., оснащенные преобразователем типа ЭПП и т. п. Блок 4 задания представляет собой управляемый генератор частоты, изменяющий частоту следования импульсов на своем

0 выходе в зависимости от задания расхода жидкости, которое может вводиться либо вручную, либо автоматически с ЦВМ.

В качестве блока 4 задания и вычислителя 5 рассогласования (фиг. 2) может быть использовано устройство для регулирования

расхода жидкости без трубопровода, расходомера, исполнительного механизма и формирователя управляющего сигнала, в состав которого входят генератор 28 импульсов, задатчик 29, счетчик 30, регистр 31, синхронизатор 32, элементы 33 и 34 задержки, И-НЕ 35, дешифратор 36, первый и второй преобразователи 37 и 38 и алгебраический сумматор 39. Сигналы на выходах генератора 28, задатчика 29, синхронизатора 32, первого 33 и второго 34 элементов

с задержки представлены соответственно на фиг. За-е.

Импульсы с генератора 28 с частотой следования в 2 (где п - разрядность счетчика 30) раза большей, чем максимальная частота следования импульсов с расходомера, поступают на задатчик 29, на выходе которого (при отсутствии запрещающего сигнала на втором входе) устанавливается равномерная частота следования импульсов, пропорциональная требуемому расходу жидкости через расхо.аомер. После обнуления

5 счетчика 30 импульсом с второго элемента 34 происходит его заполнение импульсами с выхода задатчика 29.

Возможны четыре случаи его заполнения. Е. первом случае (фиг. 4а) за период времени между двумя импульсами с первого элемента 33 (или с расходомера) на счетчик 30 с задгтчика 29 может поступить число импульсов .:V .VG + Лм, равное или большее Л о + , где /V o 2 - число импульсов, необходимое для заполнения всех

5 fi разрядов счетчика 30 кроме последнего знакового разряда; Лч - некоторое дополнительное количество и.мпульсов для рассматриваемого случая; М - число импульсов, необходимое для заполнения всех младших разрядов счетчика 30. Как только на все входы элемента 35 поступят логические единицы со всех младших и последнего разряда счетчика 30, поступление импульсов с выхода задатчика 29 прекращается, поскольку сигнал с выхода элемента 35, воздействуя на первый, запрещающий вход задатчика 29, запрещает появление импульсов на его выходе. В счетчике 30 до появления импульса сброса с второго элемента 34 фиксируется код, равный NO М, и в момент прихода импульса с первого элемента 33 во все блоки памяти регистра 31 запишутся логические единицы. Этот случай соответствует максимальным отрицательным значениям сигнала рассогласования. Сигнал рассогласования ограничивается на уровне максимального кода младших разрядов счетчика 30.

Во втором случае (фиг. 46) за упомянутый период времени на счетчик 30 с задатчика 29 поступает число импульсов N NO N2, меньшее jVo + М, где N - некоторое дополнительное количество импульсов для рассматриваемого случая. Запрещающий сигнал с выхода элемента 34 не выдается.

Импульс с первого элемента 33 запишет в первом знаковом блоке памяти регистра 31 логическую единицу, а в остальные блоки - состояния младших разрядов счетчика 30.

Этот случай соответствует отрицательному сигналу рассогласования без его ограничения. В пределе, когда сигнал рассогласования равен нулю, в первом знаковом и в остальных блоках памяти регистра 31 запишутся соответственно логические единица и нули.

В третьем случае (фиг. 40) за период времени между импульсами с первого элемента 33 на счетчик 30 с задатчика 29 поступает число импульсов N Nn - Л з, где - некоторое количество импульсов для рассматриваемого случая, большее М + 1. В момент прихода импульса с первого элемента 33 на второй вход блоков памяти регистра 31 на первый вход этих блоков с выхода дешифратора 36 поступит сигнал принудительной записи логических нулей. Во все блоки памяти регистра 31 записаны логические нули. Этот случай соответствует максимальным положительным значениям сигнала рассогласования. Сигнал рассогласования ограничивается на уровне обратного максимального кода младших разрядов счетчика 30.

В четвертом случае (фиг. 4г) за упомянутый период времени на счетчик 30 с задатчика 29 поступает число импульсов N yVo - N4, где N4 - некоторое количество импульсов для рассматриваемого случая, меньшее Л1 -(- 1. В момент прихода импульса с первого элемента 33 на второй вход блоков памяти регистра 31 на первом входе этих блоков отсутствует сигнал с дешифратора 36

5

5

принудительной записи логических нулей, поскольку все старшие разряды счетчика 30 находятся в состоянии логических единиц. Импульс с первого элемента 33 запишет , в первом знаковом блоке памяти регистра 31 логический нуль, а в остальные блоки - состояния младших разрядов счетчика 30. Код младших разрядов счетчика 3.0 равен обратному коду счетчИка положительного сигнала рассогласования без его ограниче0 ния. В пределе, когда сигнал рассогласования равен нулю, в первом знаковом и остальных блоках памяти регистра 31 запишутся соответственно логические нуль и единицы. Первый 37 и второй 38 преобразователи и алгебраический сумматор 39 преобразуют полученные комбинации кодов в аналоговый сигнал. При записанной в первом знаковом блоке памяти регистра 31 логической единице, отрицательном сигнале рассогласования выходной сигнал преобразо0 вателя 37 равен нулю, и на выход алгебраического сумматора 39 проходит выходной сигнал с преобразователя 38,т. е. преобразованный в аналоговый сигнал прямой код, записанный в блоках памяти регистра 31. При записанном в первом знаковом блоке памяти регистра 31 логическом нуле, поло- жительно.м сигнале рассогласования выходной сигнал преобразователя 37 равен максимальному значению выходного сигнала преобразователя 38. На выход алгебраического сумматора 39 проходит разность выходных сигналов преобразователей 38 и 37, аналоговый сигнал противоположной, чем в предыдущем случае, полярности. Разность обратного кода и максимального значения его прямого кода равно значению его прямого кода с обратным знаком. Только операция вычитания производится с аналоговыми сигналами, эквивалентными обратному коду и максимальному значению его прямого кода. При таком построении в качестве первого преобразователя 37 может быть использова0 на простая цепь из последовательно соединенных источника опорного сигнала к коммутационного элемента. Таким образом, на выходе алгебраического сумматора 39 имеется аналоговый сигнал, прямо пропорциональный сигналу рассогласования в случаях, когда не происходит его ограничения до уровня полного заполнения младших разрядов счетчика 30.

Ограничение сигнала рассогласования позволяет сократить количество необходимой для реализации предлагаемого устройства аппаратуры без ущерба для качества регулирования, поскольку для режимов регулирования, близких к установившемуся, ограничение может быть выбрано таким, 5 чтобы сигнал на выходе алгебраического сумматора 39 менялся линейно в зависимости от входных кодов преобразователей 37 и 38, а сигналы рассогласования, превыщаю0

5

0

щие выбранный ограничивающий уровень, возникают лишь во время больших переходных процессов, что происходит обычно при включении устройства, а это время относительно мало по сравнению с полным временем работы.

В установившемся режиме частота следования импульсов с задатчика 29, деленная на 2, должна быть равна частоте следования импульсов с расходомера, в последнем и остальных разрядах регистра 31 записаны либо логические единица и нули, либо логические нули и единицы, алгебраическая сумма аналоговых сигналов в этом случае равна нулю.

Точность сравнения задания и отработки определяется разрядностью счетчика 30. При использовании в устройстве элементов с высоким быстродействием эта разрядность может быть выбрана весьма большой, т. е. достигается высокая точность сравнения. Поскольку для сравнения используются цифровые логические элементы, точность и стабильность сравнения соответствует характеристике цифрового устройства.

Формирователем 6 управляюшего сигнала может служить интегратор, постоянная интегрированная которого может быть су- ш,ественно уменьшена путем параллельного подключения к основно.му резистору интегратора с помощью коммутационного элемента дополнительного резистора.

Схема возможного построения первого переключателя 7 представлена на фиг. 5. Переключатель состоит из логического инвертора 40 и ключей 41 и 42 на полевых транзисторах, собранных в одном корпусе. На вторые свободные аналоговые входы ключей 41 и 42 поступают соответственно сигналы с выходов блока 8 и формирователя 6, вход логического инвертора 40 и первый вход ключа 42 соединены с выходом второго элемента 16. Выходы ключей 41 и 42 являются выходом переключателя 7. Если команда на выходе второго элемента 16 отсутствует, то ключ 41 закрыт, а сигнал с выхода формирователя 6 через открытый ключ 42 поступает на вход исполнительного механизма 3. Если на выходе второго элемента 16 появляется команда, ключ 42 закрывается, а сигнал с выхода блока 8 через открывшийся ключ 41 поступает на вход исполнительного механизма 3.

В качестве блока 8 памяти могут быть использованы циклически последовательно соединенные сумматор 43, релейный элемент 44 с двуполярным выходом, коммутационный элемент 45 и интегратор 46 (фиг. 6). Первым сигнальным входом блока 8 является второй свободный вход сумматора 43. Вторым уп- равляющи.м входом этого блока является второй управляющий вход коммутационного элемента 45, выходом - выход интегратора 46. Соединенные (фиг. 6) элементы образуют релейный астатический контур, который может работать в двух режимах: в режиме слежения за входным сигналом (ком- мутационнь 1Й элемент 45 замкнут) и в режиме запоминания входного сигнала (комму- тационный элемент 45 разомкнут).

Компаратор 9 может быть построен по схеме, приведенной на фиг. 7. Схема содержит элементы 47 и 48 - первый и второй нуль-органы, выполненные, например, на операционных усилителях, и элемент ИЛИ 49

Па вторые свободные входы нуль-органов 47 и 48 поступает сигнал с выхода вычислителя 5, на первые входы - соответственно с источником пороговых напряжений +/У„, - Un. Выход элемента 49 является выходом

j компаратора 9.

Могут быть обозначены две группы факторов, вызывающих срабатывание компаратора 9, что сигнализирует об отклонении режима работы устройства для регулирования расхода жидкости от номинального

0 значения. К первой группе относятся отказы вычислителя 5 или формирователя 6, а к второй - наличие неисправности в объекте регулирования расходом жидкости, включающего в себя трубопровод с протекающей по нему жидкостью и элементы гидравлической цепи: источник жидкости (например, резервуар) и насос-нагнетатель (не показаны), расходомер 2 и исполнительный механизм 3, фильтр и задвижки (не показаны). Отказы вычислителя 5 или формирователя 6

носят в основном характер внезапных отказов, что приводит к внезапным отказам всего устройства регулирования, если не приняты специальные меры защиты.

Неисправность объекта регулирования может иметь двойственный характер: ограниченная по времени неисправность, определяемая наличием технологической помехи, или длительная, неисчезающая неисправность, вызванная неисправностями или отказами перечисленных элементов гидравлической цепи. Примерами длительной неисправности могут служить неисправности, вызванные поломкой одной из лопастей центробежного насоса, что вызывает пульсацию потока жидкости, на которую не рассчитана работа устройства регулирования, поломка подшипника турбинного расходомера и прекращение в связи с этим выдачи им сигнала, заедание штока регулирующего клапана и т. п. Обычно наиболее характерной неисправностью является действие в объекте регулирования возникаюших в нем технолоQ гических помех, вызванных прохождением по трубопроводу и элементам гидравлической цепи газовых пузырей, мягких «пробок, мелких неотфильтрованных частиц и т. п. По этой причине вместо рассмотрения влияния неисправности объекта регулирования

5 рассмотрено влияние на работу предлагаемого устройства технологической помехи, тем более что длительно действующая технологическая помеха аналогична по деист

ВИЮ неисправностям и отказам упомянутых элементов гидравлической цепи.

При отсутствии технологической помехи и исправных вычислителе 5 и формирователе 6 выходной сигнал вычислителя 5 находится в пределах допустимой зоны ошибки поддержания расхода в любой точке рабочего диапазона. Нуль-органы 47 и 48 остаются в исходном положении и команда на выходе элемента 49 отсутствует.

При наличии технологической помехи или неисправных вычислителе 5 или формирователе 6 на выходе вычислителя 5 появляется сигнал, переводящий один из нуль- органов 47 или 48 в состояние, при котором на выходе элемента 49 вырабатывается команда, свидетельствующая о потере точности, выходе за пределы допустимой зоны ошибки поддержания расхода, задаваемой пороговыми напряжениями.

Селектор 10 может состоять из одновиб- ратора 50 и элемента И 51 (фиг. 8). При появлении команды на выходе компаратора 9 запускается од1 овибратор 50, время лтлительности импульса которого выбирается несколько большим времени действия случайных кратковременных технологических или сетевых помех. При наличии такой помехи команда на выходе элемента 51 (селектора 10) отсутствует, если команда на выходе компаратора 9 появилась по причине длительно действующей технологической помехи или неисправных вычислителе 5 или формирователе 6, команда на выходе элемента 51 появится после окончания импульса одновибратора 50.

Блок-схема преобразователя 17 аналог- частота приведена на фиг. 9. Входящие в нее первый и второй элементы И 52 и 53, реверсивный счетчик 54 импульсов, цифроанало- говый преобразователь 55 и аналого-частот- ный преобразователь 56 образуют астатический следящий контур при отсутствии команды КЗ входах первого 52 и второго 53 элементов.

Первые свободные входы первого и второго элементов 52 и 53 соединены с выходом второго элемента 16, второй свободный вход первого элемента 52 - с выходом расходомера 2, а второй свободный вход цифро- аналогового преобразователя 55 - с выходом формирователя 6. Выход аналого-час- тотного преобразователя 56 является выходом преобразователя 17. В установившемся режиме работы частоты сигналов на втором свободном входе первого элемента 52 и на выходе аналого-частотного преобразователя 56 равны друг другу. Достигнутое состояние означает равенство коэффициентов передачи объекта и преобразователя 17, имеющих общий вход, по отношению к их разным выходам. При этом статический коэффициент передачи последовательно соединенных преобразователей 55 и 56 от второго свободного входа преобразователя 55 до

0

5

0

5

0

0

5

0

5

выхода преобразователя 56 оказывается равным статическому коэффициенту передачи технологической линии регулирования расхода жидкости в составе: исполнительный механизм 3 - поток жидкости - расходомер 2, в области рабочей точки регулирования расхода, равного расходу, заданному блоком 4. Команда, воздействующая на входы первого и второго элементов 52 и 53, прекращает поступление импульсов на вход реверсивного счетчика 54, преобразователь 17 переводится в режим запоминания. Таким образом, контур является статической подстраиваемой моделью объекта регулирования.

Второй переключатель 12 может быть построен по схеме, приведенной на фиг. 10. На схеме обозначены элемент 57 - логический инвертор, соответственно первый и второй элементы И 58 и 60, элемент ИЛИ 59. Вход инвертора 57 и первый свободный вход элемента 60 соединены с выходом второго элемента 16, вторые свободные входы элементов 58 и 60 соединены соответственно с выходами преобразователя 17 и расходомера 2. Выход элемента 59 является выходом переключателя 18. Если входная команда отсутствует, то элемент 58 закрыт, а сигна,, с расходомера 2 через открытые элементы 60 и 59 поступает на вход вычислителя 5. Если появляется входная команда, то элемент 60 закрывается, а сигнал с преобразователя 17 через открывшиеся элементы 58 и 59 поступает на вход вычислителя 5.

В качестве формирователей 12, 14, 19 и 27 длительности импульсов могут быть использованы одновибраторы, в качестве элементов 21 и 25 памяти - RS-триггеры. Индикаторами отказа 22 и неисправности 23 могут служить элементы звуковой и световой сигнализации.

Входы и выходы элементов предлагаемого устройства, представленные на фиг. 5- 10, изображены так же, как и у соответствующих элементов на фиг. 1.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии технологической помехи и исправных вычислителе 5 и формирователе 6 управление расходом жидкости осуществляется исполнительным механизмом 3 в зависимости от сигнала задания расхода, поступающего с блока 4, и сигнала отработки, вырабатываемого расходомером 2 и передаваемого через переключатель 18 по сигналу с формирователя 6 через переключатель 7. Блок 8 находится в режиме слежения за выходным сигналом формирователя 6. На выходе компаратора 9 отсутствует команда, указывающая на отклонение расхода жидкости от заданного значения. Первый 12, второй 14, третий 19, четвертый 27 формирователи и элементы 21 и 25 находятся в исходном состоянии. Первый элемент 11 открыт, второй 15, третий 20, четвертый 25 и пятый 24 элементы закрыты. На выходах

первого 13 и второго 16 элементов отсутствуют соответственно команды «Память и «Перевод, что устанавливает переключатели 7 и 18 соответственно в положения, при которых сигнал с выхода формирователя 6 проходит на исполнительный механизм 3 и с расходомера 2 на второй вход вычисли- . теля 5 через переключатель 18. Преобразователь 17 находится в режиме слежения за выходными сигналами расходомера 2 и формирователя 6. Элементы 21 и 25 находятся в исходном состоянии (состояние логического нуля), индикаторы 22 и 23 не сигнализируют о наличии отказа и неисправности в работе предлагаемого устройства.

При отсутствии технологической помехи и неисправных вычислителе 5 или формирователе 6 работа устройства иллюстрируется диаграммами на фиг. П. Компаратор 9 вырабатывает команду, указывающую на отклонение расхода жидкости через трубопровод 1 от заданного значения сверх заданной допустимой зоны ошибки поддержания расхода. Эта команда поступает на третий вход первого элемента 13, на выходе которого вырабатывается команда «Память. По этой команде блок 8 переводится в режим запоминания выходного сигнала формирователя 6. Кроме того, команда с компаратора 9 открывает третий элемент 20, а также через время, равное длительности импульса TO одновибратора 50 селектора 10, появляется на его выходе и, проходя через открытый первый элемент 11, запускает первый формирователь 12. Сигнал с первого формирователя 12, поступая на второй вход первого элемента 13, удерживает команду «Память на его выходе, а поступая на второй вход второго элемента 16, вырабатывает на его выходе команду «Перевод, которая воздействует на переключатели 7 и 18 таким образом, что на исполнительный механизм 3 проходит сигнал с выхода блока 8, а на второй вход вычислителя 5 - выходной сигнал с преобразователя 17, начинающего работать с данного момента времени в режиме преобразования выходного сигнала формирователя 6 в частоту импульсов.

Таким образом, расход жидкости в трубопроводе 1 определяется положением исполнительного механизма 3, управляемого через переключатель 7 запомненным сигналом с блока 8, а вычислитель 5 и формирователь 6 находятся в режиме самопроверки, поскольку они отключены с помощью переключателей 7 и 18 от контура регулирования расхода жидкости, но подключены к преобразователю 17, коэффициент передачи которого равен статическому значению коэффициента передачи объекта регулирования в составе: исполнительный механизм 3 - трубопровод 1 с жидкостью - расходомер 2, в точке, определяемой запомненным значением управляющего расходом жидкости сигнала с блока 8.

0

5

0

0

0

5

0

5

Идет проверка исправности вычислителя 5 и формирователя 6. Поскольку преобразователь 17 является практически безынерционным устройством, то при необходимости может быть резко уменьшена постоянная времени интегрирования -формирователя 6 без ущерба для устойчивости контура регулирования. Это может быть осуществлено при воздействии команды «Перевод на второй управляющий вход формирователя 6, подключении параллельно основному резистору дополнительного резистора, режим самопроверки может проводиться форсированно за более короткое время. Длительность импульса с первого формирователя 12 выбирается несколько большей периода времени, необходимого для самопроверки исправности вычислителя 5 и формирователя 6 с помощью преобразователя 17 и переключателя 18.

В момент окончания импульса с первого формирователя 12 параллельно запускаются второй 14 и третий 19 формирователи с длительностями импульсов соответственно Т2 и тз. Поскольку в рассматривае.мом случае вычислитель 5 или формирователь 6 неисправны, команда на выходе компаратора 9 сохранится, поэтому после окончания времени длительности импульса тз с третьего формирователя 19 через открытый третий элемент 20 элемент 21 устанавливается в положение, при котором на выходах первого 13 и второго 16 элементов сохраняются соответственно команды «Память и «Перевод, а индикатор 22 сигнализирует об отказе вычислителя 5 или формирователя 6. Импульс с четвертого формирователя 27 проходит элемент 26, находящийся в открытом состоянии, и переводит эле.мент 25 в активное состояние (состояние логической единицы). Далее сигнал с второго элемента 25 на индикатор 23 не проходит, поскольку элемент 25 закрыт. Таким образом предлагаемое устройство сигнализирует только об отказе с помощью элемента 22. Длительности импульсов Тз и Т4 соответственно третьего и четвертого формирователей 19 и 27 выбираются несколько меньшими времени задержки срабатывания вычислителя 5 и компаратора 9 при выходе устройства за пределы допустимой зоны ошибки поддержания расхода. Состояние блока 8 и переключателей 7 и 18 останется без изменения. Исполнительный механизм 3 по-прежнему управляется выходным сигналом блока 8. Поскольку блок 8 переведен в режим запоминания выходного сигнала формирователя бив момент фиксации отклонения разности входных сигналов вычислителя 5 сверх установленной допустимой зоны ощибки поддержания расхода, то ошибка в поддержании расхода жидкости через трубопровод 1 определяется упомянутой зоной и может быть установлена в достаточно малых пределах. Регулирование расхода жидкости ведется с допустимыми отклонениями.

При наличии технологической помехи и исправных вычислителе 5 и формирователе 6 возможны четыре случая в зависимости от соотношения длительности технологической помехи Тл к времени селекции TO селектора 10, длительности импульсов т и т 2 первого 12 и второго 14 формирователей.

В первом случае т и селектор 10 не пропускает сигнал на свой выход. Хотя блок 8 и переводится в режим запоминания, но поскольку на выходе первого элемента 13 возникает команда «Память, предлагаемое устройство остается в исходном состоянии, потому что сигнал на выходе селектора 10 отсутствует и команды «Перевод нет. Элементы 21 и 25 находятся в исходном состоянии, индикаторы 22 и 23 не сигнализируют о наличии отказа и неисправности в работе предлагаемого устройства.

Во втором случае При этом предлагаемое устройство работает так же, как и в рассмотренном случае, когда неисправны вычислитель 5 или формирователь 6, с той разницей, что индикаторы 22 и 23 не сигнализируют об отказе в неисправности в работе предлагаемого устройства. Это происходит потому, что результат самопроверки положителен, воздействие, вы- рабатываюпхее сигнал на выходе компаратора 9, по истечении времени €о + т, исчезнет, а первый 21 и второй 25 элементы останутся в исходном состоянии.

Третий и четвертый случаи являются наиболее характерными, на которые рассчитана работа устройства. В третьем с.лучае -0+ i n To-|- Z i+ 2 иллюстрируется диаграммами на фиг. 12. Компаратор 9 также вырабатывает команду, указываюпАую на отклонение расхода жидкости через трубопровод 1 от заданного значения сверх установленной зоны ошибки поддержания расхода. Далее устройство работает так же, как и в предыдущем случае, когда неисправны вычислитель 5 или формирователь 6, до момента окончания импульса с первого формирователя 12 и запуска второго 14 и третьего 19 формирователей. В этот момент времени, поскольку вычислитель 5 и формирователь 6 исправны, а длительность импульса первого формирователя 12 выбрана такой, чтобы этого времени хватило для проверки вычислителя 5 и формирователя 6 с помощью преобразователя 17 и переключателя 18, на выходе компаратора 9 отсутствует команда, указывающая на отклонение разности входных сигналов вычислителя 5 сверх установленной зоны ощибки поддержания расхода. Поскольку третий элемент 20 закрыт, то после окончания импульса с третьего формирователя 19 элемент 21 останется в исходном состоянии. Команда «Память, устанавливающая блок 8 в режим запоми0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

нания, сохраняется на время длительности импульса Та. с второго формирователя 14. Кроме того, на упомянутое время закрывается первый элемент 1. Это необходимо для того, чтобы случайная кратковременная технологическая помеха существенно не влияла на работу устройства, чтобы при ее наличии устройство переводилось на режим самопроверки не более одного раза за время о-{- - - 2, а не при каждом появлении упомянутой помехи за счет блокировки прохождения команды с выхода селектора 10 через первый элемент 11. В момент запуска второго формирователя 14 через открывшийся второй элемент 15 снимается команда «Перевод на выходе второго элемента 16, переключатели 7 и 18 и преобразователь 17 возвращаются в исходное состояние, управление исполнительным механизмом 3 производится сигналом с формирователя 6 через переключатель 7, а на второй вход вычислителя 5 поступает сигнал с расходомера 2 через переключатель 18. Причем в связи с тем, что преобразователь 17 «следит за сиг.чалом с расходомера 2, а технологическая помеха исчезла, переключение п)оизойдет плавно и команда на выходе компаратора 9 не появится. Кроме того, в момент окончания импульса с второго формирователя 14 запускается четвертый формирователь 27 с лТлителыюстью имггульса .. Так как команда на выходе компаратора 9 отсутствует, то после окончания вре.мени длительности импульса т .( с четвертого формирователя 27 элемент 26 останется в закрытом состоянии, второй элемент 25 - в исходном состоянии, а индикатор 23 не сигнализирует о наличии технологической помехи. Таким образом, индикаторы 22 и 23 не сигнализируют об отказе и неисправности в работе предлагаемого устройства. Для рассмотренного третьего случая необходимо отметить, что время длительности импульса т ., четвертого формирователя 27 выбирается несколько меньшим времени задержки срабатывания вычислителя 5 и компаратора 9 при выходе устройства за пределы допустимой зоны ошибки поддержания расхода. Время длительности импульса т 2 с второго формирователя 14 выбирается равным нескольким длительностям импумьса с первого формирователя 12 и 1 есколько больпшм ожидаемого интервала между двумя длительно действующими технологическими помехами. Поскольку длительность имнульса а с второго формирователя 14 значительно меньше среднего времени безотказной работы вычислителя 5 и формирователя 6, то за время действия этого импульса вероятность того, что вычислитель 5 или формирователь 6 откажут, практически равна нулю. Хотя на выходах компаратора 9 и селектора 10 по окончании импульса с первого формирователя 12 и возникают сигналы, указывающие на отклонение разности входных сигналов вычислителя о сверх установленной зоны ошиоки поддержания расхода, поскольку действие технологической помехи нродолжается, нс-- правное состояние вычислителя 5 и формирователя 6 уже зафиксировано в lepsoM элементе 21.

В четвертом случае (диаграммы на фиг. 13). если длительность действия технологической помехи т „ окажется больше времени o-|-- fi-|-- fa- то рассмотренный в предыдущем случае цикл работы повторяется до момента окончания технологической помехи. Если после окончания имнульса с второго формирователя 14 сигнал на выходе селектора 10 еще сохраняется, то в момент окончания импульса т г на выходе первого элемента 1 I вновь появится перепад сигнала, запускающий первый формирователь 12. Задний фронт импульса т i с первого формирователя 12 запускает второй 14 и третий 19 формирователи, задний фронт и.м- пульса т ) с второго формирователя 14 запускает четвертый 27 формирователь. Такой последовательный запуск формирователей 12, 14, 19 и 27 происходит до тех пор, пока выходной сигнал селектора 10 не исчезнет, т. е. не исчезнет выходной сигнал компаратора 9, не исчезнет технологическая помеха. Поскольку блок 8 запоминает выходной сиг- пал с формирователя 6, действовавший в момент возршкновения технологической помехи, онп1бка регулирования расхода жидкости за время действия упомянутой помехи сведена к минимуму. В первом цикле запуска формирователей 12, 14, 9 и 27 произойдет диагностика отказа управляющей аппаратуры и неисправности объекта регу- лироващня. Поскольку вычислитель 5 и формирователь 6 исправны, элемент 21 останется в исходном состоянии, элемент 25 переводится импу;1ьсом с четвертого формирователя 27 через открытый сигналом с компаратора 9 элемент 26 в активное состояпие, элемент 24 откроется сигпало.м с выхода элемента 21 и пропустит на вход индикатора 23 сигнал. Таким образом, индикатор 22 пе сигиализиоует об стказе управляющей

аппаратуры, а индикатор 23 сигнализирует

о неисправности объекта регулирования.

При наличии технологической помехи

и неисправных вычислителе 5 или формирователе 6 гзредлагаемое устройство работает так же, как при отсутствии технологической помехи и неисправных вычислителе 5 или формирователе 6. Индикатор 22 сигнализирует об отказе управляющей аппаратуры, а индикатор 23 не сигнализирует о неисправности объекта регулирования. Вероятность совпадения перечисленных двух факторов нарушения нормальной работы устройства для регулирования расхода жидкости достаточна мала, а вероятность отказа управ- .1яющей аппаратуры заметно больще вероятности неисправности объекта регулирования, так что состояние индикаторов 22 и 23 указывает на наиболее вероятное событие. Рассмотренные варианты исчерпывают все воз.можные ситуации при нарупгении

нормальной работы устройства для регулирования расхода жидкости. После устранения причины, вызвавшей наруп1ение, обслу- живаю1ций персонал должен вернуть первый 21 и второй 25 элементы в исходное состояние.

Формула изобретения

Устройство для регулирования расхода жидкости по авт. св. N° 1158979, отличающееся тем, что, с целью обеспечения диагностики неисправности объекта регулирования, оно содержит последовательно соединенные четвертый формирователь длительности импульсов, четвертый элемент И, дополнительный элемент памяти, пятый элемент И и индикатор неисправностей, причем вход четвертого ормирователя длительности и.мпульсов подключен к выходу второго формирователя длительности импульсов, второй .зход четвертого элемента И подклю- чен к выходу компаратора, а второй вход пятого элемента И соединен с вь;ходом элемента памяти.

фи 2.2

i ll

йиаграмма сигналов на ёь/xoffa генералуора 28, S/io/fo 29, расходомера , син ронизал70ра 32, J3 uSf77opo8o J4 элементов 3odep)Kf(JL//6/C/. О

N

- импульс с 29

- импшс с лока 29jffffavt ji, Jfff7i/c6/ fffeuii/f/ j ozwec/f//fO effi Wiif/ S/roc e(/ve ffj/ ffA-offf fJ разряде j7ffc/ e oei7/7 e &HOso cve/r7Vf//rcf JG

- c/mi/ 6C с s/reffef ma .

Зременная ffuozflfffiMa запо/ ме/ч1/я 1/млу бссг с/ cve/ 7V(//fa

Фиг. 4

Nn

Nn

Вых. 9

Вш. 10 Вых. 12

Bb/;f. /4 дых. 19

Вш. 21 Зш. 7J

ПОМЯЛ7Ь

Выл. 16 Перевод

Вых. 27 дых. 25 Зш. 2

фиг. П

Изобретение относится к области автоматического управления технологическими процессами, является усовершенствованием устройства по авт. св. № 1158979, обеспечивает диагностику неисправности объекта регулирования. Устройство содержит установленные в трубопроводе 1 расходомер 2 и исполнительный механизм 3, блок 4 задания, вычислитель 5 рассогласования, формирователь 6 управляющего сигнала, первый переключатель 7, блок 8 памяти, компаратор 9, селектор 10, первый элемент И 11, первый формирователь 12 длительности импульсов, первый элемент ИЛИ 13, второй формирователь 14 длительности импульсов, второй элемент И 15, второй элемент ИЛИ 16, преобразователь 17 аналог-частота, второй переключатель 18, третий формирователь 19 длительности импульсов, третий элемент И 20, элемент 21 памяти, индикатор 22 отказов, индикатор 23 неисправностей, пятый элемент И 24, дополнительный элемент 25 памяти, четвертый элемент И 26, четвертый формирователь 27 длительности импульсов. В процессе регулирования и работе устройства могут иметь место четыре случая. 1. Отсутствие технологической помехи и исправные вычислитель 5 и формирователь 6 управляющего сигнала. 2. Отсутствие технологической помехи и неисправные вычислитель 5 и формирователь 6. 3. Наличие технологической помехи и исправные вычислитель 5 и формирователь 6. 4. Наличие технологической помехи и неисправные вычислитель 5 и формирователь 6. За счет введения в устройство дополнительного индикатора неисправностей с четвертым и пятым элементами И, дополнительным элементом памяти и четвертым формирователем длительности импульсов возможно продиаг- ностировать состояние объекта регулирования: наличие технологической помехи или неисправностей элементов гидравлической цепи, т. е. более конкретно оценить характер неисправности устройства. 13 ил. « (Л bo со а 4 оо ; 1Ч