Устройство для управления процессом приготовления трехкомпонентных газовых смесей Советский патент 1991 года по МПК G05D11/00 

Изобретение относится к управлению процессами приготовления газовых смесей в металлургической, химической, нефтеперерабатывающей и других сходных производствах, где возникает необходимость поддержания соотношения расхода газов с одновременным регулированием, стабилизацией теплотворной способности газообразного топлива и давления смеси перед сжиганием.

Цель изобретения - повышение точности регулирования теплоты сгорания газообразных смесей перед сжиганием за счет повышения точности регулирования соотношения между исходными газами.

На чертеже изображена структурная схема устройства для регулирования соотношения компонентов трехкомпонентных газовых смесей.

Устройство содержит трубопроводы 1 - 3 исходных газов и трубопровод 4 смеси, подсоединенные к смесителю 5, контур регулирования давления смеси, включающий датчик 6 давления смеси, регулятор 7 давления с задатчиком 8 и регулирующий клапан 9 на трубопроводе 1 подачи первого компонента, контур регулирования расхода второго компонента, включающий датчик 10 расхода второго компонента, первый регулятор 11 расхода и регулирующий клапан 12 на трубопроводе 2, контур регулирования

О

сл

00

ю о

расхода третьего компонента, включающий датчик 13 расхода третьего компонента, второй регулятор 14 расхода и регулирующий клапан 15 на трубопроводе 3, задатчик 16 соотношения расходов пер- вого и второго компонентов, связанный через первый блок 17 умножения с вторым входом регулятора 11 соотношения, второй блок 18 умножения, через который датчик 19 расхода первого компонента связан с вторым входом (задания) регулятора 14 расхода, и задатчик соотношения расходов первого и третьего компонентов, включающий зэдатчики 20 - 23 теплоты сгорания соответственно первого, второго и третьего компонентов и газовой смеси, сумматоры 24-27, третий блок 28 умножения и блок 29 деления,

Сумматоры 24 и 26 выходами присоединены к входу блока 29 деления. Входы сум- матора 26 присоединены к задатчику 23 теплоты сгорания смеси и задатчику 22 теплоты сгорания третьего компонента. Входы сумматора 24 присоединены непосредственно к выходу сумматора 27, входы которо- го присоединены к задатчикам 20 и 23 теплоты сгорания первого компонента, и через блок 28 умножения - к выходу сумматора 25, входы которого присоединены к задатчикам 21 и 23 теплоты сгорания второ- го компонента.

Устройство работает следующим образом.

За датчиком 8 давления устанавливается необходимое давление смешанного газа в трубопроводе 4 смеси, которое стабилизируется контуром регулирования давления за счет воздействия на расход газа, подводимого к смесителю 5 по трубопроводу 1.

Расход первого газа, подаваемого в смеситель 5, измеряется датчиком 19 расхода и в виде сигнала задания поступает на один из входов регулятора 11 соотношения через блок 17 умножения, изменяющий сигнал с датчика 19 расхода первого компонента Ki раз и являющийся задающим воздействием для регулирования расхода второго компонента. На второй вход регулятора 11 поступает сигнал с датчика 10 расхода второго компонента. Управляющий сигнал на расход второго компонента поступает на регулирующий клапан 12.

Расход первого газа, измеряемый датчиком 19 расхода, в виде сигнала также поступает на один из входов блока 18 умножения, на второй вход которого поступает сигнал от блока 29 деления, пропорциональный коэффициенту соотношения расходов между первым и третьим компонентами

К2

Рз

FT

где FI и Рз - расходы первого и третьего компонентов.

Блок 29 деления является выходным элементом в задатчике соотношения расходов первого и третьего компонентов К2.

Теплота сгорания смешиваемых газов измеряется путем отбора проб или с помощью стационарных прецизионных приборов, устанавливаемых в лабораториях газовых служб предприятий.

Измеренные значения теплоты сгорания смешиваемых газов периодически подаются по каналам связи оперативному персоналу газосмесительной станции для измерения уставок задатчиков 20. С помощью задат- чика 23 устанавливается значение теплоты сгорания смеси.

Соотношение между расходами первого и третьего компонентов вычисляется задатчиком соотношения расходов на основании выражения

v - (qc qi) + Kl(qc q2) 2(ЯЗ - qc)

где qi, Q2, Q3. QC - теплота сгорания исходных газов и смеси;

Р2 Ki - коэффициент соотношения

расходов первого и второго компонентов.

Это выражение получается из закона сохранения тепловой энергии смешиваемых газов и смеси.

Задатчик соотношения расходов работает следующим образом.

В сумматоре 27 определяется сигнал, пропорциональный разности между теплотой сгорания смеси и первого компонента, в сумматоре 25 определяется сигнал, пропорциональный разности между теплотой сгорания смеси и второго компонента. Этот сигнал, измененный в блоке 28 умножения в Ki раз, поступает на один из входов сумматора 24. где складывается с сигналом, поступающим с выхода сумматора 27. С выхода сумматора 24 сигнал поступает на блок 29, на второй вход которого поступает сигнал с сумматора 26, где определяется разность между теплотой сгорания третьего компонента и смеси .В блоке 29 деления вы- числяется коэффициент соотношения между первым и третьим компонентами.

Таким образом, сигналы, поступившие с блока 29 деления и с датчика 19 расхода первого компонента, на выходе блока 18 умножения дают сигнал, пропорциональный заданию на регулирование третьего компонента

F3-KiFi.

которое стабилизируется регулятором 14 расхода третьего компонента.

Формула изобретения Устройство для управления процессом приготовления трехкомпонентных газовых смесей, содержащее первый, второй и третий трубопроводы компонентов, смеситель и трубопровод смеси, снабженный датчиком давления смеси, подключен- ным к первому входу регулятора давления, второй вход которого соединен с задэтчи- ком давления, а выход соединен с регулирующим клапаном на первом трубопроводе, оснащенном датчиком расхода первого компонента, причем датчик расхода второго компонента через первый регулятор расхода соединен с регулирующим клапаном на втором трубопроводе, а датчик расхода третьего компонента соединен через вто- рой регулятор расхода с регулирующим клапаном на третьем трубопроводе, отличающееся тем, что, с целью повышения точности стабилизации теплоты сгорания трехкомпонентной газовой смеси, оно со- держит задатчик соотношения расходов первого и второго компонентов, первый, второй и третий блоки умножения, задат- чики теплоты сгорания первого, второго и третьего компонентов и смеси, первый, вто- рой, третий и четвертый сумматоры, а также блок деления, причем задатчик соотноше-

ния расходов первого и второго компонентов подключен к первому входу первого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика расхода первого компонента, а выход соединен с вторым входом первого регулятора расхода, задатчик теплоты сгорания первого компонента соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с зэдатчиком теплоты сгорания смеси и с первыми входами второго и третьего сумматоров, второй вход второго сумматора соединен с задатчиком теплоты сгорания второго компонента, а выход второго сумматора соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с задатчиком соотношения расходов первого и второго компонентов, а выход соединен с первым входом четвертого сумматора, вторым входом соединенного с выходом первого сумматора, выход четвертого сумматора соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, вторым входом соединенного с задатчиком теплоты сгорания третьего компонента, выход блока деления соединен с первым входом третьего блока умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика расхода первого компонента, а выход соединен с вторым входом второго регулятора расхода

Изобретение может использоваться в . металлургических, химических и других производствах,, где возникает необходимость управления расходами исходных газов при одновременной стабилизации давления и теплотворной способности газовых смесей. Цель изобретения - повышение точности стабилизации теплоты сгорания трехкомпо- нентной газовой смеси. Для этого устройство, содержащее три трубопровода, контуры управления расходом каждого исходного компонента и задатчик соотношения расходов первого и второго компонентов, дополнительно оснащено задатчиком соотношения первого и третьего компонентов, включающим три блока умножения, четыре сумматора, блок деления и задатчики теплоты сгорания каждого исходного компонента и смеси. Данное техническое решение позволяет по введенной в задатчики информации о теплотах сгорания каждого исходного компонента вычислять величину соотношения расходов первого и третьего компонентов, используемую для задания расхода третьего компонента и, таким образом, стабилизировать теплоту сгорания смеси на заданном уровне. 1 ил е

/