Система для измерения скорости движения и расхода целлюлозной массы в гидропотоке Советский патент 1991 года по МПК D21F1/06 

Изобретение относится к способам контроля и регулирования расхода целлюлозной массы в гидропогоке и может быть использовано в автоматизированных системах управления технологических процессов при производстве картона или бумаги.

Цель изобретения - повышение надежности и достоверности результатов.

На фиг.1 представлена блок-схема системы для измерения скорости и расхода целлюлозной массы в гидропотоке, на фиг 2 - временная диаграмма работы системы.

Система измерения скорости движения и расхода целлюлозной массы в гидропотоке содержит два датчика 1 и 2 (например, высокочастотных емкостных), расположенных вдоль трубопровода 3 (например, напорный трубопровод подачи целлюлозной массы). Датчики подключены к двухканаль- ному коммутатору 4 (например, герконный), выход которого соединен с входом консистометра 5 (например, высокочастотного диэлектрического, измеряющего массовую концентрацию) с цифровым выходом, спек- троанализатор 6, многоканальный коммутатор 7 (например, каскадное соединение демультиплексоров), сигнальный вход которого соединен с выходом консистометра 5, блок 8 (перепрограммируемое запоминающее устройство) определения допуска сигнала поиска зоны контроля, блок 9 определения границ этой зоны (цифровая

О

оо

О 00

00

схема сложения-вычитания), арифметико- логическое устройство 10 (на базе микросхемы К155ИПЗ), блок 11 вычисления скорости и расхода массы, блок 12 сравнения сигналов, блок 13 памяти, блок 14 совпадения сигналов, счетчик 15 и блок 16 управпения.

Блок 11 вычисления скорости и расхода состоит из регистра 17, арифметического устройства 18м индикатора 19.

Блок 16 управления выполнен в виде двух компараторов 20, 21, двух триггеров 22,23, двух формирователей 24,25 сигналов и логических элементов ИЛИ 26 и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 27,

Блок 12 сравнения сигналов выполнен в виде двух компараторов 28 и 29.

Блок 14 совпадения сигналов содержит логический элемент 1/1 30 и два формирователя 31, 32 импульсов.

Блок 13 памяти выполнен на базе двух регистров 33 и 34.

Коммутатор 7 представляет собой многоканальный коммутатор цифровых сигналов, имеющий сигнальный вход, четыре выхода и четыре управляющих входа. Этот коммутатор может быть выполнен на основе цифровых ключей КМОП логики (микросхемы серии 176 КТ1 как вариант).

Система работает следующим образом.

Начальный момент каждого цикла измерения определяется по команде сброса в нулевое положение счетчика 15 импульсов и триггера 22, эта же команда подается на формирователи 24, 25. До прихода этой команды датчик 2 был подключен через двух- канальный коммутатор4 к консистометру 5, который через многоканальный коммутатор 7 был связан со спекором б и блоком сравнения 12.

По поступлению команды сброса показания счетчика 15 обнуляются, триггер 21 управляет коммутатором 7, который отключает от консистометра 5 блок 12 сравнения, а формирователи 24, 25 вырабатывают одиночные импульсы фиксированной длительности ( Дт.ф1, Д1ф2), причем А г.ф1 1/2 А т.ф2. Образующийся результирующий сигнал с выхода логической схемы ИЛИ 26, контролирующей выходы формирователей, управляет коммутатором 4, который отключает датчик 2 и подключает датчик 1 к консистометру 5, а также управляет коммутатором 7, который отключает от консистометр : 5 спекор б. Непосредственно сигнал формирователя 24 управляет через второй вход коммутатором 7, который подключает консистометр 5 к регистру 33 блока 13 памяти. В результате сигнал, пропорциональный текущему значению консистенции гидросмеси, определяемой в сечении трубопровода 3, запоминается в регистре 33.

По истечению времени ц Агфч коммутатор 7 отключает регистр 33 от консистометра 5, и формируется импульс на выходе логического элемента 27 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, контролирующему выходы формирователей 24 и 25, идущие на управление ком0 мутатором 7, который подключает к консистометру 5 регистр 34 блока памяти 13. Одновременно логический элемент 27 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ дает разрешение на работу устройства 10. В регистре 34 проис5 ходит запоминание сигнала, пропорционального консистенции гидросмеси в сечении трубопровода 3. Арифметико-логическое устройство 10 осуществляет контроль содержимого регистров 33, 34 и при их

0 близости (разность меньше фиксированного значения), что говорит о низкочастотном характере изменения консистенции, выдает команду сброса и начала нового цикла измерений.

5Если устройство 10 фиксирует значительную разность содержимого регистров 23, 34, то цикл измерения продолжается и по истечению времени т,2 А1фа происходит в результате исчезновения импульсов на вы0 ходах элементов ИЛИ 26 и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 27 отключение коммутатором 4 датчика 1 и подключение датчика 2 к консистометру 5 и отключение коммутатором 7 регистра 34 и подключение спекора 6 к кон5 систометру 5. В данном режиме спекор 6 производит анализ спектра изменения консистенции гидросмеси, определяя вероятностную нижнюю границу периода ее колебаний г, на основе которой блок 8 оп0 ределения допуска формирует сигнал на блок 9 определения границ зоны, пропорциональный времени допуска Atg т - Ат, где Ат- фиксированная отстройка по времени. Блок 9 определения границ зоны по

5 поступающему на него из регистра 17 блока 11 вычисления скорости и расхода значению времени АТ прохождения меченым объемом гидросмеси измерительного участка ДБ в предыдущем цикле и по значению Atg

0 определяет нижнюю ta и верхнюю tj границы зоны поиска меченого объема

55

Ъ А Т - A tg t.4 А Т + A tg

сигналы пропорциональные ta, t4 подаются соответственно на компараторы 20, 21 для сравнения с показаниями счетчика 15 времени.

Когда показания счетчика времени на выходе счетчика импульсов 15, получающего их от высокочастотного стабильного генератора (без позиции) достигают значения, пропорционального времени т,з, происходит срабатывание компаратора 20 и триггера 22, который формирует сигнал на управление коммутатором 7, который подключает блок сравнения 12 к консистометру 5. В компараторах 28 и 29 блока 12 осуществляется сравнение сигнала текущей консистенции гидросмеси в сечении трубопровода 3 и содержимого регистров 33, 34 блока 13 памяти.

В случае совпадения соответствующих сигналов компараторы воздействуют на формирователи 31, 32 блока 14 совпадения, которые вырабатывают одиночные импульсы, фиксированной длины ( Лт.фр1, Дт.фр2), причем At( 2 Дт.фр2. В случае правильной очередности срабатывания компараторов (сначала 28, затем 29, что соответствует прохождению через сечение Б меченого объема гидросмеси), логический элемент И 30, контролирующий выходы формирователей 31, 32, вырабатывает импульс, который дает разрешение на запоминание в регистре 17 блока 11 вычисления скорости и расхода показаний счетчика 15 (пропорциональны времени А Т прохождения меченым объемом измерительного участка IAB) и одновременно, являясь командой сброса, готовит новый цикл измерения. Содержимое регистра 17 в арифметическом устройстве 18 преобразуется по формулам

в показаниях (скорость и расход по сухому веществу) индикатора 19 блока 11. Здесь С - текущее значение консистенции, поступающее на арифметическое устройство 18 с консистометра 5, a S - постоянная величина (сечение трубопровода 3).

Если правильной очередности или срабатывания вообще компараторов 28, 29 не фиксируется, то по достижении счетчиком 15 значения, пропорционального t4, происходит срабатывание компаратора 21 и триггера 23, который воздействует на блок 9 определения границ зоны для поцикловой корректировки на расширение границ зоны

/:

t3,i+i t3,i- Atk

1 t4,H-1 t4,l + A tk

Таким образом, зона поиска меченого объема будет расширяться до его обнаружения, после чего происходит сброс корректировки триггером 23 по сигналу с блока 14 совпадения. До момента нового обнаружения меченого объема в регистре 17 блока 5 11 будет сохраняться неизменным сигнал, пропорциональный величине А Г для последнего обнаружения, который через устройство 18 будет выдаваться на индикатор 19 в виде значений V и q. 0Формула изобретен и я

Система для измерения скорости движения и расхода целлюлозной массы в гидропотоке, содержащая установленные на продуктопроводе датчики потока, подклю- 5 ченные через двухканальный коммутатор к консистометру, спектроанализатор, блок сравнения сигналов, блок памяти, блок совпадения сигналов, счетчик и блок управления, отличающаяся тем, что, с целью

0 повышения надежности и достоверности результатов, система дополнительно содержит многоканальный коммутатор, блок определения допуска сигналов зоны контроля, блок определения границ зоны контроля,

5 арифметико-логическое устройство и Олок вычисления скорости и расхода массы, выполненный в виде последовательно соединенных регистра, арифметического устройства и индикатора, блок управления

0 выполнен в виде двух компараторов, двух триггеров, двух формирователей сигналов и логических элементов ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, блок сравнения выполнен в виде двух компараторов, блок совпадения выпол5 нен в виде логического элемента И и двух формирователей импульсов, а блок памяти выполнен в виде регистров, выход первого из которых подключен к первым входам арифметико-логического устройства и ком0 паратора блока сравнения сигналов, а вы ход второго регистра блока памяти соединен с вторым входом ариФметико-ло- гического устройства и первым входом второго компаратора блока сравнения, каждый

5 компаратор которого связан выходом с входом индивидуального формирователя блока совпадения, выходы которых подключены к логическому элементу И, соединенному первым выходом с R-входом первого тригге0 ра блока управления и первым входом регистра блока вычисления скорости и расхода, при этом первый и второй выходы многоканального коммутатора соединены соответственно с первым и вторым регистрами

5 блока памяти, третий выход многоканального коммутатора связан с вторыми входами компараторов блока сравнения,а четвертый вход этого коммутатора подключен кспектроана- лизатору, выход которого соединен через блок определения допуска сигнала зоны

контроля с одним из входов блока определения границ зоны, два других входа которого подключены соответственно к выходу регистра блока вычисления скорости и расхода и выходу первого триггера блока управления, второй выход логического элемента И, выход арифметико-логического устройства и первый выход первого компаратора блока управления соединены с входом счетчика, входами первого и второго формирователей сигналов и R-входом второго триггера, S-вход которого связан с выходом второго компаратора, при этом выход первого формирователя блока управления подключен к второму входу многоканального коммутатора и к первым входам логических элементов ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторые входы которых соединены с выходом второго формирователя блока управления, выход логического элемента ИЛИ соединен с управляющим входом двухканаль- ного коммутатора и с первым входом многоканального коммутатора, выход логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к разрешающим входам арифметико-логического устройства и многоканаль- ного коммутатора, связанного управляющим входом с выходом второго

триггера, выход счетчика соединен с вторым входом регистра блока вычисления скорости и расхода и с первыми входами компа- ратов блока управления, подключенных вторыми входами к раздельным выходам

блока определения границ зоны, а выход консистометра соединен с одним из входов многоканального коммутатора и с вторым входом арифметического устройства блока вычисления скорости и расхода.

Система позволяет производить высокоточное, безинерционное измерение скорости подачи и расхода целлюлозной массы за счет дискретно непрерывного вероятностного (ДНВ) метода измерения, дополненного адаптивным выбором зоны поиска меченого обьема гидросмеси и возможностью блокирования процесса измерения при неинформативном характере изменения консистенции гидросмеси целлюлозной массы. Устройство включает два датчика, установленных на трубопроводе подачи гидросмеси. Сигналы с датчиков через коммутатор подаются на консистометр и далее распределяются на обработку другим коммутатором. Управление коммутаторами осуществляет блок управления по сигналам блока выбора зоны поиска. После определения меченого обьема гидросмеси происходит отсчет скорости движения целлюлозной массы и пересчет вместе с показаниями консистометра значения расхода в блоке вычисления скорости и расхода. Блоки системы работают с цифровыми сигналами различной разрядности 2 ил (Л С

Ьыходнь/е состояния элемеитз