Устройство для регулирования расхода жидкости Советский патент 1992 года по МПК G05D7/06 

t8

2,1 1.1

Jv

9.N). Коммутирующий блок 3 содержит N элементов И (10.1-10.N) и N элементов ИЛИ (11.1-11.N), Распределитель 5 выполнен в

виде N элементов ЗАПРЕТ (13.Ы 3.N). Блок 6 памяти включает в себя N элементов памяти (12.1-12.N). Зил.

Устройство содержит N отечных клапанов (1.1-1 .N), размещённых на секционированной регулирующей установке, N расходомеров (2.1-2.N), коммутирующий блок 3, пульт 4 управления, распределитель 5 сигналов, блок 6 памяти, блок 7 определения количества включенных отсечных клапанов, а в каждой секции регулирующей установки коллектор 8 и N форсунок (9.1

Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов, свя- занных с регулированием расхода жидкости, и может быть использовано в нефтехимической, пищевой, металлургической и других отраслях промышленности для стабилизации расхода регулируемой среды.

Известно устройство регулирования расхода воды в составе системы автоматического регулирования температуры смотки полосы, содержащее установку охлаждения с секциями, отсечные клапаны, вычислительный блок. Часть секций снабжена регулирующими клапанами, а вычислительный блок определяет число секций, которые должны быть открыты для подачи необходимого количества воды на полосу при перемещении ее по установке охлаждения. Эти секции открывают с помощью отсечных клапанов. Если заданное необходимое количество воды изменяется, изменяют расход воды в некоторых секциях с помощью регулирующих клапанов.

Недостатком устройства является невысокая точность регулирования расхода воды, связанная с мягкостью расходной характеристики секций установки охлаждения. В устройстве-не предусмотрены средства, позволяющие учитывать уменьшение расхода воды через каждую секцию при увеличении числа открытых секций. Поэтому при открытых секциях, рассчитанных вычислительным блоком, не обеспечивается общий расход воды, необходимый для охлаждения полосы до заданной температуры смотки (т. е. до температуры полосы перед смоткой ее в рулон посде охлаждения), что приводит к недоохлаждению полосы и не обеспечивает необходимого режима охлаждения полосы. Кроме того, использование наряду с отсечными клапанами менее надежных регулирующих клапанов и необходимость в сложной системе управления регулирующими клапанами снижает надежность устройства.

Целью изобретения является повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирования расхода жидкости, содержащее установленные последо- вательно в каждом из параллельных трубопроводов, подключенных к коллектору, расходомер и отсечной клапан, а также блок определения количества включенных отсечных клапанов, дополнительно содержит последовательно соединенные пульт

управления и распределитель сигналов, а также блок памяти и коммутирующий блок,, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам отсечных клапанов, первые входы - к соответствующим

выходам блока определения количества включенных отсечных клапанов, вторые входы - к соответствующим выходам пульта управления, а третьи входы - к соответствующим управляющим входам устройства, выходы расходомеров соединены с соответствующими информационными входами блока.памяти, управляющие входы которого подключены к соответствующим выходам распределителя сигналов, а выход

Сброс - к входу Сброс устройства, один вход блока .определения количества включенных отсечных клапанов связан с информационным входом устройства, а другие входы - с соответствующими выходами блока памяти.

Сущность изобретения заключается в

том, что определение числа включаемых

секций производится в блоке определения

. количества включенных отсечных клапанов

по величинам расходов через секции, предварительно измеренным и запомненным в блоке памяти с помощью пульта управления и распределителя сигналов. Регулирование расхода производится за счет управления

отсечными клапанами секций по выходным сигналам блока определения количества включенных отсечных клапанов через коммутирующий блок, поэтому повышается точность регулирования.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 -схема распределителя сигналов; на фиг. 3 - блок-схема алгоритма работы блока определения количества включенных отсечных клапанов.

Устройство содержит секционированную регулирующую установку (установку ох- лаждения) с отсечными клапанами 1.1,

- числу секций установки, коммутирующий блок 3, пульт 4 управления, распределитель

5 сигналов, блок б памяти, блок 7 определения количества включенных отсечных клапанов. Информационные входы блока б

соединены с выходами расходомеров 2.1, 2.2,...2.И первый управляющий вход- с входом Сброс устройства. другие управляющие входы - с выходами распределителя 5. Один из входов блока 7 соединен с информационным входом устройства, другие входы - с выходами блока 6, выходы - с первыми входами блока 3, вторые воды которого соединены с выходами пульта 4 и с входами распределителя 5, третьи входы - с управляющими входами устройства. Каждая секция установки представляет собой трубопровод, подключенный к коллектору 8 через соответствующий отсечной клапан (1.1, 1.2,... или 1.N) и снабженный, например, форсункой (9.1, 9.2,... или 9.N) для подачи охлаждающей воды на полосу и расходомером (2.1, 2.2,... или 2.N). В установках для охлаждения полосы каждую секцию снабжают также задвижкой, с помощью которой при наладке оборудования устанавливают одинаковые расходы через каждую секцию. В рабочем режиме эти задвижки участия не принимают, поэтому на схеме не показаны. Величина расхода через секцию устанавливается такой, чтобы при регулировании общего расхода охлаждающей воды изменением числа открытых секций обеспечивалось выполнение требований поточности стабилизации температуры полосы.

Коммутирующий блок 3 содержит элементы И 10.1, 10,21.0.N и элементы ИЛИ

Распределитель 5 может быть выполнен по схеме (фиг. 2), реализованной на элементах ЗАПРЕТ 13.1. 13.2,...13.(N - 1), прямые входы которых являются соответственно первым, вторым,...,(М - 1)-м входами распределителя, а выходы - соответствующими выходами распределителя. Инверсные входы элементов 13.1, 13.2,...13.(N - 2) соединены соответственно с прямыми входами элементов 13.2, 13.213.(N -1), а инверсный вход

элемента 13.(N - 1) является N-м входом и N-м выходом распределителя.

Блок 6 памяти содержит элементы памяти 12.1, 12.212.N, первые входы которых соединены с первым управляющим входом блока, вторые, входы - с другими

управляющими входами блока, третьи bxo- ды - с информационными входами блока. В исходном состоянии сигналы на управляющих входах устройства, подаваемые на

третьи входы блока 3, имеют нулевое значение. Эти сигналы поступают на входы элементов И 10.1, 10.2,.... 10.N и удерживают эти элементы в нулевом состоянии (с нулевыми сигналами на их выходах). На выходах.

0 пульта 4 сигналы также равны нулю. При этом входные сигналы элементов ИЛИ 11.1,

нулю и выходные сигналы этих элементов, а отсевные клапаны 1.1,1.21.N секций за5 крыты, т, е. закрыты сами секции. По сигналу Сброс (например, с пульта управления прокатного стана) в блоке б памяти стирается записанная ранее информация.

До появления полосы в установке ох0 лаждения пульт 4 последовательно, начиная с первого выхода (нижнего по схеме), выдает единичные сигналы на свои выходы. Например, включают первый, второй и т. д. выключатели пульта 4, и напряжение с ши5 ны питания поступает на его выходы. Если пульт 4 выполнен на программно- логиче- ском элементе, он запускается и через заданные промежутки времени выдает единичные выходные сигналы, начиная с

0 первого выхода. При появлении единичного сигнала на первом выходе пульта 4 появляются единичные сигналы на первом выходе распределителя 5 и выходе блока 3. По единичному сигналу блока 3 срабатывает отсеч5 ной клапан 1.1 и открывает первую секцию. Расходомер 2.1 измеряет величину расхода воды через первую секцию и выдает сигнал измеренного расхода в элемент 12.1 блока б памяти.

0 Так как на второй управляющий вход этого элемента с первого выхода распределителя 5 поступает единичный сигнал, то в элементе 12.1 памяти-записывается сигнал расходомера 1.1. При появлении единично5-го сигнала на втором выходе пульта 4 единичный сигнал появляется на втором выходе распределителя 5, а на первом выходе распределителя сигнал становится нулевым, и в элементе 12.1 блока 6 запоминается

0 значение расхода через первую се кцию. Единичный сигнал с второго выхода пульта 4 формирует единичный сигнал на выходе элемента 11.2 ИЛИ блока 3, что приводит к срабатыванию отсечного клапана 1.2 и от5 крытию второй секции.

Расходомер 2.2 измеряет расход воды через вторую секцию (при двух открытых секциях, так как первая остается открытой . из-зл единичного сигнала на первом выходе пульта 4). Измеренный расходомером 2.2

расход записывается в элемент 12.2 блока 6 памяти и запоминается аналогично описанному. Увеличение числа открытых секций до N-ой включительно, запись и запоминание значений измеренных расходов через секции в блоке 6 памяти при появлении единич- ных сигналов на последующих выходах пульта 4 происходит аналогично. После появления единичного сигнала на N-ом выходе пульта состояние элементов устройства следующее: на всех выходах пульта 4 и блока 3 сигналы равны единице, все секции открыты, на N-ом выходе распределителя 5 сигнал равен единице, на остальных выходах сигналы равны нулю, в элементах блока памяти записаны значения раеходов-через секцию при равном числе открытых секций. При возврате пульта 4 в исходное состояние выходные сигналы его, распределителя 5, элементов 11.1. - 11 .N и блока 3 принимают нулевое значение, секции закрываются, блок 6 памяти сохраняет записанные значения расходов через одну секцию, на первом выходе - значение расхода Qt при одной открытой секции, на втором - значение расхода Q2 при двух открытых секциях,...на N- ом - значение расхода QN при N открытых секциях. Эти сигналы поступают в блок 7.

Распределитель 5 работает следующим образом.

При нулевых входных сигналах равны нулю и выходные сигналы. При появлении единичного сигнала на первом входе в элементе ЗАПРЕТ 13.1 формируется единичный сигнал (выдаваемый на первый выход распределителя), так как на прямом его входе - единичный сигнал, а на инверсном - нулевой с второго входа распределителя. При появлении единичного сигнала и на втором входе распределителя первый выходной сигнал его становится нулевым, а второй- единичным, так как единичный сигнал на втором входе запирает элемент ЗАПРЕТ 13.1 и открывает элемент ЗАПРЕТ- 13.2. Когда единичный сигнал появляется на третьем входе распределителя, нулевым становится и второй выходной его сигнал, а третий выходной сигнал становится единичным, так как единичный сигнал на третьем входе запирает элемент ЗАПРЕТ 13.2 и открывает элемент ЗАПРЕТ 13.3.

Аналогично, работает распределитель при поступлении единичных сигналов и на последующие входы. Когда единичными становятся все входные сигналы, на N-ом выходе сигнал равен единице, на остальных - нулю. При исчезновении единичных сигналов на входах распределителя его выходные сигналы принимают нулевое значение: При появлении передней части полосы перед установкой охлаждения на информационный вход устройства подают сигнал, соответствующий общему расходу Q воды, необходимому для охлаждения полосы до заданной

температуры и рассчитанному в зависимости от параметров полосы.

Сигнал Qzc информационного входа ус- v тройства поступает в блок 7, который в зависимости от значений QЈ, Qi .Cte,.рассчитывает число секций, которые необходимо открыть,, чтобы обеспечить подачу на полосу необходимого количества воды. При рассчитанном числе М секций блок 7 выдает единичные сигналы на свои выходы

с первого по М-й. Блок 7 работает в соответствии с алгоритмом, представленным в виде блок-схемы.

Алгоритм содержит циклы, организуемые элементами 5-8. Промежуточная величина, называемая эталонным значением разности расходов, используется для удобства сравнения разностей расходов QЈ- Г QI г в двух последовательных циклах расчета. Расчет числа секций прекращается в текущем цикле, если текущее значение AQi станет больше предыдущего (элемент 7), а предыдущее значение I принимается за число М секций (элемент 9), открытие которых обеспечивает общий расход, наиболее близкий к заданному. На выходе блока 7 с первого по М-й выдаются единичные сигналы, на остальные выходы с (М + 1)-го по М-й - нулевые сигналы (элемент 10). Через заданный промежуток гз времени (например, через 1с) производится самозапуск алгоритма. При изменении значения заданного общего расхода изменяется и число секций, которые необходимо открыть для обеспечения нового значения общего расхода. Когда заданный расход становится равным нулю, производится обнуление выходов блока (элементы 2 и 11),

Пусть рассчитанное блоком 7 число секций равно М. Единичные сигналы с выходов

1,2,.„,М блока 7 поступают на первые входы элементов И Щ1, 10.2,..., 10.М. На вторые входы этих элементов с управляющих входов устройства поступают нулевые сигналы, поэтому выходные сигналы элементов И равны

нулю. Когда передняя часть полосы появляется в зоне первой секции, на первом управляющем входе устройства появляется единичный сигнал (например, от датчика наличия полосы, установленного в зоне первой секции), который приводит к формированию единичного выходного сигнала элемента И 10.1. Единичный сигнал этого элемента через элемент ИЛИ 11.1 поступает на отсечной клапан 1.1 и открывает его. Через

первую секцию вода поступает на полосу и охлаждает ее.

При дальнейшем перемещении полосы,

: когда передняя часть её появляется в зоне второй секции, появляется единичный сигнал (например, от датчика наличия полосы, установленного в зоне второй секции) на второМ:управляющем входе устройства, который приводит к формированию единичного выходного сигнала элемента И 10.2. Единичный сигнал этого элемента через элемент ИЛИ 11.2 поступает на отсечной клапан 1.2, который открывает вторую секцию. Вода на полосу начинает поступать и через вторую секцию. Аналогично открыва ... ются и последующие секции до М-й включительно по мере продвижения полосы по установке охлаждения. При дальнейшем пе- ремещении полосы появляются единичные сигналы и на (М + 1), (М + 2)N управляющих входах устройства (от соответствующих датчиков наличия), однако элементы И 10,(М + 1), 10.(М + 2),..., 10.N остаются в нулевом состоянии (т. е. с нулевыми выход-, ными сигналами), так как на их первые входы поступают нулевые сигналы с М + 1, М + 2,..., N выходов блока 7.

Сохраняются нулевые сигналы и на выходах элементов 11.(М + 1), 11.(М + 2),..., 11 .N. Поэтому клапаны 1 .(М + 1), 1 .(М + 2),..., 1 .N и соответствующие секции остаются закрытыми. Когда полоса полностью находится в установке охлаждения, на.нее подается вода из М секции и охлаждает ее до необходимой температуры. Если в процессе охлаждения изменится величина заданного общего расхода Q-, подводимая к информационному входу устройства, то блок 7 пересчитывает в соответствии с алгоритмом число секций. Пусть, например, величина Q увеличилась настолько,что число секций увеличилось на единицу, т. е. стало равно М + 1. Тогда сигнал (М + 1)-ом выходе блока 7 также принимает единичное значение, по которому элемент И Ю.(М + 1) переходит в единичное состояние. Единичный сигнал с выхода этого элемента через элемент ИЛИ 11.. (М + 1) подается на клапан 1.(М + 1). Ив дополнение к первым М открытым секциям добавляется (М + 1)-я. увеличивая общий расход подаваемого на полосу воды.

В дальнейшем, по мере ухода .задней части полосы из установки охлаждения, открытые секции последовательно закрываются, начиная с первой. Например, при уходе заднего кон ца полосы из зоны первой секции сигнал на первом управляющем входе устройства принимает нулевое значение и возвращает элемент И 10.1 в нулевое состояние. Принимает нулевое значение и выходной сигнал элемента ИЛИ 11.1, закрывая

5 клапан и следовательно, первую секцию. Аналогично закрываются остальные секции, прекращая подачу воды.

Описание управления устройством по управляющим входам дано для случая ис0 пользования его при регулировании расхода воды, подаваемой на полосу. В других случаях управление этими входами может быть иное. Например, путем одноаремен- ной Задачи в определенный момент време

5 ни единичных сигналов на все управляющие входы после того, как блоком 7 рассчитано необходимое число М секций. Или все управляющие входы могут быть подключены постоянно к источнику единичного сигнала.

0 В последнем случае управление секциями осуществляется непосредственно по выходным сигналам блока 7 расчета, так как на вторых входах элементов И 10.1. 10.2....10.. N блока 3 дежурят единичные сигналы с

5 управляющих входов устройства.

Формула изобретения Устройство для регулирования расхода жидкости, содержащее установленные по0 следовательно в каждом из параллельных трубопроводов, подключенных к коллектору, расходомер и отсечной клапан, а также блок определения количества включенных отсечных клапанов, отличающееся

5 тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит последовательно со- единенные пульт управления и распределитель сигналов, а также блок памяти и коммутирующий блок, выходы кото0 рого подключены соответственно к управляющим входам отсечных клапанов, первые входы - к соответствующим входам устройства, вторые входы - к соответствующим выходам пульта управления, а третьи

5 входы - к соответствующим выходам блока определения количества включенных отсечных клапанов, выходы расходомеров соединены с соответствующими информационными входами блока памяти, управля0 ющие входы которого подключены к соответствующим выходам распределителя сигналов, а вход Сброс - к входу Сброс устройства, один вход блока определения количества включенных отсечных клапанов

5 связан е информационным входом устройства, а другие входы - с соответствующими выходами блока памяти.