Способ автоматического выравнивания температур в группах регенераторов Советский патент 1992 года по МПК F25J3/00 

СО

С

Использование: может быть использовано для регулирования температур в группах регенераторов воздухоразделительных установок. Сущность изобретения: повышение качества выравнивания температур в группах регенераторов за счет переключения в них прямого потока газа на обратный при достижении температуры прямого потока газа на выходе из регенератора заданного значения, равного сумме значений двух функций, каждую из.которых формируют по заданному алгоритму микропроцессорным устройством, которое реализует закон управления при изменении теплового режима регенераторов. 2 ил.

Изобретение относится к области теплообмена и предназначено для автоматического регулирования температур в группах регенераторов.

Известен способ автоматического выравнивания температур в группах регенераторов путем переключения регенераторов по основному заданному значению температуры на холодном конце группы регенераторов, причем при совпадении по времени промежуточных значений температуры двух групп регенераторов, одну из групп переключают по промежуточному значению температуры, а другую группу переключают по основному значению температуры.

Известен также способ автоматического выравнивания температур в группах реверсивных теплообменников путем переключения теплообменников по температуре на холодном конце, в котором интервалы времени между переключениями устанавливают равным путем воздействия на тепловой или прямой потоки дутья.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ автоматического выравнивания температур в паре регенераторов, в каждой из которых по регенераторам поочередно проходят прямой охлаждаемый и обратный охлаждающий потоки газов, путем изменения времени прохождения прямых потоков газа по регенераторам при постоянном периоде.

Обеспечение автоматического выравнивания температур в паре регенераторов по известному способу основано на предположении линейности и неизменности в течение эксплуатации зависимости от времени температуры холодного конца регенератора на временном интервале от момента достижения заданного значения температуры на холодном конце регенератора до момента переключения.

XI

О

о ю о ю

Однако известный способ имеет следующий недостаток. Экспериментально установлено, что зависимость температуры холодного конца регенератора от времени на временном интервале от момента достижения заданного значения температуры на холодном конце регенератора до момента переключения нелинейна и изменяется в течение эксплуатации регенераторов. Поэтому известный способ не обеспечивает необходимого качества выравнивания температур в паре регенераторов, а также требует настройки значений температур в течение эксплуатации.

Целью предлагаемого способа является повышение качества ВМРЗВНИВЭНИЯ температур в группах регенераторов.

Указанная цэль достигается тем, что способ автоматического выравнивания температур в группах регенераторов, в каждой из которых по регенераторам поочередно проходят прямой охлаждаемый и обратный охлаждающий потоки газов, путем изменения времени прохождения прямых потоков газа по регенераторам при постоянном периоде, переключение прямого потока газа на обратный в группе регенераторов выполняют при достижении температуры прямого потока газа на выходе из регенератора заданного значения температуры, равного сумме значений двух функций, первая из которых является среднеарифметической величиной температур прямых потоков газа на выходе каждого из регенераторов группы, измеренных в моменты окончания прохождения прямого потока газа по соответствующему регенератору, предшествующие текущему моменту времени, а вторая является непрерывной периодической функцией времени, определяемой в течение периода как невозрастающая, проходящая через нуль функция, принимающая наименьшее значение на интервале времени в конце каждого из периодов, длительностью, не меньшей времени переключения прямого потока газа по регенератору на обратный поток, меньшее разности наименьшего и наибольшего значения температур прямых потоков газа на входе из регенератора, которые могут быть измерены в процессе работы группы регенераторов, причем переключение прямого потока газа на обратный в группе регенераторов выполняют в течение периода функции, соответствующего переключению данного регенератора

На фиг. 1 приведено устройство, реализующее способ автоматического выравнивания температур в группах регенераторов для трех пар регенераторов.

На фиг.2 приведены графики зависимостей от времени переменных, используемых при формировании условия переключения. Устройство, реализующее способ, содержит три пары регенераторов 1-2,3-4, 5 - 6, на входах которых установлены соответственно клапаны переключения потоков 7, 8, 9 первой - третьей пар регенераторов, регулирующие вентили расхода прямых по0 токов в пары регенераторов 10, 11, 12 и регулирующий вентиль петлевого потока газа из регенераторов 13, установленные в магистралях подачи и отбора газа. На каждом из выходов пар регенераторов установ5 лены термопреобразователи для измерения температур прямых потоков газа 14 15, 16 соединенные соответственно с измерительными преобразователями 17, 18, 19, при этом электрические выходы клапанов 7, 8, 9

0 подключены к логическому устройству управления клапанами 20, которое через регулирующее устройство 21 соединено с измерительными преобразователями 17, 18, 19. Регулирующее устройство 21 содер5 жит программный задатчик 22, блоки формирования среднеарифметического сигнала температуры 23, 24, 25, ко входам которых подключены соответственно измерительные преобразоеатэли 17, 18, 19, а вы0 ходы блоков 23, 24, °5 соединены соответственно через соавнивающие устройства 26, 27, 28 с программным задатчи- ком 22 и логическими элементами И 29, 30, 31, которые подключены к логическому уст5 ройству управления клапанами 20.

На фиг.2 приведены графики 32 - 36 зависимостей от времени переменных, используемых при формировании сигнала переключения.

0 На графике 32 изображены среднеарифметическая температура первой пары 37 и участки зависимостей от времени температур прямых потов газа на выходе из первого и второго регенераторов первой па5 ры 38 и 39, разделение моментами переключений Ai, EH, Ai1, Bi . На графике 33 изображены среднеарифметическая температура второй пары 40 и участки зависимостей от времени температур прямых

0 потоков газа на выходе из первого и второго регенераторов второй пары 41 и 42, разделенные моментами переключений второй пары А2, В2, Аа , В21. На графике 34 изображены среднеарифметическая температура

5 третьей пары регенераторов 43 и участки зависимостей от времени температур прямых потоков газа на выходе из первого и второго регенераторов третьей пары 44 и 45, разделенные моментами переключения третьей пары Аз, Вз, Аз1 Вз1. На графике

35 изображена непрерывная периодическая функция времени 46. Период функции т, функция принимает на интервале времени Atmin наименьшее значение Fmin. На графике 36 приведены заданное значение температуры 47 и участки зависимостей от времени температур прямых потоков газа 38, 39, 41, 42, 44, 45 на выходе из регенераторов,

Способ автоматического выравнивания температур в группах регенераторов, реализуется микропроцессорным устройством, которое работает по заданному алгоритму следующим образом: прямой поток газа проходит по регенераторам 1, 3, 5, а обратный поток - по реген еротэр&м 2, 4, 6.

Расходы прямых по; JKOB газа в пары регенераторов и гзсхе,:, J левого потока из регенераторов ача ..ают регулирующими вентилями i0- i. .-Ъмерительные преобразователи 17 - 1, соединенные с термопреобразователями 14 - .16 служат для формирования унифицированных сигналов температуры в диапазоне Tminy до Ттаху, причем наименьшее значение унифицированного сигнала Ттту получают при температуре газа Tmin, а наибольшее Ттаху - при температуре газа Ттах. В программном задатчике 22 формируют сигнал в виде непрерывной периодической функции времени, причем в первой части периода функции времени сигнал линейно изменяют от некоторого положительного до равного ему отрицательного значения, а во второй части периода, на интервале времени Atmin превышающем время переключения прямого потока газа по регенератору на обратный поток, устанавливают наименьшее значение сигнала, равное разности предельных значений унифицированных сигналов температуры Tmin у Ттаху. Логическое устройство 20 соединено с программным задатчиком 22 и в течение периода функции, реализуемой программным задатчиком 22, соответствующего переключению прямого потока газа по регенератору 1, формирует сигнал, поступающий на первый вход логического элемента И 29.

В блоке 23 в моменты окончания прохождения прямого потока газа по регенераторам 1 или 2, определяемые сигналом, поступающим из логического элемента И 29, в соответствующую регенератору ячейку памяти записывают текущее значение сигнала температуры прямого потока газа на выходе из регенератора, поступающее от измерительного преобразователя 17. На выходе блока 23 формируют среднеарифметическое значение сигналов температур

первой пары регенераторов в соответствии со значениями сигналов температур, хранящихся в ячейках памяти. Сигнал на выходе сравнивающего устройства 26 формируют

при достижении сигналом температуры прямого потока газа на выходе из регенератора 1. поступающим от измерительного преобразователя 17 на первый вход сравнивающего устройства 26, значения, равного

сумме сигналов, поступающих на второй и третий входы сравнивающего устройства 26 от блока 23 и программного задатчика 22 соответственно. С учетом того, что упомянутая сумма сигналов принимает наименьшее

значение, не превышающее Tminy в начале второй части периода функции времени, реализуемой программным задатчиком 22 даже при наибольшем значении сигнала от блока 23, равном Tmax y

Ттах + (Tmin . max ) Tmin

а наименьшее значение текущей температуры поступающее на первый вход сравнивающего устройства 26 равно Tminy, сигнал на выходе сравнивающего устройства 26 формируется не позднее начала второй части периода функции времени формируемой программным задатчиксм 22, за время не

меньшее времени переключения.

Сигнал с выхода сравнивающего устройства 26 через логический элемент И 29 поступает в логическое устройство 20, которое формирует сигналы управления клапанами 7. Происходит переключение прямого потока газа в регенераторе 1 на обратный поток газа, а в регенераторе 2 переключение обратного потока газа на прямой поток газа. На фиг.2 этот момент переключения

обозначен AL

В течение следующего периода функции времени, реализуемой программным задатчиком 22, производят переключение прямого потока газа в регенераторе 3 и так

далее по аналогии с переключением прямого потока газа в регенераторе 1.

Эффективность предложенного способа автоматического выравнивания в группах регенераторов заключзется по сравнению с существующими способами в том, что предложенный способ обеспечивает повышение качества выравнивания температур в группах регенераторов. Кроме

того, при реализации предлагаемого способа в сравнении с прототипом не требуется периодическая ручная подстройка заданных в прототипе значений температур в течение эксплуатации.

Формула изобретения

Способ автоматического выравнивания температур в группа регенераторов, в каждой из которых по регенераторам поочеред- но проходят прямой охлаждаемый и обратный охлаждающий потоки газов, путем изменения времени прохождения прямых потоков газа по регенераторам при постоянном периоде, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выравнивания температур в группах регенераторов, переключение прямого потока газа на обратный в группе регенераторов выполняют при достижении температуры заданного значения прямого потока газа на выходе из регенератора, равного сумме значений двух функций, перр.Јр из которых является среднеарифметической величиной температур прямых потоков газа на выходе каждого из регенераторов группы, измеренных в моменты окончания прохождения прямого потока газа по соответствующему регенератору, предшествующие текущему моменту времени, а вторая является непрерывной периодической функцией времени, определяемой в течение периода как невозрастающая, проходящая через нуль функция, принимающая наименьшее значение на интервале времени в конце каждого из

периодов, длительностью, не меньшей времени переключения прямого потока газа по регенератору на обратный поток, меньшее разности наименьшего и наибольшего значений температур прямых потоков газа на

выходе из регенератора, которые могут быть измерены в процессе работы группы регенераторов, причем переключение прямого потока газа на обоаткый в группе регенераторов выполняют в течение периода,

соответствующего переключению данного регенератора.

Прямой лоток

f2

О