СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ПОТОКА ВОДЫ Советский патент 1972 года по МПК G05B5/01 G05D7/06 

Предлагаемая система автоматического регулирования скорости потока воды в гидродинамической трубе с импеллером относится к приборам и аппаратуре для научных исследований и может быть использована в гидродинамических лабораториях для проведения &кспериментальных работ, требующих поддержания скорости потока с высокой точностью.

Известны системы автоматического регулирования скорости потока воды в гидродинамических трубах, использующих приводы постоянного тока с регулированием числа оборотов импеллера постоянного щага или переменного тока с импеллерами регулируемого шага.

Для поддержания скорости потока с высокой точностью в таких системах недостаточно обеспечить стабильность скорости вращения приводного двигателя, поскольку поворот испытуемой модели в -процессе эксперимента, а также другие возмущающие факторы приводят к отклонению скорости потока от заданной даже при постоянстве скорости вращения двигателя. В высокоточных системах регулирования в качестве основной обратной связи предусмотрена поэтому обратная связь по скорости потока.

Предложенная система регулирования скорости потока воды в гидродинамической трубе с импеллером включает задатчик скорости, подключенный к блоку регулирования скорости импеллера, блок измерения скорости потока по перепаду давлений, выполненный в виде ртутного U-образного манометра с дифференциально-трансформаторным датчиком перемещения, сердечник которого размещен на поверхности ртути, а выходные обмотки подключены к фазочувствительному усилителью, и двумя высокочастотными генераторами с детекторами, катущки колебательных контуров которых подвижно размещены на

одном из колен манометра.

Особенностью ее является то, что она содержит следящее устройство, включающее задающий двигатель, кинематически связанный с катущками колебательных контуров и яромом дифференциально-трансформаторного датчика перемещения, и сумматор, первый вход которого подключен к детектору первого высокочастотного генератора, второй через инвертор - к детектору второго генератора,

третий - к выходу фазочувствительного усилителя, в цепь обратной связи последнего включен переменный резистор, кинематически связанный с задающим двигателем, который через блок управления и нормально разомкнупен с выходом сумматора, подключенного через нормально замкнутый контакт переключателя режимов к входу блока регулирования скорости импеллера.

Структурная схема системы показана на чертеже. i

Она содержит задатчик 1 скорости, блок 2 регулирования скорости импеллера, в состав которого входят суммирующий усилитель 3, электромашинный усилитель 4, генератор 5 и приводной двигатель 6, соединенный с тахогенератором 7 и импеллером 8, гидродинамическую трубу 9, ртутный U-образный манометр 10, измеряющий скорость потока по перепаду давления между конфузором и рабочим участком гидродинамической трубы, дифференциально-трансформаторный датчик // перемещения с подвижным сердечником 12, плавающим на поверхности ртути, высокоча. стотные генераторы 13 vi 14 с. детекторами колебаний и катущками 15 и 16 колебательных контуров, надетыми на одно из колен манометра, инвертор 17, фазочувствительный усилитель 18 с переменным резистором 19 в цепи обратной связи, сумматор 20 с входами а, б и в, переключатель 21 режима работы системы, задающий двигатель 22 с блоком 23 управления, кинематически соединенный (через червячную передачу 24) с ярмом дифференциально-трансформаторного датчика // и катушками J5 и }6 колебательных контуров высокочастотных генераторов и через редуктор с движком переменного сопротивления 19.

Работает система следующим образом.

В режиме стабилизации (положение I переключателя 21) когда скорость потока равна заданной, сердечник 12 дифференциальнотрансформаторного датчика 11 находится в нейтральном положении и сигнал на выходе фазочувствительного усилителя 18 равен нулю. На выходе генератора 13, катущка индуктивности 15 которого расположена выще уровня ртути с сердечником 12, возникают высокочастотные колебания, однако благодаря инвертору 17 сигнал на входе а сумматора 20 отсутствует. В то же время генератор 14 из-за наличия ртути во внутренней полости катущки 16 находится в заторможенном состоянии, поэтому сигнал на входе в сумматора также равен нулю. Следовательно, в случае отсутствия ощибки по скорости потока сигнал на выходе сумматора не появляется и в системе действует обратная связь только по скорости приводного двигателя 6.

При отклонении скорости потока от заданной из-за воздействия каких-либо возмущений изменяется перепад давления в рабочем участке гидродинамической трубы 9, вследствие чего сердечник перемещается относительно ярма дифференциального трансформатора, и на выходе фазочувствительного усилителя 18 появляется сигнал, полярность которого определяется знаком отклонения скорости потока. Этот сигнал воздействует на усилитель 3 блока регулирования скорости вращения двигателя 6, изменяя ее в сторону уменьщения ошибки. В конечном счете отклонение скорости потока от заданной, определяемое статизмом данной системы регулирования, может

быть сделано достаточно малым при выборе соответствующего коэффициента усиления фазсчувствительного усилителя. Если первоначальные изменения скорости потока, вызванные слищком больщими возмущающими воздействиями, приводят к выходу сердечника за рабочий диапазон дифференциального трансформатора, то сигнал соответствующего знака на выходе сумматора обеспечивается за счет срыва колебаний генератора 13 или возникновения колебаний в генераторе 14. При малых возмущениях эти генераторы не участвуют в формировании сигнала отклонения скорости потока. В режиме управления (положение II переключателя 21) скорость потока

в гидродинамической трубе устанавливается задатчиком / по манометру 10. При перемещении столба ртути вместе с сердечником 12 в левом колене манометра возникает сигнал на выходе сумматора 20, который поступает в

цепь управления задающего двигателя 22. Под действием этого сигнала двигатель приходит во вращение, перемещая через червячную передачу катущки колебательных контуров и ярмо дифференциально-трансформаторного датчика вдоль левого колена манометра в надлежащем направлении до тех пор, пока сердечник не установится в нейтральное положение. Таким образом, в режиме управления задающий двигатель 22 вместе с блоком

управления, сумматором 20 с подключенными к нему элементами 13, 14, 17, 18 и дифференциально-трансформаторным датчиком перемещения образуют следящую систему, которая согласует положение дифференциального

трансформатора и катущек колебательных контуров с положением сердечника. В результате дифференциальный трансформатор автоматически располагается на уровне, соответствующем заданной скорости потока в гидродинамической трубе. Одновременно в соответствии с углом поворота задающего двигателя и, следовательно, в зависимости от скорости потока изменяется переменное, сопротивление, благодаря чему устанавливается необходимый

коэффициент усиления фазочувствительного усилителя. Это позволяет компенсировать нелинейность системы, связанную с квадратичной зависимостью перепада давления от скорости потока. Такая линеаризация способствует улучщению динамических характеристик системы регулирования.

Предмет изобретения

Система регулирования скорости потока воды в гидродинамической трубе с импеллером, содержащая задатчик скорости, подключенный к блоку регулирования скорости импеллера, блок измерения скорости потока по перепаду давлений, выполненный в виде ртутного и-образного манометра с дифференциальнотрансформаторным датчиком перемещения, сердечник Которого размещен па поворхиос-щ ртути, а выходные обмотки подключены к фазочувствительному усилителю, и двумя высокочастотными генераторами с детекторами, катушки колебательных контуров которых подвижно размещены на одном из колен манометра, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности регулирования и улучшения динамических характеристик системы, она содержит следящее устройство, включающее задающий двигатель, кинематически связанный с катушками колебательных контуров и ярмом дифференциально-трансформаторного

датчика перемеоден-ия, и сумматор, первый вход которого подключен к детектору первого высокочастотного генератора, второй через инвертор-к детектору второго генератора,третий - к выходу фазочувствительного усилителя, в цепь обратной связи Которого включен переменный резистор, кинематически связанный с задающим двигателем, который через блок управления и нормально разомкнутый

контакт переключателя режимов соединен с выходом сумматора, подключенного к входу блока регулирования скорости импеллера через нормально замкнутый контакт переключателя режимов.