Устройство для меделирования потока газа Советский патент 1976 года по МПК G06G7/48 

При создании системы автоматического У11равпения промышленными объектами в химической, энергетической и газовойпромышленности, в особенности при автоматизации аэродинамических установок, требуется устройство, моделирующее поток газа и позволяющее точно выбрать положение регулирующего органа для обеспечения з. данного режима работы. Известна схема такого устройства, моделируюшего процесс протекания газа через регулирующий орган и резервуар к иагруоке, содержащая операционный усилитель, . цепь обратной связи, включенную между вх дом и выходом операциоинсяо I усилителя и I входные цепи операционного усилителя Однако это устройство не учитывает иаменения закона истечения газе при переходе через критическую точку и не может обеспечить достаточно точную аппроксимагцию требуемого проходного дечення регулирующего органа, т.е. не обеспечивает н&обходимой точности моделирования. Предлагаемое устрсЛство отличается nf известного тем , что оно содержит блек. задания параметров газа и сечения сопла, датчики давления, широтно-импульсный моаупятор, нуль-орган, ключи и дополнительные цепи обратной связи, причем вход операционного усилителя через последовательно соединенные первый ключ, первую и втор входные цепи операционного усилителя пооключей к входам второго и { третьего хлк чей и к допопнительиой цепи обратной свя аи, выход второго ключа соединен с входом операционного усилителя, выход третьего ключа через другую дополнительную цепь обратной связи подключен х выходу операциоииого усилителя к дополнительной цепи обрвлнаЛ связи и первому входу нуль-органа второй вход котсфого соединен с выходом блока задания параметров г,аэ4 и. сечения сопла и с первой и втсфой входными цепями операцибнного усилителя, выход нулкгоргана подключен к управляющему входу вто го ключа, 1ШХОДЫ датчиков давления попключены к входам широтио-импульсного модулятора, первый выход которого подкли -. чен к управляющему входу первого ключа, а второй йыход - к управляющему входу третьего ключа. Это позволяет повысить точность моделирования. Известно, что требуемое положение регулирующего органа определяется химическим составом и температуройгаза, величи ной проходного сечения сопла S , величиной давления до регулирующего органа Р и за регулирующим органом Р . Проходное сечение регулирующего органа определяется по формуле /Т -Ф-ЛЧ I г р рч где S - сечение сопла; Т. - температура газа до регулирующего органа; температура газа за регулирующим органом; коэффициент,определяемый химическим составом газа; комплексный коэффициент, учиты вающий тип газа, температуру газа и сечениесопла; функция, равная o,,4e|Jj, 1-Рк. где & - постоянная, харшстеризующяя;г и зависящая от отношения тегш емкости при постоянном давлен к теплоемкости при постоянном объеме; давление до, регулирующего орг на; давление после регулирующего органа. I Ь V На участке О функция fy пре ставляет собой прямукз, проходяы:1ую чере начала координат. Наклон прямой определ ется эначением критического отношения давлений jij и зависит от химического состава газа. На участке 6 .„ фуь кция Ip нелкнейна. Для точной аппроксик ации проходного ечекия .регулирующего органа переход от инейного участка к нелинейному должен сущесгвляться в точке, где i кр, На чертеже изображена блок-схема предагаемого устройства. Блок 1 задания параметров газа и сечения сопла соединен с резисторами 2,3 и с одним из ВЫХОДОВ; нуль-оргвна 4, другой вход которого связан с выходом устройства.. Выходы датчиков давления 5 и 6 подключены к входам щиротно-импульсного модулятора 7, выходы которого соединены с управляющими входами аналоговых ключей 8 и 9, управляющий вход аналогового ключа 10 подключен к выходу нуль- 0ргана ; 4. Выходы ключей 8 и 10 вместе (с резистором обратной связи 11 и сглаживающей емкостью 12 соединены с входом, операционного усилителя 13. Ключ 9 с дополнительными цепями об- . рэтной связи 14 и 15 включен паралл.ельно цепи обратной связи 16 усилителя 4ep«eV ключ 10. Устройство работает следующим образом. Сигналы Р. и Р I пропорциональные давлениям до и послб регулирующего , от датчиков давления 5 и 6 подаются на входы широтно-импульсного модулятора 7, на выходе которого формируются импульсы, относительная продолжительность которых пропорциональна отношению давлений. Полученные импульсь в- и Q подаются соотве7х;твенно на управляющие входы ана логовых ключей 8 и 9, определяя замкну тов или разомкнутое состояние последних. Ключ 10 управляется нуль-органом 4. ,Г( . При отношении давлений ri «,,1«У ь-оРi 1ган удерживает ключ 10 в разомкнутом свс тоянни, причем устройство аппроксимирует ; линейный участок функции Ч4 При достижении значения нагфяжения на выходе операционного усилителя, соответ ствующего критическому отношению давлений, нуль-орган 4 переключается. При этом ключ 10 замыкается, подключая вторую; цепь и обе дополнительные цепи обратнойсвязи 14 и 15 к операционному усилителю, причем устройство аппроксимирует нелинейный участок функции , соответствующий Р отношению -п- ь И Р Kpf. Такое построение схемы позволяет моделировать расчетный режим потока газа, формируя на выходе устройства напряжение, пропорциональное при заданных п аметра х

требуемому nfjoxoflHOMy сечению, при этом сигнал от блока 1 задания параметров учитывает коэффициент газа, его температуру и сечение сопла.

Предлагаемое устройство осуществляет аппроксимацию требуемой зависимости со среднеквадратичной погрешностью не более 0,5%.

Формула изобретения Устройство для моделирования потока газа, содержащее операционный усилитель, цепь обратной связи, включенную между входом и выходом .операционного усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, оно содержит блок задания параметров газа и речения согша, датчики давления, шнротнокмпульсный модулятор, нуль орган, к/ночи и дополнительные цепи обратной связи, вход операционного усилителя через

Z

11Ы

последовательно соединенные первьй ключ, первую и вторую входные цепи операционного усилителя подключен к входам второго и третьего ключей и к дополнительной цепи обратной связи, выход второго ключа соединен с входом операционного ус1шителя, выход третьего ключа через другую дополнительную цепь обратной связи подключен к выходу операциопиого усилителя, к дополнительной цепи обратной связи и первому входу нуль-органа, второй вход которого соединен с выходом блока задания параметров газа и сечения, сопла и с первой и второй входными цепями операционного yciiлителя, выход нуль-органа подключен к управляющему входу второго ключа, выходы датчиков давления подключен, к входам ипгротпо-импульсмюго KiUAy.Uiiopa, 11ерБ1лй выход которого подключен к упраБляюдему входу первого ключа, а в горой выход - к уиравляюше.-лу иходу rj.-i; j ьеги ключа.

W

J.

I ,„..

. :-J

-„J

И0

1G

Ш