Регулятор расхода Советский патент 1979 года по МПК G05D7/01 

1

Изобретение относится к области автоматики и предназначено для регулирования расхода жидкости или газа в различных промышленных и экспериментальных установках в химической, нефтяной и газовой лромышленности.

Известен регулятор расхода, содержащий магазин сопротивлений с переменными жиклерами, которые для удобства выбора диапазона регулирования расположены между поворачивающимися фланцами, и схему дистанционного управления сечением жиклеров 1. Недостатком этого регулятора является отрицательное влияние возмущающего воздействия с изменением давления жидкости перед регулирующим дросселем на устройстве регулирование при щироком изменении диапазона расходов, так как изменение коэффициента передачи объекта регулирования в этом случае требует специальных мер его стабилизации. Кроме того, механическое переключение жиклеров периодически прерывает йепрерывный пресс регулирования расхода.

Наибо.лее близким по технической сущности к изобретению является регулятор расхода, содержащий расходную емкость, соединенную через последовательно установленные дроссель и датчик расхода с проточной камерой, блок сравнения, первый вход которого подключен к задатчику расхода, второй вход - к датчику расхода, и привод, соединенный с дросселем 2.

. Известные устройства при наличии возмущающего воздействия на входе системы регулирования имеют ограниченный диапазон устойчивого регулирования, не превыщающий 5-6 кратного значения.

Целью изобретения является расщирение диапазона регулирования.

Эта цель достигается тем, что в предложенный регулятор введены нелинейный элемент и блок коррекции, входы которого соединены с расходной емкостью-, проточной камерой и блоком сравнения, а выход через нелинейный элемент -с приводом дросселя. На чертеже изображена структурная схема регулятора расхода.

Регулятор содержит расходную емкость 1, соединенную через дроссель 2 и датчик расхода 3 с проточной камерой 4, из которой регулируемая среда подается на технологи ческие нужды. Задатчик 5 расхода и датчик 3 соединены с блоком сравнения 6, выход которого через блок коррекций 7 связан с нелинейным элементом 8. Выход элемента 8 электрической цепью связан со входом блока управления 9, выход которого через привод 5 10 соединен с дросселем 2.

Блок коррекции 7 состоит из операционного усилителя 11, в прямую цепь которого включен датчик 12 давления регулируемой среды в расходной емкости 1, соединенный импульсным каналом с этой емкостью. В обратную цепь усилителя включен датчик 13 давления регулируемой среды в проточной камере 4.

Регулятор расхода работает следующим образом.15

В исходном состоянии (до начала работы) дроссель 2 закрыт. На задатчике 5 выставляется программа регулируемого расхода. Открытием дросселя 2 из расходной емкости 1 регулируемая среда (жидкость или газ) через датчик расхода 3 подается в проточ- ° ную камеру 4 и далее в технологическую магистраль.

В регуляторе расхода коэффициент пере- : дачи элементов, формирующих сигналы коррекции, является функцией величины, обрат- js ной коэффициенту превыщения давления в проточной камере.

-1. Рк

Г Рёйк

где -щ- - величина, обратная превыщению давления в проточной камере.30

Рк- давление рабочей среды (жидкости .или газа) в проточной камере;

Ренк.- давление рабочей среды в расход- ной емкости 1.

Действительно, коэффициент передачи самой 35 проточной емкости по расходу равен

.Рем4(Ю,

где m - коэффициент, зависящий от плотности регулируемой среды;

|(V) - функцияскорости движущегося потока на входе объекта регулирования (про- точной камеры).-,--Сигнал коррекции на выходе нелинейного элемента выражается зависимостью

R - -LС2.)

( 45

Таким образом, коэффициент передачи устройства регулирования по расходу в це лом постоянен при всех изменениях скорости регулируемого потока в проточной камере и определяется значением давления регулируемой среды Ремкв расходной емкости.

Для компенсации переменной составляющей коэффициента передачи объекта регулирования 7 (V) необходимо ввестикомпенсирующий сигнал с коэффициентом передачи, характеризующимся зависимостью (2).

Сигнал рассогласования с выхода блока сравнения умножается в блоке коррекции 7 на величину с помощью усилителя 11 и датчиков 12, 13.

Выходной сигнал блока 7 является аргументом функции, воспроизводимой нелинейным элементом 8, выходной сигнал которого является компенсирующим сигналом, однозначно связанным со скоростью регулируемого потока, выражаемой зависимостью (2). Электрический сигнал, подаваемый на вход блока управления 9, управляет по заданйому закону приводом 10 дросселя 2, перемещая последний до тех пор, пока через объект регулирования (проточную камеру 4) не будет протекать заданный расход жидкости или газа. При этом блок коррекции 7 и нелинейный элемент 8 обеспечивают компенсацию переменной составляющей коэффициента передачи объекта регулирования.

Применение регулятора расхода позволяет сократить расход рабочей среды за счет уменьщения длительности переходных процессов на 26 -40% и повысить точность регулирования в щироком диапазоне регулиройания расхода за счет постоянства коэффициента передачи устройства.

Формула изобретения

Регулятор расхода, содержащий расходную емкость, соединенную через последовательно установленные дроссель и датчик расхода с проточной камерой, блок сравнения, первый вход которого соединен с задатчиком расхода, второй вход - с датчиком расхода и привод, соединенный с дросселем, отличающийся тем, что, с целью расщирения диапазона регулирования, в регулятор введены нелинейньгй элемент и блок коррекции, входы которого соединены с расходной емкостью, проточной камерой и блоком сравнения, а выход через нелинейный элемент - с приводом дросселя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Г. Авторское свидетельство СССР № 194344, М. кл. G 05 D 7/00, 1968.

2. Патент США № 3242943, кл. 236- 1, 1974.