Устройство для непрерывного контроля температуры точки росы Советский патент 1979 года по МПК G05D23/19 G01N25/06 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТОЧКИ РОСЫ

.1

Изобретение относится к области измерительной техники, и, в частности, к контролю влажности газов.

Известно устройство для непрерывного автоматического контроля влажности газов по температуре точки росы. Устройство, содержит датчик с конденсационной поверхностью, регистрирующий прибор и блок регулирования температуры конденсационной поверхности. В этом устройстве регулирование температуры конденсационной поверхности осуществляется по однрму каналу с помощью термоэлектрического холодильника пропорционально толщине слоя конденсата 1

Недостатком этого устройства является то, что оно имеет недостаточную точность и высокую инерционность, обусловленные высокой инерционностью канала охлаждения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для непрерывного автоматического контроля температуры точки росы, которое

содержит датчик температуры конденсационной поверхности, соединенный с блоком регистрации, задатчик, блок регулирования температуры конденсационной поверхности, выполненный в виде двух каналов, один из которых содержит нагреватель, подключенный к усилителю мощности, и регулятор подогрева, а другой - холодильник и регулятор охлаждения 2.

Недостатком этого устройства является то, что пропорШюнальное регулирование тю каналу подогрева и дискретное по каналу охлаждения не обеспечивают устойчивого поддержания пленки конденсата пои высоких уровнях влажности (выше 20 С по точке росы), что приводит к раскачке системы регулирования и снижению точности измерения, а устройство в цепом низкое быстродействие в диапазоне высоких температур точки росы.

Целью изобретения является повыщение точности и быстродействия контроля

точки росы в диапазоне высокях темт1е| атур точки росы (до 6О°С по точке росы).

Поставленная цепь достигается тем, что в устройстве регулятор подогрева содержит фотоприемник, дифференциатор и сумматор, а регулятор охлаждения содержит два пороговых элемента, ревер сивный блок управления с памятью и регулирующий блок. Входы дифференциатора и сумматора соединены с выходом фотоприемника, а выход дифференциатора соединен с другим входом сумматора, выход сумматора соединен се входом усилителя мощности и с первыми входами гюроговых элементов, вторые входы которых соединены с выходами задатчика. Выходы пороговых элементов подключены ко входу реверсивного блока управления с памятью, соединенного с регулирующим блоком, выход которого соединен с холодильником.

На чертеже представлена блок-схема устройства, которое содержит конденсационную поверхность 1, выполненную в виде зеркала, датчик температуры 2 конденсационной поверхности, блок регистрации 3, нагреватель 4, холодильник 5 регулятор подогрева 6, состоящий из фотоприемника 7, сумматора 8 и дифференциатора. 9, усилитель мощности Ю, регулятор охлаждения 11, состоящий из пороговых элементов 12 и 13, задатчика 14, реверсивного блока управления с памятью 15 и регулирующего блока 16

Устройство работает следующим образом.

Фотоприемник 7 посылает световой луч на поверхность зеркала 1. При появлении пленки конденсата на ксу1денсационной поверхности зеркала 1,происходит изменение величины светового потока, отраженного от зеркала 1. При этом на выходе фотоприемника 7 появляется электрический сигнал, пропорциональный толщине пленки конденсата. Сигнал с выхода фотоприемника 7 поступает на входы сумматора 8 и дифференциатора 9, Сигнал, выделяемый на выходе дифференциатора 9, пропорционален скорости изменения толишны пленки конденсата. Этот сигнал также поступает на вход сумматора 8. На выходе сумматора 8 получается сигнал, пропорциональный толщине пленки конденсата и скорости изменения этой толщины.

Сигнал с выхода сумматора 8 поступает на вход усилителя мощности 10,

который усиливает его. С выхода усилителя мощности 10 сигнал подается на нагреватель 4, осуществляющий динамическое регулирование температуры конденсационной поверхности. Одновременно сигнал с выхода сумматора 8 поступает на первые входы пороговых элементов 12 и 13. Если величина сигнала, на первом входе порогового элемен0 та 12 меныле величины опорного сигнала задатчика 14 на втором входе, то на выходе порогового элемента 12 и входе блока 15 появляется напряжение. Появление напряжения на входе блока 15 вы5 зывает увеличение выходного сигнала с блока 15, при этом вькодной сигнал регулирующего блока 16 увеличивается и . интенсивность охлаждения конденсационной поверхности 1, осуществляемого

0 холодильником 5, возрастает. Рост интенсивности охлаждения приводит к увеличению толщины пленки конденсата на конденсационной поверхности 1, а это, в свою очередь, приводит к увеличению напряжения на выходе сумматора 8 и первых входах пороговых элементов 12 и 13. Если величина напряжения на первом входе порогового элемента 12 достигает величины опорного на втором входе, напряжение на выходе порогового элемента 12 и входе блока 15 становится равным нулю. При этом прекращается рост выходного сигнала блоков 15 и 16 и рост интенсивности охлаждения, а сигнал на выходе сумматора 8 (а значит и соответствующая ему толщина пленки конденсата) попадает-в заданный задатчиком диапазон напряжений.

При увеличении влажности газа толщина пленки конденсата на конденсационной поверхности 1 увеличивается. В момент, когда напряжение на первом входе порогового элемента 13 становится больше опорного на втором входе, на выходе порогового элемента 13 и входе блока 15 появляется напряжение. В результате вькодной сигнал с блоков 15

- и 16 уменьщается, что приводит к уменьшению интенсивности охлаждения холодильником 5 конденсационной поверхности 1. Уменьшение интенсивности охлаждения прекращается тогда, когда напряжение на первом входе порогового элемента 13 становится меныне, чем на втором входе, при этом сигнал на выходе сумматора 8 попадает в заданщай задатчиком 14 диапазон напряжений. 5 Эксперименты показали, 4ir собранное по предлагаемой схеме устройство работает в широком диапазоне темпеоа тур точки росы (от - 6О°С до -f-eO С по точке росы). Введение регулирования по скорости изменения толщины пленки конденсата значительно уменьшает ее колебания по толщине, а это, в свою очередь, делает контроль температуры точки росы более точным, причем сокращает время стабилизации пленки по толщине при изменении влаж ности исследуемого газа; и, как следствие этого, повышает быстродействие прибора. Кроме того, введение в схему заявленного устройства реверсивного блока управления током холодильника с памятью, обеспечивакнцего минимально необходимый уровень охлаждения на данном режиме, позволяет свести к ми нимуму градиенты температур по объем конденсационной поверхности 1 и датчика температуры конденсационной поверхности 2, повысив тем самым точность контроля температуры точки росы сохранить практически полный динамический диапазон работы нагревателя, в результате чего повьппается быстродей ствие прибора в целом, что особенно важно при резком изменении температу ры точки росы в сторону увеличения из-эа возможного заливания конденсационной поверхности на этом, наиболее тяжелом для прибора, режиме работы.

Ф о рмупа изобретен, ия

Устройство дпя непрерывного контроля температуры точки росы, содержащее

2.Авторское свидетельство СССР № 292106, кл. GOIN 25/66 (прототип). 8 датчик температуры конденсационной поверхности, соединенный с блоком регистрации, задатчик, блок регулирования температуры конденсационной поверхности, выполненный в виде двух каналов, один из которых содержит нагреватель, подключенный к усилителю мощности, и регулятор подогрева, а другой - холодильник и регулятор охлаждения, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности и быстродействия устройствам в диапазо не высоких температур точки росы, ре гулятор подогрева содержит фотоприемник, дифференциатор и сумматор, а регулятор охлаждения содержит два поре-, говых элемента, реверсивный блок управления с памятью и регулирующий блок, причем входы дифференциатора и сумматора соединены с выходом фотоприемника, а выход дифференциатора соединен с другим входом сумматора, выход сумматора соединен со входом усилителя мощности и с первыми входами пороговых элементов, вторые входы которых соединены с выходами задатчика, выходы пороговых элементов подключены ко входу реверсивного блока управления с памятью, соединенного с регулирующим блоком, выход которого соединен с холодильником. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе