Устройство для регулирования расходов компонентов при смешении Советский патент 1979 года по МПК G05D11/00 

Изобретение относится к устройствам регулирования технологических параметро например, расходов компонентов при их непрерывном смешении в трубопроводе и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Известно устройство для регулировани расходов компонентов при смешении, содержащее объект регулирования, датчики расхода, регуляторы и исполнительные механизмы l . Однако, в этом устройстве невозможно осуществить регулирование расходов по ведущему компоненту как в автоматическом, так и в принудительном режимах Наиболее близким техническим решение является устройство для управления процес сом непрерывного смешения, содержащее импульсный задающий генератор, инте{ полятор и п каналов по числу смешиваемых компонентов, каждый из которых содержит задатчик с элемен1Х)м ИЛИ , реверсивный счетчик, подключенный к цифро-аналоговому преобразователю, датчик расхода, связанный с объектом регулирования, последовательно соединенные пропорционально-интегральный регулятор и исполнительный орган ,2. Однако, известное устройство имеет следующие недостатки; поскольку производительность всех каналов строго привязана к частоте задающего генератора, это ограничивает функциональные возможности системы (производительность системы регулирования всегда занижена), в системе невозможно осуществить регулирование расходов по ведущему компоненту как в автоматическом, так и в принудительном режиме. Кроме того, наличие двух последовательно включенных интегральных звеньев затягивает переходной процесс, снижает быстродействие устройства, увеличивает ошибку переходного процесса, что в конечном итоге понижает точность регулировагния. Цель предлагаемого иаобретеш1я - расширение функпиональных возможнсх:тей и повышение точности устройства. Для этого устройство для регулирования расходов компонентов при смешени содержит последовательно соединенные и подключенные ко входу импульсного задающего генератора блок выбора максимального сигнала, блок сравнения, интегратор, а в каждом канале - делител частоты, частотный дискриминатор, сумма тор, сдвоенный переключатель. При этом выходы пропорционально-интегральных регуляторов всех каналов подключены ко входам блока выбора максимального сигнала, а выход импульсного задающего генератора через последовательно соединенные первые размыкающие контакты сдвоенных переключателей всех каналов подключен ко входу интерполятора, выход которого подключен к задатчику каждого канала. Выход элемента ИЛИ в каждом лсанале через второй размыкающий контак соответствующего сдвоенного переключателя подключен к первым входам часто1 вого дискриминатора и реверсивного счер чика, которые через первый замыкающий контакт данного сдвоенного переключателя подключены к выходу импульсного задающего генератора. Второй замыкающий контакт сдвоенного переключателя каждого канала подключен к выходу датчшса расхода и ко входу делителя частоты, выход которого подключен ко вторым входам реверсивного счетчика н часто1 ного дискриминатора, выход которого под ключен к первому входу сумматора, ко второму входу которого подключен выход ци| ро-аналогового преобразователя, а выход сумматора водключен ко входу пропоршюнально-интегральгного регулятора. На фиг. 1 представлена функциональна схема устройства, которое содержит л к налов по числу смещиваемых компоненто в каждом канале задатчик 1, который служит для установки заданного соотношения, элемент ИЛИ-2, сдвоенный переключатель 3, реверсивный счетчик 4, частотный дискриминатор 5, делитель 6 частоты, цифро-аналоговый преобразователь 7, сумматор 8, пропорционально-ин тегральный регулятор 9, исполнительный орган 10, объект 11 регулирования, дач чик 12 расхода, интерполятор 13, общие для всех каналов импульсный задающий генератор 14, блок 15 выбора максимального сигнала, блок 16 сравнения, интегратор 17. На фиг. 2 представлена функциональная схема частотного дискриминатора, который содержит два входных формирователя 18, две дозирующие емкости С, С„; на копительную емкость Cj, диоды зарядноразрядных цепей Д, Д, Д, Д, операционный усилитель 19, резисторы , Т. Предлагаемое устройство может работать в одном из двух режимов, устанавливаемых сдвоенным переключателем 3. При указанном на фиг. 1 положении сдвоенного переключателя 3 устройство работает в режиме автоматического выбора ведущего канала. В исходном состоянии реверсивные- счетчики 4 сброшены в О, на выходе пропорционально-интеграль- ных регуляторов 9 напряжение отсугсгвует, исполнительные органы 1О (регулирующие клапаны) закрыты, через объект 11 регулирования (участок трубопровода) компонент на смешение не подается. От сутствует сигнал с датчика 12 расхода и снято опорное напряжение Е. С помощью задатчика 1 устанавливается задание каждому каналу - заданный коэффициент соотнощения расхода компонента в смеси. При подаче , включается в работу интегратор 17, напряжение на выходе которого начинает плавно повьпиаться. Импульсный задающий генератор 14 начнет генерировать импульсы, частота которых также плавно возрастает. Эти импульсы, пройдя последовательно через размыкающие контакты переключателей 3 всех каналов, начиная с первого, поступят на интерполятор 13. Четырехдекадный интерполятор 13 на своих выходных шинах создает сегау частот от 0,0999 fr.3. ДО 0,0001 f г.э., где г..частота импульсного задающего генератора. Таким образом, в каждый канал со стороны задания (fзад ) поступает частотный сигнал импульсного задающего генератора 14, умноженный на коэффициент, установленный на задатчиках 1 ( в данном случае с точностью до единицы четвертого знака). Этот сигнал поступает на вход сложения реверсивного счетчика 4 и на вход (f ) ) частотного дискриминатора 5. На выходе цифро-аналогового преобразователя 7 и на выходе частотного дискриминатора 5 появится плавно нарастающее напряжение, которое суммируется в сумматоре 8 и пройдя пропорционально-интегральшггй регулятор 9 поступит на вход исполнительного органа 10. Срабатывание исполнительного органа ( открытие регулирующего клапана) вызовет поток жидкости объекта 11 регулирования, данные о расходе этой жидкости в виде частоты импульсов снимаются с датчика 12 расхода и через делитель 6 частоты поступают на вход вычитания реверсивного счетчика 4, и на вход (,5 ), частотного дискриминатора 5, создавая тем самым замкнутую обратную связь. Одновременно напряжение с выходов всех пропорциональ но-интегральных регуляторов 9 поступает в блок 1 5 выбора Максимального сигнала. На выход блока 15 проходит максимальное напряжение из всех входных, которое вычитается из Е в блоке 16 , сравнения, вследсвие чего напряжение на входе интегратора 17 начнет уменьшаться, будет замедляться рост напряжения на его выходе. Наступит момент, когда напряжение на входе блока 1S выбора максимального сигнала станет равным EQJ, (ЕОП выбирается равным напряжению, при котором исполнительный орган открыт на максимальную величину Напряжение на входе интегратора 17 станет равным О. Рост напряжения на ег выходе прекратится, частота импульсного задающего генератора 14 станет постоян ной. Переходный процесс закончится. Про изводительность всей системы регулирова ния будет определяться (управляться) напряжением пропорционально-интегрального регулятора канала, который первым достигает максимальной производительно ти (клапан которого открыт полностью). „-„„ Пропорционально-интегральный регулятор этого канала как бы автоматически перек лючится на управление импульсным задак щим генератором общей производительности системы регулирования. Если в f процессе работы пропускания способность этого канала увеличится, а ограничивающим общую производительность станет другой канал, то автоматически произойдет смена ведущего канала, так как увеличивающееся напр51жение на выходе пропорционально-интегрального регулятора нового канала превысит напряжение канала, бывшего до этого ведущим. Это напряжение, воздействуя на интегратор 17, установит общую производительность устройства с учетом максимально возмож ной производительности нового ведущего канала. Наличие нового корректирующего звена частотного дискриминатора 5 позволяет значительно увеличить быстродействие устройства, снизить врюмя переходного процесса и уменьшить ошибку переходного процесса, т.е. повысить точность регулирования. Импульсы частоты заданной ( зал ) своим зарядным током 1 зар заряжают конденсатор Сз, а импульсы частоты иэмеренной () разряжают (трагр) конденсатор С, на котором выделяется напряжение, прямо пропорциональное разнос- ти частот -,,дИ 1„з, .С помощью ре3HCTopOBHjj, R устанавливают коэффициент частотаого дискриминатора К При переводе сдвоенного переключателя 3 какого-либо канала в верхнее положение устанавливают второй вид работы устройства - режим принудительного выбора ведущего канала. В этом случае разрывается цепь: импульсный задающий генератор 14 - интерполятор 13. Выход импульсного задающего генератора подключается теперь уже через замкнутый контакт сдвоенного переключателя 3 выбранного канала на вход сложения ре версивного счетчика и вход f,, часTOIW °. дискриминатора 5, на вход интерпо « °Р поступает частота с датчика расхода данного канала. Теперь в качест ве Сигнала общей производительности устройства регулирования будет сигнал с датчика расхода ведущего канала. Этот сигнал поступает на вход интерполятора 13 минуя делитель 6 частоты. Это позволяет во всех случаях, независимо от выбранного канала, иметь общий задаюЩий сигнал (частота на входе интерполя- , тора) выше, чем сигналы, действующие на входе вычитания реверсивных счет чиков каналов, а, следовательно, обеспечить требуемый диапазон изменения коэф- , фициентов заданного соотношения, устана&;ливаемых на задатчнках 1. Таким образом, предлагаемое устройс-рво позволяет осуществить регулирование расходов по ведущему компоненту как в автоматическом, так и в принудительном режиме, а также повысить точность регулирования за счет увеличения быстродействия устройств, уменьшения времени и ошибок переходного процесса. Формула изобретения Устройство для регулирования расходов компонентов при смещении, содержащее импульсный задающий reiieparop, интерполятор и п каналов по числу смешиваемых компонентов, каждый иа которых содержит задатчик с элементом ИЛИ, реве сивный счетчик, подключенный к цифроаналоговому преобразователю, датчик расхода, с вязанный, объектом регулирован последовательно сое дине ннъге-пропорционально-интегральный регулятор и исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью расишрения функциональных возможностей и повьппен точности устройства, оно содержит последовательно соединенные и подключенные ко входу импульсного задающего генератора блок выбора максимального сигнала, блок сравнения, интегратор, а в каждом канале - делитель, частоты, частотный дискриминатор, сумматор, сдв енный переключатель, причем, выходы пропорционально-интегральных регуляторов всех каналов подключены ко входам блока выбора максимального сигнала, а выход импульсного задающего генерат ра через последовательно соединенные первые размьшающие контакты сдвоенны переключателей всех каналов подключен ко входу интерполятора, выход которого подключен к аадатчику каждого Katuuta, выход элемента ИЛИ в каждом канале через второй размыкавощий контакт соот ветствующего сдвоенного переключателя подключен к первым входам частотного искриминатора и реверсивного счетчика, которые через первый замыкающий контакт данного сдвоенного переключателя подключены к выходу импульсного задающего генератора, второй замыкающий контакт сдвоенного переключателя каждого канала подключен к выходу датчика расхода и ко входу делителя частоты, выход которого подключен ко вторым входам реверсивного счетчика и частотного дискриминатора, выход которого подклк чен к первому входу сумматора, ко второму входу которого подключен ш,1ход цифро-аналогового преобразователя, а выход сумматора подключен ко входу пропорционально-интегрального регулятора. Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании № 1352684, кл. Q ЗТ1 опублик. 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 445225, кл. В О1 F 3/08, 1969.