Устройство для регулирования уровня жидкости в емкости Советский патент 1980 года по МПК G05D9/12 

I

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может. быть использовано в многоступенчатых гидротранспортных перекачных системах и в системах водоснабжения, для каскадного регулирования уровней гидросмеси или воды с целью обеспечения заданного среднего расхода при переменном случайном притоке на входе.

Известно устройство для поддержания уровня в пульпосборнике в пределах ограничения верхнего и нижнего граничных уровней, содержащее задатчики верхнего и нижнего уровнет, подключенные выходами на входы элементов фавнения, выход которого соединен со входом релейного регулятора подачи воздуха во всос углесоса для изменения его производительности, и дополнительную аварийную емкость для перелива гидросмеси при притоке, превышающем производительность углесоса, и откачивающий насос 1.

Недостаток данного устройства - неустойчивая работа углесосов в широком диапазоне изменения режима и невозможность поддержания в системе стабильной подачи при резкопеременном притоке гидросмеси в пульпосборник углесосной станции. Кроме того, неэффективно используется аккумулирующая способность емкости основного пульпосборника, когда излищек притока во избежание перелива принимает дополнительная емкость.

Наиболее близким по технической сущноста является устройство регулирования уровня жидаост в емкости, содержащее датчик расхода, датчик уровня в емкости и задатчик вернего и нижнего уровней соединенные соответственно с первым и вторым входами первого элемента сравнения, выход которого соединен с блоком управления, связанным с регулирующим органом 2.

Недостатком этого устройства является сложность поддержания в системе заданного среднего расхода лрт резкопеременном (случайном) притоке на входе в транспортную систему. Вследствие отсутствия компенсации запаздывания физиче ого канала возможны значительные автоколебания, приводящие к частым переключениям регулирующих органов. 372 к потере устойчивости и к резкому снижению точности регулирования. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Цель достигается тем, что в него введены усреднитель, за датчик расхода, второй элемент сравнения, корректор и блок прогноза, выход которого соединен с первым входом задатчика расхода, второй вход которого через усреднитель подсоединен, к выходу датчика расхода, а первый и второй входы второго злёмента сравнения соединены соответственно с выходами усреднителя и задатчика расхода, а выход с первым входом корректора, второй вход ко торого соединен с выходом датчика уровня, а выход - с третьим. входом первого элемента сравнения. Ца чертеже изображена блок-, схема устройства для регулирования уровня жидкости в емкости.- . Устройство содержит датчик расхода 1, датчик уровня 2, задатчик верхнего и нижнего уровней 3, первый элемент сравнения 4, блок управления 5, регулирующий орган 6, усреднитель 7, задатчик расхода 8, второй элемент срав нения 9, корректор 10 и блок прогноза И. Датчик уровня 2 установлен в емкости 12. Дат чик расхода 1, например, состоит из датчиков притоков 13, 14, 15 подключенным к сумматору притоков 16. Усреднитель 7 служит для получения среднего действительного расхода прито ка.жидкости в емкость на текущем интервале регулирования. Задатчик расхода 8 служит для получения опорного расхода (притока) жидкоети на расчетном интервале регулирования. Корректор 10 служит для преобразования отклонений действительного расхода (притока) от опорного в уставку требуемого уровня в емкости. Блок прогноза 11 моделирует прогнозный график поступления (притока) жидкости. Устройство работает следующим образом. Сигналы пропорциональные действительному расходу (притоку) поступают от датчиков притоков 13, 14, 15 на соответствующие входы сумматора притоков 16, на выходе которого формируется сигнал пропорщ1ональный суммарному действительному притоку Q (t), по кото у„ рому в усреднителе 7 вычисляется срел;пии за интервал г действительный приток Оо. Интервал т численпо равен времени движения жидкости (гидросмеси) от забоев по откр тым каналам (желобам). Средний приток Q может быть точно определен на время т впере интегрированием текущего притока от датчиков начиная с момента времени t-т. Приток Q принимается за средний регулировочный приток QP на всем интервале регулирования At, начиная с момента регулирования t . Использование текущего действительного притока QQ(t) за время г для вычисления Q на интервале .регулирования значительно повышает точность работы устройства, по сравнению с вычислением Q на этом же интервале регулирования по программному графику. Далее сигнал пропорциональный притоку Q поступает на первый вход задатчика расхода 8, на второй вход которого от блока прогноза 11 поступает средний за интервал упреждения At I сигнал пропорциональный прогнозному притоку; Q, прогнозируемый с момента упреждения t на интервал At . По действительному регулировочному притоку Q и прогнозному упрежденному прито-. ку Q задатчика расхода 8 вычисляется среднесглаженный на расчетном интервале Ato At + уп опорный приток , который при исправной работе устройства численно равен заданному среднему расходу транспортной системы. Далее сигналы с выходов усреднителя 7 и задатчика расхода В, соответственно пропорциональные среднему действительному регулировочному притоку Q и опорному притоку QQJ,, поступают соответственно на первый и второй входы второго элемента сравнения 9, на выходе которого формируется сигнал отклонения среднего действительного притока Qg от опорного притока Q . При равенстве Q сигнал отклонения AQ на выходе элемента 9 отсутствует, т.е. AQ 0. В этом случае блок управления 5 поддерживает уровень в емкости (пульпосборнике) 12 в пределах верхнего и нижнего граничных его значений h., установленных задатчиком 3. Так как на обоих интервалах регулировочном At и прогнозном At будут одинаковые притоки Q Од система будет работать с расходом близким к заданному, и нет необходимости на интервале At , начиная с момента t накапливать или расходовать запас (уровень) жидкости (гидросмеси). В случае, если действительный приток Q на интервале At значительно превьгшает опорный на интервале Ato (когда ожидаемый прогнозный приток мал), на выходе элемента сравнения 9 появляется положительное значение сигнала отклонения AQ Qp - Qon О поступающий на первый вход корректора 10, на второй вход которого поступает текущий сигнал h с датчика уровня 2 пропорциональный имеющемуся уровню и емкости (пульпосборнике) 12. По сигналам .отклонения AQ О и h в корректоре 10 вычисляется значение уставки hp верхнего уровня для накопления запаса жидкости (гидросмеси) в емкости (пуль5посборнике), который своим выходом подклю чен к корректирующему входу первого элемента сравнения 4, который связан с блоком управления 5, управляющим регулирующим органом 6, установленном на сливе жидкости (гидросмеси) из емкости 12. Установка верхнего уровня.рассчитьшается в этом случае таким образом, чтобы за интервал Atp заранее к моменту tyn, когда прогнозный приток Q уп станет малым и придется остановить систему, превышения действительного притока ДО над опоржым Qon нако пилось в виде запаса (уровня) в емкости (пульпосборнике) с тем, чтобы последующее время Atyn, начиная с tyn, система так же работала при притоке, равном опорному Qon 1 Qyn + AQ, т.е. с заданным расходом. В случае, если действительный регулировочный приток на интервале регулирования Atp будет меньще опорного, рассчитанного для интервала Ato (когда ожидаемый прогнозный приток велик), после сравнения Qp с Q оп на выходе элемента сравнения 9 появляется отрицательное приращение AQ 0. По сигнал отклонения AQ О и текущему значению сиг нал уровня h аналогичным образом, заранее, начиная с момента tp, корректором 10 вычисляется уставка i hp нижнего уровня, и происходит опорожнение требуемой части .емкости (пульпосборника) для приема изпищков жидк ти (пульпы) величиной дО на интервале упреждения Atyn когда приток станет больщим, а расход транспортной системы по прежнему должен оставаться равным среднему заданному Таким образом, от начала включения устройства регулирования уровня в работу оно управляет запасами гидросмеси (уровнями) по притоку, заранее вычисляя на повышение уров ня, если ожидается, (прогнозируется) падение притока, и на понижение, если ожидается его увеличение, обеспечивая этим самым сглаживание колебаний притока гидросмеси и непрерьш ный заданный средний расход в гидросистеме. В многоступенчатых гидротранспортньи системах и системах водоснабжения устройства регулирования уровня включаются по каскадной схеме, когда расход предыдущей ступени является притоком к последующей, а устройство вьшолняет функции, аналогичные описанным. Сглаживание колебаний притока гидросмеси и стабилизация заданного среднего расхода позволяет значительно уменьшить частоту включения и отключения насосных (углесосных) агрегатов и вследствие этого - их износ, 1|сключить дополнительные потери воды, связаннь1е с заполнением и промьшкой трубопровода при остановках и пусках гидросистемы, эффективно использовать аккумулирующую способность основного пульпосборника и исключить строительство дополнительных аварийных емкостей для приема излишков гидросмеси при переливе, тем самым снизить эиергопотребление гидросистемой, материальные затраты к повысить ее эксплуатационную надежность. Кроме того, уменьшение количества пусков и остановок гидросистемы снижает накапливающиеся после/ действия возможных при этом гидроударов. Формула изобретения Устройство для регу;шрованкя уровня жидкости в емкости, содержащее датчик расхода, датчик уровня в емкости и задатчик верхнего и нижнего уровней, соединенные соответственно с первыми и вторыми входами первого элемента сравнения, выход которого соединен с блоком управления, связанным с регулирующим органом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены усреднитель, задатчик расхода, второй элемент сравнения, корректор и блок прогноза, выход которого соединен с первым входом задатчика расхода, второй вход которого через усреднитель подсоединен к выходу датчика расхода, а первый и второй входы второго элемента я авнения соединены соответственно с выходами усреднителя и задатчика расхода, а выход - с первым входом корректора, второй вход которого соединен с выходом датчика уровня, а выход - с третьим входом первого элемента сравнения. . Источники информации, принятые во внимание прт экспертизе 1.Спивановский А. О. и др. Автоматизация трубопроводного транспорга в горной промышленности. М., Недра, 1972, с. 344. 2.Авторское свидетельство СССР № 503216, кл. G 05 О 9/02, 1976 (прототип).

Г