Устройство для непрерывного контроля температуры точки "росы Советский патент 1980 года по МПК G05D23/19 G01N25/66 

Изобретение относится к областиизмерительной техники, в частности к контролю влажности газов и являет ся усовершенствованием устройства по авт.св. 693348. Известное устройство для непрерывного контроля температуры точки носы содержит датчик температу тры конденсационной поверхности, сое диненный с блоком регистрации, задатчик, блок регулирования температуры конденсационной поверхности, выполненный в виде двух каналов, од из которых содержит нагреватель, по ключенный к усилителю мощности, и ре гулятор подогрева, а другой - холодильник и регулятор охлахшения. Регулятор подогрева содержит, фотоприе ник, дифференциатор и сумматор, а регулятор охлг1ждения - два-пороговых элемента, реверсивный блок упра ления с памятью «и регулирующий бло Входы дифференциатора и сумматора соединены с выходом фотоприемника, а выход дифференциатора - с другим входом сумматора. Выход сумматора соединен со входом усилителя мощности и с nejpBHvoi входами пороговых элементов, вторые входы которых сое Единены с выходами задатчика. Выходы пороговых элементов подключены ко входу реверсивного блока управления с памятью, соединенного с регу- , лирующим блоком, выход которого соединен с холодильником 1. Однако область применения этого устройства недостаточно широка, так как оно не обеспечивает возможность определения фазового состояния конденсата на конденсационной поверхности датчика при отрицательных температурах. Целью изобретения является расширение области применения устройства для непрерывного контроля.температуры точки росы. Эта цель достигается тем, что устройство для непрерывного контроля температуры точкиросыДодержит последовательно соединенные генератор импульсов, формирователь импульсов и ключевой блок, а также два иммитатора сигналов канала управления, выходы которых подключены соответственно ко второму и третьему входс1М ключевого блока, четвертый вход которого соединен с выходом сумматора, а выходы соответственно - с входом усилителя мощности и с первыми входами пороговых элементов. На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - социллограммы блока регистрации температуры точки росы кривая а) - температура точки„росы известного устро йства кривая б)- температура точки росы при жидкой фазе конденсата; кривая в) - температура точки росы при твердой фазе конденсата. Устройство для непрерывного конт.роля температуры точки pocw содержит датчик 1 температуры конденсационной поверхности, соединенный с блоком 2 регистрации, задатчик 3, блок 4 регулирования температуры конденсационной поверхности, рыполтзенный в виде двух каналов, один из которых содержит нагреватель ЗА, подключенный к усилителю мощности 6 и регулятор 7 подогрева, а другой - холодильник 8 и регулятор .9 охлаждения. На фиг.1 показан также фотоприемник 10, дифференциатор 11 ;и сумматор 12, два пороговых элемента 13 и 14, реверЪивный блок 15 управления с памятью и регулирующий блок 16, последовательно соединенные генератор 17 импульсов, формирователь 18 импульсов и ключевой блок 19, а также два иммитатора, 21 и 20 сигналов канала управления. Устройство работает следующим образом. Фотоприемник 10 посылает световой луч на поверхность зеркала 22.При по явлении пленки конденсата на конденс ционной поверхности зеркала 22 проис ходит изменение величины светового п тока, отраженного от зеркала 22. При этом на выходе фотоприемника 10 появ ляется электрический сигнал, пропорциональный толщине пленки конденсата. Сигнал с выхода фотоприемника 10 поступает на входы сумматора 12 и дефференциатора 11. Сигнал, .выделяемый на выходе дифференциатора .11, пропорционален скорости изменения то щины пленки конденсата и также посту пает на вкод сумматора 12. На выходе сумматора 12 получается сигнал, пропорциональный толщине пленки конденсата и скорости изменения этой толщины. В режиме контроля температуры точ ки росы сигнал с выхода сумматор 12 через нормально замкнутый ключевой блок-19 поступает на вход усилителя мощности 6, который усиливает его.. С выхода усилителя мощности б сигнал подается на нагреватель 5, ос ществляющий динамическое регулирование температуры конденсационной поверхности, обеспечивающий постоянство толщины пленки конденсата (равновесное состояние насыщенных водяных паров над пленкой). Олновременно сиг нал с выхода сумматора 12 через нормально . замкнутый ключевой блок 19 поступает на первые входы пороговых элементов 13 и 14. Если величина сигнала на первом входе элемента 14 меньше величины опорного сигнала задатчика 3 на втором входе, то на выходе элемента 14 и входе реверсивного блока 15 появляется напряжение. Появление напряжения на входе блока 15 вызывает увеличение его.выходного сигнала. При этом выходной сигнал регулирующего блока 16 увеличивается, и интенсивность охлаждения зеркала 22, осуществляемая холодильником 8, возрастает..Рост интенсивности охлаждения приводит к увеличению толщины пленки конденсата на зеркале 22, а это, /в свою очередь, приводит к увеличению напряжения на выходе сумматора 12 и первых входах элементов 13и 14. При достижении величилюй напряжения на первом входе элемента 14величины опорного напряжения на втором входе, напряжение на выходе элемента 14 и входе блока 15 становится равным нулю. При -этом прекращаются рост выходного сигнала блока 16 и рост интенсивности охлаждения, а сигнал на выходе сумматора 12 (и соответствующая ему толщина пленки конденсата) попадает в заданный диапазон напряжений задатчика 3. Таким образом, канал 9 охлаждения поддерживает постоянной толщину пленки конденсата, изменяя интенсивность охлаждения зеркала 2 холодильником 8 в тот момент, когда сигнал канала 7 подогрева выходит за пределы диапазона напряжений, заданного задатчиком 3. Блок регистрации 2 фиксирует температуру точки росы в установившемся режиме, по которой и судят о .влажности контролируемой среды (см. фиг.2,5). В.режиме определения фазового состояния конденсата переключают ключи в ключевом блоке 19 во второе положение (условно показано пунктиром) . При этом выход cyNiMaTOpa 12 от входа усилителя 6 мощности отключа-. ется, а вместо него через ключевой блок 19 подкл очается иммитатор 21 сигналов канала управления подогрева. ПрИ этом на выходе усилителя 6 мощности сигнал соответствует максимальной температуре среды , и нагреватель 5, работая в режимемаксимальной теплопроизводительности, полностью испаряет с зеркала 22 имевшуюся на нем пленку конденсата. Одновременно на первые входы элементов 13 и 14 через ключевой блок 19от иммитатора 20 сигналов канала управления подается напряжение, ле жацее в середине диапазрна напряжений, заданных задатчиком 3, и, следовательн.о, напряжение с иммитатора 20не изменяет режима работы регулятора 9 охлаждения и интенсивность

охлаждения зеркала 2 холодильником 8 сохраняется.

Затем переключаются ключи в ключевом блоке 19 в исходное состояние, т.е. на режим контроля температуры точки росы, Поскольку пленки конденсата на зеркал 22 нет, то напряжение на выходе сумматора 12 равно нулю. На входе усилителя 6 мощности, подключенного через ключевой блок 19 к выходу сумматора 12, напряжение равно нулю,и на нагреватель 5 сигнал не подается,т.е. нагрева нет.На первый вход элемента 14 в этот момент с сумматора 12 также подается нулевой cигнaлJИ интенсивность охлаждения, как указывалось выше, возрастает, но незначительно из-за большой инерционности регулятора 9 охлаждения и холодильника 8.

В момент начала конденсации блок 2 регистрации (точка А на фиг.2,в) фиксирует; температуру точки росы (насыщение водяного пара над поверхностью жидкой фазы -конденсатора) ,а нагреватель 5 егулирует температуру зеркала 22 таким образом, чтобы толщина пленки конденсата оставалась постоянной.

Если температура конденсационной поверхности зеркала 22 отрицательная, то выпавший кс1нденсат через некоторое время переходит в твердое фазовое состояние. При этом упругость водяных паров над твердой фазОй конденсата возрастет, начнется рост толщины пленки конденсата и, как указаывалось ранее, рост сигнала на датчике 1 -температуры конденсационной поверхности. Нагреватель 5 поднимет температуру конденсационной поверхности зеркала 22, стремясь сохранить постоянной толщину пленки конденсата (равновесное состояние насыщения, но уже над твердой фазой) . Блок регистрации зафиксирует повышение температуры(точка Б на фиг. 2, ч). Разность температур конденсационной поверхности зеркала 22 в момент выпадения конденсата и в установившемся состоянии насыщения водяных паров над слоем конденсата, т.е. при постоянной толщине пленки

конденсата в установившемся режиме работы устройствами является информацией об образовании твердой фазы. Если такой разности не наблюдается,то на конденсационной поверхности зеркале 22 конденсат находится в жидкой фазе (фиг.2 5).

Управление ключами в ключевом блоке 19 производится синхронно от генератора импульсов 17 через формирователь импульсов 18.В предложенном

o устройстве длительность импульсов находится в диапазоне 15-25 с и выбирается из условия полного испарения пленки конденсата.

В исходном (нилснем по схеме) сос5тоянии ключи в -ключенГом блоке 19 находятся в течение 4-5 1ин, обеспечивая непоепывный контроль температуры точки росы.. .

Проведенные на макете эксперимен0ты показали, что данное устройство устойчиво работает в диапазоне температур точки росы от до + 60 С и позволяет-надежно определять фазовое состояние конденсата.

5

Формула изобретения

Устройство для непрерывного контроля температуры точки росы по авт.ев, № 693348, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства, оно содержит последовательно соединенные генератор импульсов, формирователь импульсов и ключевой блок, а также два иммитатора сигналов канала управления, выходы которых подключены соответственно ко второму и третьему входам ключевого блока, четвертый вход которого соединен с выходом сумматора, а выходы соответственно - со входом усилителя мощности и с первыми входами пороговых элементов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 693348, кл. С 05 Д 23/19, 1977 .(прототип) .