Устройство для программного регулирования температуры газа Советский патент 1982 года по МПК G05D16/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗА

I

Изобретение относится к автоматическому программно йу регулированию температуры проточной газовой среды и может быть использовано в химической промышленности для получения riaaa с заданной температурой, а также в машиностроении при испытаниях конструкций на прочность и стойкость к воздействию агрессивных проточных газов различной температуры.

Известно устройство дяя регулирования температуры газа, содержащее нагревательный (охладительный) элемент, теплоо& еяник и датчик температуры 1,

Недостатками известного устройства являются низкое быстродействие, обусловленное инерционностью нагревательного (охладительного) элемента и датчика температуры, и низкая экономичность, вызванная дополнительными затратами энергии на на1т5ев или потерями телла при охлаждении газа..

Наиболее близким к предлагаемому теоидаческим реиеяием является устройство для программного регулирования температуры газа, содержащее ресивер, последрвательно соединенные первый задатчик, сравнивающий элемент и псхзледоватепьно соединенные регутшруюший орган и проточную камеру с ограничительной диа(|)рагмой, выход ресивера подключен к первому входу регулирующего органа 2 .

Недостатками этого устройства так10же являются низкие быстродействие и экономичность.

С целью повыщения быстродействия и экономичности, устройство содержит второй задатчик и последовательно сое15диненные обратная модель объекта и сумматор, подключенный выходом ко второму входу регулирующего органа, а вторым входом -ко второму выходу первого задатчика, выход второго задат20чика пошцоочен ко вггорому входу сравнивающего элемента, выход которого подключен ко входу обратной модели объекта. 3 На чертеже изображена блок-схема устройства. Блок-схема содержит ресивер 1, ре гулирующий орган 2, проточную камеру 3, ограничительную диафрагму 4, втор задатчик 5, сравнивающий элемент 8, первый задатчик 7, обратную модель объекта 8, сумматор 9, 13торой задатчик 5 вырабатывает на своем выходе электрический сигнал, напряжение которого пропорционально требуемой температуре газа и изменяет ся во времени в соответствии с требуемой программой изменения температуры газа. Первый задатчик 7 вьфабатывает на своем втором выходе электрический сиг нал, напряжение которого пропорциональ но установившемуся значению требуемой площади сечения входа проточной камеры 3, а на первом выходе - электрический сигнал, напряжение которого пропориионально устанбвившемуся значению требуемой температуры Газа. Обратная модель объекта 8 является электронной моделью с передаточной функцией обратной передаточной функщш объекта регулирования, которым является проточная камера 3, заполненная газом, температура которого является регулируемой величиной. Вид передаточной функции обратной модели объекта 8 и, соответственно, сложность ее реализации существенно зависят от требуемых динамической и статической точности регулирования. Лл больщинства практически важных задач достаточно использовать передаточную функцию объекта регулирования в виде: ЧГР T p lfTp+1 tV4l)(V4lJ тргда передаточная функция обратной модели объекта 8 имеет вид: ,.. где лТ - приращение температуры; дЗ - требуемое приращение плошади впускного jJTBepCTHH протхэчной камеры 3} S7 Т|,Т«|1С- соответственно постоянные вре-мени и коэффициент передачи объекта регулирования. Устройство работает следующим образом. Второй задатчик 5 выдает сигнал U-f , пропорциональный переменному значению температуры газа ( 4 - время), которое необходимо реализовать в проточной камере 3. Этот сигнал сравнивается сравнивающим элементом 6 с сигналом UTQ установившегося значения температуры TQ , вырабатываемым на первом выходе первого задатчика 7. Полученная разность - сигнал отклонения подается на вход обратной модели объекта 8, на выходе которой вырабатывается сигнал f.q , прппорШ1ональнъ1Й требуемому прирашению плошади S спускного отверстия проточной камеры 3. Сигнал суммируется сумматором 9 с сигналом Ug , пропорциональным устаноЕнвшемуся значению регулируемой дшощади SQ впускного отверстия. Оуммарный сигнал Ug подается на второй вход регулирующего органа 2, который обеспечивает в каждый момент времени требуемую площадь открытия впускного отверстия. Через которое поступает газ из ресивера 1. При поступлении газа в проточную камеру 3 изменяются его давление и занимаемый объем, что приводит к соответствующему изменению температуры газа. Объем проточной камеры 3 является постоянной величиной, а давление газа регулируется подачей газа из ресивера 1, путем регулировки площади сечения впускного отверстия в соответствии с требуемымзаконом изменения температуры газа. Крутизна статической характеристики проточной камеры 3 с газом или, что то же самое, коэффициент передачи объекта Kg подбирается в зависимости от требуемого быстродействия и реализуется выбором соответствукшего проходного отверстия ограничительной диафрагмы 4. Ограничительная диафрагма 4 и регулнруюший орган 2 можно поменять местами их установки, при этом осуществляется рет-улирование не притока, а расхода газа из проточной камеры 3. Управление температурой в предлагаемом устройстве программного нзм&нешш температуры газовой среды осуществляется путем Изменения внутренней энергии газовой среды в проточной камере за счет регулирования прихода или расхода газа и, соответственно. регулирования прихода или расхода энергии в проточную камеру. На основе предлагаемого устройства воспроизведено гармоническое изменени температуры с частотой 1 Гц и амплитудой ( Т 300°К + 20°sinlJrt причем отклонения действительного закона от заданного не превышали 6%. Использование предлагаемого устрой ства значительно расширяет диапазон частот воспроизводимых законов нзм&нения температуры. Это достигается заменой нагревательных (охладительных элементов регулирующими органами, . обеспечивающими изменение площади входного или выходного отверстия, быстродействие которых выше быстродействия нагревательных (охладительных) элементов. Отсутствие теплообменника обеспечивает более экономичное использование энергии газа для изменения температуры в проточной камере по сравнению с известным. Формула изобретения/Устройство для программного регули рования температуры газа, содержащее 876 ресивер, последовательно соединенные регулирующий орган, проточную камеру с ограничительной диафрагмой и последовательно соединенные первый задатчик и сравнивающий элемент, выход ресивера подключен к первому входу регутпфующего органа, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и экономичности устройства, оно со- держит второй задатчик,и последовательно соединенные обратную модель объекта и сумматор, подключенный выходом к второму входу регулирующего органа, а вторым входом - к второму выходу первого задатчика, выход второго задатчика подключен к второму входу сравнивающего элемента, выход которого подключен к входу обратной модели объекта. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Акцептированная заявка ФРГ № 2024158, кл. 42 г 2-23/00, опублик. 1972. 2. Патент США М 353751О,. кл. Q О5 D 23/00, опублик, 1976 (прототип).

Q

8

s