Устройство для регулирования соотношения расходов жидкостей

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 04,0981 (21) 3334093/д 8" 24с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Опубликовано 23,02.83. Бюллетень М 7 Союз СоветскихСоциалистицескихРеспублик рц 999027 51 М,Кл з о о 5 в дд/оо Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(531 УДК 62 д.646.3(088.8) Дата опубликования описания 230283 1.Ф +ьВ.В. Гальцов, Е.И. Константино , В:.Г;Йэшуфещный Н.НУстинови А.И. Шатров уе(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СООТНОШЕНИЯ РАСХОДОВ ЖИДКОСТЕЙ Изобретение относится к устройствам регулирования текущей среды и может быть использовано в различных отраслях промышленности.В настоящее время при непрерывном получении смесей из отдельных жидких компонентов широко. используются устройства для регулирования соотношения расхода жидкостей, состоящее из центрального блока управления, кана лов, регулирования расхода каждого из компонентов и блоков контроля диапазона расхода компонентов д .В этом устройстве задающий производительность сигнал из центрального блока управления поступает на блоки, задания каналов регулирования расхода компонентов, в которых он распределяется пропорционально содержа" нию каждого компонента в смеси, С выходов блоков задания управляющие сигналы поступают на блоки сравнения соответствующих контуров регулирования, на вторые входы которых приходят действительные значения расходов с расходомеров. Управляющие воздействия с блоков сравнения поступают на исполнительные органы. Большинст,во расходомеров имеет ограниченный . диапазон работы. При выходе эа пределы диапазона увеличивается износрасходомера и погрешность измеренияПоэтому в известных устройствах длярегулирования соотношения расходаимеются блоки контроля диапазонов.Если происходит выход величины однаго из расходов за пределы диапазона,то блоки контроля диапазонов вццаютсоответствующий аварийный сигнал,который может бытьиспользован дляограничения общей производительностивсего устройства.Известно также устройство длярегулирования соотношения расходажидкостей, которое ограничивает производительность работы в зависимостиот допутимых диапазонов работы егоэлементов. Устройство включает центральный блок управления, каналы регулирования расходов, каждый из которых содержит блок задания, блоксравнения, расходомер, исполнитель-.ный орган, блок определения диапазона производительности и блок ограни- М чения производительности 21В такое устройство вводятся фиксированные данные абограниченияхдиапазонов работы каналов регулирования, поэтому оно не учитывает иэЗ 0 менение ситуации при смешенииг,4 М Чэ Фь ф. ВНИИПИ Заказ 1155/71 Тираж 872 Подписное филиал ППП "Патент",г.Ужгород,ул,Проектная,4 Чъ ФЗ Е Д о фЪ ф % фс 8 зуменьшения поступления какого-либо .компонента или группы компонентов изменения давления жидкостей в подающих трубопроводах и т.п. Возмож= ности установки регулирования соотношения расхода жидкостей при работес таким устройством используются не полностью, работа ведется при пониженной производительности, чтобы не.допустить выпуска некондиционнойсмеси. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для регулирования соотношения расходов жидкостей, содержащее последовательно соединенные первый генератор импульсов, элемент совпадения, реверсивный счетчик и умножитель частоты, вторым входом соединенный с выходом первого генератора импульсов, а выходом с входами каналов регулирования расходов жидкостей, первые выходы которых соединены с входами первого элемента ИЛИ, выходом соединенного с вторым входом реверсивного счетчика, каждый из каналов регулирования состоит из последовательно соединенных блока задания, первого блока сравнения, исполнительного органа, расходомера и второго блока сравнения, вторым входом соединенного с выходом блока задания, первым выходом - с первым выходом канала ре- гулирования, второй вход первого блока сравнения соединен с расходомером, вход бяока задания соединен со входом канала регулирова.ния 3(.Частота следования импульсов второго генератора импульсов задает производительность устройства. Это устройство автоматически понижает производительность работы при умень шении поступления какого-либо компонента. При работе устройства послепонижения производительности последняя может быть повышена вручную или автоматически. В последнем случае отсутствие автоколебаний и, соответственно, работа с прежней точностьк. возможна лишь в том случае, если причины уменьшения поступления какого-либо компонента полностью устраиены. Возможен возврат производительности только на ранее установленный уровень, Это устройство не обеспечизает автоматический выбор производительности с сохранением требуемойточности регулирования при различныхсоотношениях расходов компонентныхжидкостей. При компаундировании., например, нефтепродуктов максимальноезначение производительности зависитот рецепта смеси. Оно является величиной переменной, поскольку перепад давления в каком-либо трубопроводе компонентной жидкости зависит от конкретных переменных условий ее нагнет".н;я, а также от давлек.1 я з коллекто","е-смесителе, зависящего к тому же не только от этой жидкос" ти но и от расходов остальных жидКрстей.Цель изобретения - повышение производительности при сохранении требуемой точности регулирования,Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования соотношения расходов жидкостей звецены последовательно соединенные формирователь, триггер, второй элемент ИЛИ и элемент совпадения соединенный со вторым входом реверсивного счетчика, вторым входом - с выходом первого генератора импульсов, причем .второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента ИЛИ, с входом формирователя и с вторым входом триггера, третьи входы соединены со вторыми выходами каналов регулирования расходов жидкостей, соединенных в каждом канале со вторым выхоцом второго блока сравнения.На фиг.1 представлена блок-схема устройства для регулирования соотношения расходов жидкостей; на фиг.2 схема блока 6; на Фиг.3-6 - диаграммы работы устройства.Устройство содержит каналы 1 1 , 1 ц регулирования расходов, каждый из которых состоит из блока 2 задания, первого блока 3 сравнения, исполнительного органа 4, расходомера 5, второго блока 6 сравнения, ц;-;,тральный блок 7 управления состо. ит из второго генератора 8 импуль.ов, умпожнтеля 9 частоты, первого элемента. ИЛИ 10, реверсивного счетчика. 11. первого генератора 12 импульсов, формирователя 13, триггра 14,. второго элемента ИЛИ 15, элемента 16 совпадения, выходы 17 и 18 блока 16,. городы 19 и 20 блока. 6, Блок 6 может быть построен, например, как показано на фиг,2. При таком построении этот блок содержит элементы 21 и 22 стандартизации по площади положительных и о;.рицательных импульсов сглаживающий сумматор 23, компараторы 24 и 25, источники 26 и 27 положительного и отрицательного аналоговых сигналов. На выходе сглаживающего сумматора 23 образуется аналоговый сигнал равный усредненной сумме разнополярных импульсов с выходов элементов 21 и 2, В зависимости от амплитуды этего сигнала (разнос:. частот .ледования импульсов на входак 19 и 20) на выходах компараторов 24 и 25 (выходах 17 и 18 отсутствуют или псявляются команды. Если выходной сигнал сглаживающего сумматора 23 меньше положительного сигнала с выхода источника 26 и больше отрицательного сигналавыхода источника 27 (что соответ.ствует ситуации, когда разность частот.следования импульсов на входах 19 и 20 находится в зоне допустимых значений, величина которой выбирается равной 5-10 значениям ошибки регулирования контуров 1, 1 ц, 1 ), то на выходах компараторов 24 и 25 команды отсутствуютЕсли выходной . сигнал сглаживающего сумматора 23 больше положительного сигнала с выхода источника 26 (соответствует ситуации, когда разность частот следования импульсов на выходах 19 и 20 превышает положительную границу зоны допустимых значений), то на выходе компаратора 25 команда отсутствует, а на выходе компаратора 24 команда есть.Если выходной сигнал сглаживающе-, го сумматора 23 меньше отрицательного сигнала с выхода источника 27(соответствует ситуации, когда разность частот следования импульсов на входах 19 и 20 превышает отрица- . тельную границузоны допустимых зна-. чений), то на выходе компаратора 25 команда есть, а на выходе компаратора 24 команды нет.Устройство работает следующим образом.Каналы 1 , 1", 1 работают с использованием принципа отрицательной обратной связи. При увеличении как частоты, задающей производительность, вырабатываемой центральным блоком 2, так и увеличении уставок расходов на блоках 1 , 2 ци 2 ц, блоки 3, Зц и 3" увеличивают свои выходные сигналы, которые, воздействуя на исполнительные органы 4, 4" и 4", увеличивают расходы жидкости через расходомеры 5, 5" и 5 ц таким образом, чтобы пары входных сигналов блоков 3, 3" и Зц в каждом канале 1 , 1 и 1(ц оказались равными, При уменьшении как частоты, задающей производительность, так и уставок расходов канале 1, 1 и 1(ц отрабатывают изменение задайий в противоположном направлении, Если по каким- либо причинам расходы жидкостей через расходомеры 5, 5и 5 ока( (ц жутся не равными заданным значениям, определяемыми выходными сигналами блоков 2,.2 ц и 2 ц(, то на первых 17(, 17 и 17 ц и вторых 18, 18 ц и 18 ц выходах блоков б(, бц и бш будут появляться команды соответственно при условиях, когда сигналы с блоков 2, 2" и 2 щ будут превышть и будут меньше сигналов с расходомеров 5, 5 ц и 5 ц на некоторую заранее установленную величину границы зоны допустимых значений. 5 0 35 20 25 30 35 40 4550 55 60" производительности на выходе умножителя 9 увеличится, компонента опять станет не хватать. Это вызовет появление команды на первом выходе( Н 1каких-либо блоков 6 ,б и 6и т.д65 начнутся автоколебания в системе,При поиске производительностииспользуются команды, вырабатываемыеблоками б, 6 и 6 , воздействующими на элементы 10 - 16 центрального блока 7, посредством которых производительность изменяется в нужную сторону, Эти команды содержат информацию о максимально возможной производительности для конкретных соотношений расходов и перепадов давлений.Рассмотрим далее работу устройст" ва в предположении, что команда с выхода элемента 15 открывает элемент 16 и через последний импульсы с генератора 12 поступают на первый частотный вход реверсивного счетчика 11. Элемент 16 будет открыт, если хотя бы на одном каком-либо входе второго элемента 15 будет присутствовать команда, т.е. если расход жидкости хотя бы в одном канале 1( 1 ц и 1(ц будет отклоняться от задания, определяемого выходным сигналом соответствующего блока 2, 2" и 2 ц сверх заранее установленной границы зоны допустимых значений в большую или меньшую сторону. Этот случай проиллюстрирован диаграммами 3 на фиг.5. В установившемся режиме, после ввода устройства на максимальную производительность, которая задается частотой следования импульсов с генератора 8, в реверсивном счетчике 11 ;аписаны во г.сех разрядах логические единицы и на выходе умно- жителя 9.частота следования импульсов равна соответствующему сигналу генератора 8, команды с первых и вторых выходов блоков б , 6 . и 6( (Н отсутствуют. При уменьшении поступ- ления какого-либо компонента через. первый элемент ИЛИ 10 проходит команда, которая, воздействуя на второй управляющий вход, переводит реверсивный счетчик 11 в режим вычитания и на выходах его разрядов код начинает уменьшаться, тем самым, уменьшая частоту производительности на выходе умножителя 9. Уменьшение( (ц входного сигнала блоков 2 , 2 и 2 вызовет одновременное уменьшениец расходов жидкостей в каналах 1 ,.1 и 1 ц , При уменьшении производитель" ности ниже какого-то уровня, когда поступление компонента, которого не хватало,. окажется достаточным, чтобы восстановилось заданное соотношение, выходная команда с какого-либо из первых выходов блоков б , б и бц ц( исчезнет, реверсивный счетчик через первый элемент 10 будет вновь переведен на режим сложения, частотачто приведет к понижению точности регулирования соотношений расходов жидкостей.Для того, чтобы исключить автоколебания в системе используются дополнительные команды со вторых выходов 18, 18" и 18 ц 1 блоков 61, 6 ц и бц.Рассмотрим далее работу устройства когда команда на выходе триггера 14 отсутствует. Этот случай проиллюстрирован диаграммами 4 на фиг.6. При понижении производительности устройства до уровня, когда в нем должны были бы возникнуть автоколебания, в момент, когда достигнута 15 нужная производительность, т.е. а момент отсутствия команд .на всех первых и вторых выходах блоков 6, 6" и 6 ц, элемент 16 закроется, импульсы с генератора 12 перестанут поступать на первый частотный вход реверсивного счетчика 11, частота следования импульсов на выходе умно- жителя 9 перестанет изменяться, отрицательная обратная связь по поиску 25 производительности разомкнется, система выйдет из автоколебаний. Возможно что в каком-либо из каналов 1 , 1 и 1 ц будет По инерции изменяться расход жидкости так, что возникнут команды на первых 17 , 17 ц и 17 1 и вгорых 18 , 18 ц и 18 ц 1 выходах .блоков 6, бц и 6 ц , т,е, устройство опять начнет выбирать производительность по причине, не связанной с нехваткой какого-либо компонента. Однако, при выборе достаточно низкой частоты следования импульсов с генератора 12 и наличии тормозящего влияния сигнала с выхода второго элемента 15 - размыкания упомянутой отрицательной обратной связи, авто- колебания в системе даже в этом слу, чае будут достаточно быстро затухать. Для этого необходимо, чтобы период следования импульсов с генератора 45 12, т.е. время элементарного цикла изменения производительности было в несколько раз больше времени отработки соответствующего возмущения по производительности контуров 1, 5 О1" и 1 Ц 1Команды со вторых выходов 18, 18 Ц и 181 ц блоков 6 , 68 й бпла ис-. пользуются также для того, чтобы устройство могло найти нужную произ" водительность при, заметной протечке исполнительных органон, т,е, если исполнительные органы 4,4 ц и 4 не обеспечивают регулированияЮ"снизу, то при выборе какого-либо уровня производительности оказывается, что расход через какой-либо закрытый исполнительный орган 4 , 4" и 4 оказывается больше, чем тре 1 цбуется по рецепту. Если причина 65 уменьшения пс:отупления какого-либо компонента. устраненар то устройство поднимет производительность до такого уровня, когда влияние протечек исполнительных органов 5 5 " и 5не будет сказываться на точ 1 цности регулирования соотношения расходов жидкостей каналами 1, 1" и 141, Действительно, если .протеч каф какого-либо из исполнительных органон 5 , 5 ц и 5" превышает рас,ход, требуемый рецептом, то на втором выходе 18, 18 ц и 18 ц одного из блоков 6, 6 ц и 6 Ш появится команда, а на первых выходах 17, 17 ц и 17 ц 1 этих блоков команды будут отсутствовать. Тогда реверсивный счетчик 11 будет включен на сложение, поскольку команда на выходе первого элемента 10 будет отсутствовать а на его первый частотный ахад будут поступать импульсы с генератора 12; поскольку команда с выхода второго элемента 15 откроет элемент 16, Расходы жидкостей в каналах 1, 1 ц и 1 ц возрастут про" порционально выходному сигналу центрального блока 7 (частоте, задающей производительность) и в какой-то момент времени на всех вторых выходах 18, 181 и 18 е блоков 6, бц и б" команды будут отсутствовать. Элемент 16 закроется, код в ревер-, сивном счет яке 11 перестанет увеличиваться, производительность станет постоянной.При отсутствии команды с триггера 1-. предлагаемое устройство при устранении причины недостаточности поступления какого-либо компонента будет понижать производительность только до уровня когда команды на вторых выходах 18, 18 " и 18 ц блоков 6 , 6 ц и 6 Ш будут отсутствовать. Для того,. чтобь устройство имело возможность поднять производительность выше этого уровня до макси" мально возможной величины, когда любого компонента будет достаточно для нормальной работы, необходимоизменить достигнутое равновесие устройства в сторону увеличения производительности, Для этого исполь" зуются Формирователь 13 и триггер 14 Равновесие устройства будет нарушаться п.зи появлении команды на выходе триггера 14. Пр; достижении состояния равновесия в устройстве, независимо от того, увеличивалась нли уменьшалась частота задающая производительность наступает момент времени, когда команда на выходе первого элемента 10 исчезает, что достигается при о=су.:ствии команд на вс=х первых выходах 17, 17 ц и 17 Д 1 блоков 61, 6" ч бц . Йсчезнове" ние команды на выходе первого элемента 10 является команцой на запускформирователя 13 и сброс триггера 14 - кбманда на его выходе исчезает. На время действия выходного импульса формирователя 13 устройство находится в состоянии равновесич. При исчезновении этого выходного импульса 5 .триггер 14 переводится в другое сос.тояние и на его выходе появляется команда, которая пройдя второй элемент 15, открывает элемент 16 и на первый, частотный вход реверсивного 10 счетчика 11 поступают импульсы со второго генератора 12, частота следования импульсов с выхода бинарного умножителя 9 увеличивается. если ситуация при поддержании соотношения 15 расходов жидкостей изменилась и расходы жидкостей во всех каналах 1, 1 н и 1 ф могут. быть увеличены, то частота, задающая производительность, будет увеличена до значения, когда в каком-либо из каналов 1, 1" и 1 " расхода жидкости будет нехватать. Тогда, с какого-либо из первых 1717 и 17 выходов блоков 61, 6" и б ф. поступит команда и, пройдя первый и второй элемент 10 и 15, будет воздействовать на второй, управляющий вход реверсивного счетчика 11 и переведет его на вычитание, откроет элемент 16, через который импульсы со второго генератора 12 поступают на первый, частотный вход реверсивного счетчика 11. Частота, 1 задающая производительность, начнет уменьшаться. Наступит момент времени, когда команда на выходе первого элемента 10 исчезнет, и повторится рассмотренная ситуация. Если поддержание соотношения расходов жидкостей ие позволяет увеличить частоту, задающую производительность, то непосредственно после момента времени, когда команда на выходе первого элемента 10 исчезнет, произойдет элементарное увеличение упомянутой частоты и она через время, определяемое 45 периодом следования импульсов с генератора 12, уменьшится на величину своего элементарного приращения. Команда на выходе первого элемента 10 исчезнет, Через время, определяе" мое длительностью выходного импульса Формирователя 13, устройство будет вновь пытаться увеличить частоту задающую производительность, и в зависимости от рассмотренных выше двух ситуаций при поддержании соотношения расходов жидкостей производительность либо будет увеличена, либо останется на прежнем уровне.Длительность выходного импульса Формирователя 13 выбирается в интер вале .100-1000 периодов следования импульсов со второго генератора 12 с тем, чтобы средние ошибки регулы" рования соотношения расходов жидкостей в каналах 1, 1" и 1" практи чески не увеличивались за счет действия возмущений при элементарных приращениях частоты, задающейпроиз" водительность,при ситуации, когда производительность не может быть увеличена.Предлагаемое устройство обеспечивает работу системы смешения нефтепродуктов с автоматическим выбором максимально возможной производительности для данного рецепта смеси присохранении точности соотношения ее компонентов.формула изобретенияУстройство для регулирования сост.ношения расходов жидкостей, содержащее последовательно соединенные первый генератор импульсов, элементсовпадения, реверсивный счетчик иумножитель частоты, вторым входомсоединенный с выходом первого генератора импульсов, а выходом - с входами каналов регулирования расходов .жидкостей, первые выходы которыхсоединены с входами первого элемента ИЛИ, выходом соединенного с вторым входом реверсивного счетчика,каждый из каналов регулирования состоит из последовательно соединенныхблока задания, первого блока срав-нения, исполнительного органа, расходомера и второго блока сравнения,вторым входом соединенного с выходдом блока задания, первым выходом -с первым выходом канала регулирования, второй вход первого блокасравнения соединен с расходомером,вход блока задания соединен с входомканала регулирования, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности при,сохранении требуемой точности регулирования,в него введены последовательно соединенные Формирователь, триггер,элемент ИЛИ и элемент сбвпадения,выходом соединенный с вторым входомреверсивного счетчика, вторым входом - с выходом первого генератораимпульсов, причем второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходомпервого элемента ИЛИ, с входом Формирователя и с вторым входом тригге"ра, третьи входы ссединены с вторымивыходами каналов регулирования рас"ходов жидкостей, соединенных в каждом канале с вторым выходом второгоблока сравнения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. СистеМа В 3 епйаваф ФирмыМ 6 Зеве 1 пе ЕЯе 1 сг 1.г 1:абаз ЛезеИ зсЬай,ФРГ АЕд-РгофЫезз 3/4, 1963.2. Авторское свидетельство СССРР 345943, кл. С 05 Э 11/00, 1972.3, Проспект фирмы 11 з 1 оот, 1974