Устройство для моделирования движения газа в газопроходах

Союз Соеетскнк Соеалистических Республик.з б 066 7/57 исоединением заявкиГасударственный. комитет Совета Министров СССР по -злам .изобретенийи открытий 3) Приорит Опубликовано 15;08.76. БюллетеньДата опубликования описания 26.10.7 33 (088.8) 53) У 72) Авторы изобретения(71) Заявител Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газо 4) УСТРОИСТВО ДЛЯ МОД ДВИЖЕНИЯ ГАЗА В ГАЗО И РОВАН ОВОДАХ 2Ц - 1.1, т -- Ь,1110, ц1 Ь,1 а,(1, - 1,т),дТ ог квадратае и выходе где 1 А, 13 т+т - напряжение (ани на вх а) н ования жащее ментов. ляется делировадое звено сочно-лиИзобретение относится к области электро- аналогового моделирования и позволяет решать задачи нестационарного движения газа в трубах при исследованиях, проектировании, расчетах и эксплуатации магистральных газопроводов, систем магистральных газопроводов и городских газовых сетей,Электрический аналог динамического потока газа может быть представлен цепочкой звеньев, состояние каждого из которых описывается системой уравнений ал давлен я) од звена; 1 ь 11+т - ток (аналог расхода входе и выходе звена; Т - аналог времени. Известно устройство для модел движения газа в газопроводах, сод звенья, состоящие из емкостных эл Недостатком такого устройства низкая точность моделирования. С целью увеличения точности мо ния в предлагаемом устройстве каж дополнительно содержит первый кунейный функциональный преобразователь, выход которого соединен со входом емкостного элемента, и последовательно соединенные первый эмиттерный повторитель, второй кусочно-линейный функциональный преобразователь и второй эмиттерный повторитель, к другому входу которого подключен выход емкостного элемента, а выход второго эмиттерного повторителя соединен с другим выходом10 второго кусочно-линейного функциональногопреобразователя, причем вход первого эмиттерного повторителя каждого предыдущего звена подключен ко входу первого кусочно- линейного функционального преобразователя15 каждого последующего звена, а другой выходвторого кусочно-линейного преобразователя каждого предыдущего звена соединен с выходом второго эмиттерного повторителя каждого последующего звена.20 На фиг. 1 представлена функциональнаясхема звена; на фиг. 2 - принципиальная схема звена.Устройство состоит из звеньев 1, в каждомиз которых кусочно-линейный функциональ ный преобразователь 2 включен между входом и выходом звена. К выходу звена подключен вход эмиттерного повторителя 3, в нагрузке которого включен кусочно-линейный функциональный преобразователь 4, Эмит терный повторитель 3 служит для повышениявходного сопротивления кусочно-линейного функционального преобразователя 4 и уменьшения влияния его входных характеристик на паоаметры звена,Выход этого преобразователя подключен ко входу эмиттерного повторителя 5, к другому входу которого подключен емкостный элемент 6, вход которого подключен к выходу звена.Другой выход кусочно-линейного функционального преобразователя 4 соединен с выходом эмиттерного повторителя 5.Кусочно-линейный функциональный преобразователь 2 образует элемент с нелинейным сопротивлением, а эмиттерные повторители 3 и 5, емкостный элемент 6 и кусочно-линейный функциональный преобразователь 4 образуют элемент с нелинейной емкостью.Звенья соединены таким образом, что выходы всех эмиттерных повторителей 5 объединены, а выход первого функционального преобразователя 2 каждого предыдущего звена подключен ко входу первого кусочно-линейного преобразователя каждого последующего звена.Кусочно-линейный функциональный преобразователь 2 выполнен на транзисторах.Базы всех транзисторов 7 объединены и образуют токовый выход преобразователя, а их коллекторные выводы через настроечные резисторы 8 присоединены к токовому входу преобразователя. Эмиттерные переходы транзисторов 7 через развязывающий диод 9 и подстроечные резисторы 10 запитываются от общего для всех звеньев источника питания 11. Кусочно-линейный функциональный преобразователь 4 построен по такому же принципу, но в отличие от предыдущего к его токовому входу подключен переменный резистор 12. Эмиттерный повторитель 3 выполнен на транзисторе 13, который своим базовым входом подключен к выходу звена, а эмиттером к переменному резистору 12.Эмиттерный повторитель 5 выполнен на транзисторе 14, базовый вход которого подключен к движку потенциометра 12, а эмиттер к нагрузочному резистору 15, Между эмиттером транзистора 14 и выходом звена включен емкостный элемент 6. Питание эмиттерных повторителей 3 и 5 осуществляется от общего для всех звеньев источника питания 16. Источник 17 так же является общим для всех звеньев.Работает устройство следующим обр азом.При подаче на вход звена напряжения Ь от предыдущего звена или от модели компрессорной станции или модели другого источника газа в случае первого звена, через кусочно-линейный функциональный преобразователь 2 протекает ток 1 ь Часть этого тока 1;+ поступает на вход следующего звена или модели газопотребления в случае последнего звена.Другая часть тока 11 - 1 поступает в емкостный элемент 6 для напряжения 11 с, на котором справедливо(3) При малых значениях 1 ток протекает через все резисторы 8 и соответственно коллекторные переходы транзисторов 7 преобразователя 2, Общее сопротивление цепи при этом будет определяться параллельным соединением всех резисторов 7.0 При возрастании тока 11 в зависимости отвеличины сопротивления на одном из транзисторов наступает режим насыщения коллекторного перехода; при дальнейшем увеличении тока 1, возрастают лишь токи через нена сыщенные коллекторы транзисторов. Приэтом динамическое сопротивление цепи будет определяться параллельным соединением резисторов в цепях ненасыщенных коллекторов.Подбором величин сопротивлений 10 и 8 мож но добиться практически любой зависимостимежду током, протекающим через преобразователь, и падением напряжения на нем. Применительно к данному случаю это соотношение имеет вид25 21 А - 1 А+ = А(7) а с учетом соотношения (6) находимК1 Л+ = 1.1 с. (8)Дифференцируя обе части этого выраженияпо Т и используя соотношение (3), окончательно получаемЩ65 йТ- г 1 1 А - 1 (1 11 + 1)(9) Таким образом моделируется первое уравнение системы уравнений 1 и 2, Напряжение,образующееся на выходе звена 1 А.ь подается30 на базу транзистора 13 эмиттерного повторителя 3. Напряжение в эмиттерной цепи этоготранзистора, приложенное к кусочно-линейному функциональному преобразователю 4,также имеет значение 1 А+ь Этот преобразова 35 тель работает аналогично преобразователю 2.При этом значения резисторов 8, 10, 12 подбирают таким образом, что между током черезэтот преобразователь 1, и приложенным к нему напряжением имеет место соотношение1 п= Ф 1 А+. (5)Тогда напряжение 1.1 п, снимаемое с движкапеременного резистора 12, определяется соотношением:451.1 п = 1 А+ - Кп 1 1 А+ь (6)где Кп - величина сопротивления междуэмиттером транзистора 13 и движком переменного резистора 12.50 Напряжение Уп подается на базу транзистора 14 эмиттерного повторителя 5, на резисторе15 нагрузки которого выделяется это же значение напряжения. Тогда для напряжения навыходе звена получаем551 А+ = 1.1 с + 1.1 п,525127 где 2Ь,=1 пСО Формула изобретения Составитель С, Белан Редактор В. Филиппова Техред 3. Таранеико Корректор Е. ХмелевПодписноСССР Тираж 864ета Совета Министрий и открытийаушская наб., д, 4/51706твенного комиелам изобретеосква, Ж,Изд ИПИ Государ по 113035, Маказ 225 пр. Сапунова ипогра Это уравнение совпадает со вторым уравнением системы уравнений 1 и 2.Таким образом данное звено целиком моделирует эту систему. Устройство для моделирования движения газа в газопроводах, содержащее звенья, состоящие из емкостных элементов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения точности моделирования, в нем каждое звено дополнительно содержит первый кусочно-линейный функциональный преобразователь, выход которого соединен со входом емкостного элемента, и последовательно соединенные первый эмиттерный повторитель, второй кусочно- линейный функциональный преобразователь и второй эмиттерный повторитель, к другому входу которого подключен выход емкостного элемента, а выход второго эмиттерного повторителя соединен с другим выходом второго кусочно-линейного функционального преобразователя, причем вход первого эмиттерного повторителя каждого предыдущего звена подключен ко входу первого кусочно-линейного функционального преобразователя каждого последующего звена, а другой выход второго кусочно-линейного преобразователя каждого предыдущего звена соединен с выходом второго эмиттерного повторителя каждого последующего звена.