Устройство для программного регулирования температуры газа

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Оп ИСАНИЕИЗЬЬРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 935887(22) Заявлено 29.10,80 (21 2998963/18-24с присоединением заявки РВ(51) М. Кл. 0,053 16/16 Гооударстекниый комитет СССР ло делам изобретений н открытийТульский ордена Трудового Красного Знамени политехническийинститут(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗА Изобретение относится к автоматическому программному регулированию температуры проточной газовой среды и может быть использовано в химической промышленности для получения газа с заданной температурой, а также в машиностроении прн испытаниях конструкций на прочность и стойкость к воздействию агрессивных проточных газов различной температуры.Известно устройство для регулирования температуры газа, содержашее нагревательный (охладнтельный) элемент, теплообменник и датчик температуры 13.Недостатками известного устройства являютсянизкое быстродействие, обусловленное инерционностью нагревательного (охлвдитеттьного) элемента и датчика температуры, и низкая экономичность, вызванная дополнительными затратами энергии на нарев или потеряма тепла при охлаждении газа.Наиболее близким к предлагаемому техническим решаптем является устрой 2ство для программного регулированиятемпературы газа, содержвшее ресивер,последовательно соединенные первыйэвдатчик, сравниваюшнй элемент и посй йорган н проточную камеру с ограничительной диафрагмой, выход реснвераподключен к первому входу регулируюшего органа 123 .тоНедостатками этого устройства так.же являтотся низкие быстродействие нэкономичность.С целью повышения быстродействияи экономичности, устройство содержитвторой задатчик и последовательно соединенные обратная модепь объекта нсумматор, подключенный выходом ковторому входу регулируютпего органа, авторым входом -ко второму выходупервого звдатчика, выход второго задатчика подключен ко второму входу сравнивающего элеме нтв, выход которогоподключен ко входу обратной моделиобъекта,Т,Т;- соответственно постоянные вре-.мени и коэффициент передачиобъекта регулирования,Устройство работает следующим об разомВторой задатчик 5 выдает сигналОт, пропорциональный переменному значению температуры ТЦ газа ( 1 - время), которое необходимо реализовать в 10 проточной камере 3, Этот сигнал сравнивается сравнивающим элементом 6 ссигналом 0 установившегося значенияОтемпературы То, вырабатываемым на первом выходе первого задатчика 7. По-,15 лученная разность О - - сигнал отклонения подается на вход обратной моделиобъекта 8, на выходе которой вырабатывается сигнал ОЬ , прппорциональныйтребуемому прирашещпо плошади й Ввпускного отверстия проточной камеры 3.Сигнал О Ь суммируется сумматором 9с сигналом. 0, пропорциональным0установившемуся значению регулируемойплощади 80 впускного отверстия. Суммарный сигнал 0 подается на второйвход регулирующего органа 2, которыйобеспечивает в каждый жомент временитребуемую плошадь открытия впускногоотверстия, через которое поступает газиз ресивера 1. При поступлении газа впроточную камеру 3 изменяются егодавление и занимаемый объем, что приводит к соответствующему изменениютемпературы газа. Объем проточной камеры 3 является постоянной величиной,а давление газа регулируется подачейгаза из ресивера 1, путем регулировкиплошади сечения впускного Отверстияв соответствии с требуемым закономизменения температуры газа. Крутизна ф 0 статической характеристики проточнойкамеры 3 с газом или, что тоже самое, коэффициент передачи объекта К 0подбирается в зависимости от требуемого быстродействия и реализуется выбоф 5 ром соответствующего проходного отверстия ограничительной диафрагмы 4.Ограничительная диафрагма 4 и регулирующий орган 2 можно поменять местами их установки, при этом осушест вляется регулирование не притока, арасхода газа из проточной камеры 3,Управление температурой в предлагаемом устройстве программного изменения температуры газовой среды осу шествляется путем изменения внутренней энергии газовой среды в проточнойкамере за счет регулирования прйходаили расхода газа и, соответственно,тогда передаточная функциямодели объекта 8 имеет вид ЬВ ф Т ьТфз Рра Лыеение плош я проточ где ьТ - прирашЯ - требувпускн ение темпеемое прирашго отверсти3Т Т ТТ3 935887 4На чертеже изображена блок-схемаустройства.Блок-схема содержит ресивер 1, регулирующий орган 2, проточную камеру3, ограничительную диафрагму 4, второй .задатчик 5, сравнивающий элемент 6,первый задатчик 7, обратную модельобъекта 8 сумматор 9.Второй задатчик 5 вырабатывает насвоем выходе электрический сигнал,напряжение которого пропорциональнотребуемой температуре газа и изменяется во времени в соответствии с требуемой программой изменения температуры,газа,Первый задатчик 7 вырабатывает насвоем втором выходе электрический сигнал, напряжение которого пропорционально установив 1 пемуся значению требуемойплошади сечения входа 1 троточной камеры 3, а на первом .выходе - электрический сигнал, напряжение которогопропорционально устанОвившемуся значению требуемой температуры газа,Обратная модель объекта 8 являетсяэлектронной моделью с передаточнойфункцией обратной передаточной функцииобъекта регулирования, которым является проточная камера 3, заполненная газом, температура которого является регулируемой вецичиной.Вид передаточной функции обратноймодели объекта 8 и, соответственно,сложность ее реализации существеннозависят от требуемых динамической истатической точности регулирования, Длябольшинства практически важных задачдостаточно использовать передаточнуюфункцию объекта регулирования в виде:ф,Х= - ,- т 1 РТ Р 1 ТРф"5 935регулирования прихода или расходаэнергии в проточную камеру.На основе предлагаемого устройствавоспроизведено гармоническое изменениетемператууы с частотой 1 Гц и амплитудой 20 ( Т 300 оК + 20 о;пу )причем отклонения действительного закона от заданного не превышали 6%.Использование предлагаемого устройства значительно расширяет диапазон 1 Очастот воспроизводимых законов измнения температуры, Это достигаетсязаменой нагревательных (охладительных)элементов регулируюцщми органами,обеспечивающими изменение плошади 15входного или выходнвго отверстия,быстродействие которых выше быстродействия нагревательных (охладительных) элементов. Отсутствие теплообменника обеспечивает более экономичное 2 оиспользование энергии газа для изменения температуры в проточной камерепо сравнению с известным.формула изобрет ения.l 25Устройство для программного регулирования температуры газа, содержащее 887 6ресивер, последовательно соединенныерегулируюший орган, проточную камеру.с ограничительной диафрагмой и последовательно соединенные первый задатчики сравнивающий элемент, выход ресивераподключен к первому входу регулирующего органа, о т л и ч а ю ш е е с ятем, что, с целью повышения быстродействия и экономичности устройства, оно содержит второй задатчик,и последовательно соединенные обратную модель объекта и сумматор, подключенный выходомк второму входу регулируюшего органа,а вторым входом - к второму выходупервого задатчика, выход второго задатчика подключен к второму входу сравнивающего элемента, выход которого подключен к входу обратной модели объекта,Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Акцептированная заявка ФРГКо 2024158, кл. 42 г 2-23/00,опублик, 1972.2. Патент США Ы 3537510,кл; й 05 0 23/00, опублик, 1976ВНИИПИ Заказ 4208/49 Тираж 914 По анисиал ППП "Патент", г. Ужгороа, ул. Проектная