Устройство для регулирования соотношения газов в смеси

СОВ ЕТСНИХОЙВВИУПаеСНИК СПУБЛИН А О 1115025 зю 605 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТВУ ТОРСНОМУ СЗИД ерой ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт автоматизации чернойметаллургии научно-производственногообъединения "Черметавтоматика"(прототип),54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАИЯ СООТНОШЕНИЯ ГАЗОВ В СМЕСИ, содержащее датчики расхода, установленныесоответственно на потоках первого,второго и третьего газов, блок вычисления теплоты сгорания первой смеси,первый выход которого связан с выходом первого датчика расхода, второйвход - с выходом второго датчика расхода, а выход " с первым входом первого регулятора расхода, подключенного вторым входом к выходу первогозадатчика расхода, а выходом - к входу первого исполнительного механизма, установленного на потоке второго газа, блок вычисления теплотысгорания второй смеси, выход которого соединен с первым входом второгорегулятора расходы, подключенноговторым входом к выходу второго задатчика расхода, а выходом - к входувторого исполнительного механизма,установленного на потоке третьегогаза, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности устройства, оно содержит последовательно соединенные первый сумматор, блокумножения, первый делитель и второйсумматор, а также последовательносоединенные третий сумматор и втоделитель, причем выходы первого ивторого датчиков расхода подключенык соответствующим входам первого сум.матора, выход которого связан с первым входом третьего сумматора, подключенного вторым входом к выходутретьего датчика расхода и к второмувходу второго сумматора, выход второго делителя соединен с первым входом блока вычисления теплоты сгорания второй смеси, второй вход которого связан с выходом второго сумматора, выход блока вычисления теплотысгоранйя первой смеси подключен к1 1115Изобретение относится к областирегулирования, а именно к системамрегулирования неэлектрических величии, в частности, к регулированию соотношения компонентов в газовых сме 5сях, и может найти применение на металлургических заводах при автоматизации газосмесительных станций, накоторых готовится топливо для нагревательных и термических печей .Известна система управления работой газосмесительных станций, содержащая измерители и регуляторы давления смеси и перепадов на спаренныхзаслонках. Критерием достижения задан-ного соотношения является достижениезаданного соотношения перепадов наспаренных заслонках 13,Недостатком системы является неконтролируемая погрешность при приготовлении смеси, возникающая иэ-занарушения геометрического подобияпроходных сечений спаренных заслонокпри их повороте.Известна система, содержащая Расходомеры смешиваемых газов, подключенные к устройству вычисления теплоты сгорания смеси, выходной сигналкоторого поступает на регулятор, гдесранивается с сигналом задатчика21.30Недостатком такой системы является то, что она может успешно работатьтолько при смешивании чистых газов,имеющих стабильную или мало меняющуюся теплоту сгорания. Поддерживаязаданное соотношение смешиваемьм га- З 5зов, система не обеспечивает поддержание заданной теплоты сгорания смеси. Если же в качестве одного из компонентов будет поступать смесь с переменным соотношением ранее смешан- фных газов, то показания соответствующего расходомера будут иметь переменную погрешность, и отклонения теплотысгорания могут недопустимо возрасти.При этом никаких сообщений о возник- ф 5шей погрешности не поступит.Описанная ситуация возникает, когда на газосмесительных станциях смешивают природный газ с коксодоменнойсмесью, полученной раньше на другой 50станции,Системы автоматики на таких станциях, оказавшихся включенными последовательно, идентичны, и работаютсовершенно независимо. Каждое наруше ние в работе первой станции, связанное с недостатком одного из смешивае.мых газов, или преднамеренное измене 025 2 ние заданного соотношения обслуживающим персоналом ведет к нарушению в работе второй станции. На ней воэникает. неконтролируемая погрешность в йриготовлении топлива, что отрицательно сказывается на работе печей и всего передела в целом.Целью изобретения является повышение точности устройства, обеспечивающего приготовление топлива на второй газосмесительной станции вне зависимости от режима и точности работы первой. Эта цель достигается тем, что в устройстве для регулирования соотношения газов в смеси, содержащем датчики расхода, установленные соответственно на потоках первого, второго и третьего газов, блок вычисления теплоты сгорания первой смеси, первый вход которого связан с выходом первого датчика расхода, второй вход - с выходом второго датчика расхода, а выход - с первым входом первого регулятора расхода, подключенного вторым входом к выходу первого задатчика расхода, а выходом - к входу первого исполнительного механизма, установленного на потоке второго газа, блок вычисления теплоты сгорания второй смеси, выход которого соединен с первым входом второго регулятора расхода, подключенного вторым входом к выходу второго задатчика расхода, а выходом - к входу второго исполнительного механизма, установленного на потоке третьего газа, дополнительно введены последовательно соединенные первый сумматор, блок умножения, первый делитель и второй сумматор, а также последовательно соединенные третий сумматор и второй делитель, причем выходы первого и второго датчиков расхода подключены к соответствующим входам первого сумматора, вьмбд которого связан с первым входом третьего сумматора, подключенного вторым входом к выходу третьего датчика расхода и к второму входу второго сумматора, вьмод второго делителя соединен с первым входом блока вычисления теплоты сгорания второй смеси, второй вход которого связан с выходом второго сумматора, выход блока вычисления теплоты сгорания первой смеси подключен к второму входу блока умножения.3 11На чертеже представлена схема устройства для регулирования соотно.шения газов в смеси.Устройство содержит первый, второй и третий датчики 1-3 расхода, ,первый, третий и второй сумматоры 4-6, блок 7 умножения, делители 8 и ./ 9, блоки вычисления теплоты сгорания ,первой 10 и второй 11 смеси, первый и второй регуляторы 12 и 13 расхода, первый и второй эадатчики 14 и 15 расхода, первый и второй исполнительные механизмы 16 и 17.Устройство работает следующим образом.На первой газосмесительной станции смешиваются чистые газы: газ 1 и гаэ 2; Теплота сгорания и плотность каждого из них достаточно стабильны, поэтому теплоту сгорания смеси 1 можно с высокой точностью вычислить по измеренным расходам газов 15025 4в котором сравнивается с сигналом озаданном значении СС,от первого эадатчика 14 расхода. При отклонениивычисленного значения а- от заданноу н5го регулятора 12 изменяет расход га.за 2. Если на расходы газов наложены .ограничения, то регулятор 12 не сможет справиться со своей задачей. Фактическое значение с м, будет равновычисленному, ноне равно заданному, .оно будет переменно и зависимо отнагрузки первой газосмесительной станции и установленных ограничений порасходам газов 1 и 2.Плотность первой смеси также будетотличаться от заданной. Кроме того,она изменяется при каждом изменениизаданного значения (см,. Поэтому теплота сгорания смеси 2 рассчитываетсяс помощью заисмости6 Я,Я сг 62 +Ьс Ч 01 Ъг Й +1 Б где а и с - теплота сгорания газа1 и 2 соответственно;и (3 - расход газа 1 и газа 2соответственно.Из выражения (1) следует, что если с 1 и с достаточно стабильны, то Яст зависит только от соотношения сме шиваемых газов, т.еВычисляется см, следующим образом 4 ОРасход газа 2 измеряется вторым датчиком 2 расхода. Сигнал, пропорциональный Й, с выхода этого датчика поступает на один вход блока 10 вычисления теплоты сгорания первой смеси. Расход газа 1 измеряется первым датчиком 1 расхода. Сигнал, пропорциональный Й, с выхода этого датчика поступает на другой вход блока 10. 50На выходе блока 10 образуется сигнал, пропорциональный вычисленной теплоте сгорания смеси 1, при этом шкала блока 10 равномерная в единицах теплоты сгорания, 5С выхода блока 10 сигнал о вычисленном значении поступает на первый вход первого регулятора 12 расхода, гдеи 05 - теплота сгорания ирасход газа 3 соответственно.Разделив числитель и знаменатель на сь, получаем Само вычисле дующим образом. Сигнал, проп смеси 1 - сумме образуется на в тора 4, на выхо зуется сигнал,.ме расходов тре ду Смеси 2л ие выполняетс й ра ходу Од ) умма- бра- сум- схоональн расходов осодах пе ого а 5 сумма то опорцион газов, т ьнр ЬСМ = Й 1 Ц )е 5, Ь 5 Этот сигнал, пройдя второй делитель 9; уменьшается в с раз и соот-ветствует знаменателю выражения (3).Получение сигнала, пропорциональ,ного произведению еМ ( бю + Ча ) .происходит следующим образом.С выхода блока 10 вычисления теплоты сгорания первой смеси сигнал, пропорциональный рассчитанному значению сс поступает на первый вход блока 7 умножения, На его второй вход поступает сигнал, пропорциональный сумме ( Ця.+ Чф )5025 69/3 нраа 841 Подписи 3 111Сигнал, пропорциональный произведению Я ем ( 6 + 8 ), с выхода блока 7 поступает на вход первого делителя 8, который уменьшает его в с раз, образовав на своем выходе сигнал пропорциональный второму слагаемому числителя зависимости (3).С выхода делителя 8 сигнал поступает на первый вход второго сумматора 6где складывается с поступающим на второй вход сигналом, пропорциональным Я . На выходе сумматора 6 образуется сигнал, пропорциональный числителю зависимости (3).Вычисление сигнала, пропорциональ ного О ,. выполняется блоком 11 вы-ффчислейия теплоты сгорания второй смеси, на второй вход которого поступает сигнал, с выхода сумматора6.Блок 11 подключен к регулятору 13расхода, на второй вход которого 5 поступает сигнал с выхода второго задатчика 15 расхода. Регулятор 13, воз"действуя на расход газа 3, обеспечивает равенство заданного и фактичес-"кого значений с при всех изменени О ях Ссм.жоаким образом, вне зависимости отрежима и точности работы первой газо смесительной станции на работающейсовместно с ней второй газосмеситель ной станции обеспечивается высокаяточность приготовления топлива дляпечей и других тепловых агрегатовметаллургического завода.Уагород, ул. Проектная