Система для регулирования параметра технологического процесса

(51)5 РИ ГКНТ И К АВ 3, выщеннвхо нео в г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Всесоюзный научно-исследовательскийи проектный институт по переработке газа(56) Авторское свидетельство СССРй. 411440, кл, 6 05 О 7/00, 1971,Прусенко Б, С. Многоконтурные пневматические системы автоматического регулирования тепловых процессов,Госэнергоиздат, М - Л, 1963, с, 12 - 14.Авторское свидетельство СССРМ. 723520, кл. 0 05 Р 7(00, 1978 (прототип),(54) СИСТЕМА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА(57) Изобретение относится к системам автоматического регулирования параметровтехнологических процессов и может использоваться в различных отраслях народногохозяйства. Цель изобретения - упрощение,расширение области применения и повышение экономичности системы для регулирования параметров технологическогопроцесса. Система содержит блок задания1, блок усиления 2 и корректирующий блок пол нныи в виде клапана 4, размеог корпусе этого блока междудной 5 и выходной 6 камерами и соединенного с первой 7 и второй 8 мембранами, образующими с этим корпусом соответственно камеру задания 9 и камеру управления 10. Блок задания 1 выполнен в виде расположенного в его корпусе первого плунжера 11, свободный конец которого размещен с обеспечением герметичности в полости задания 12, которая гидравлически соединена с камерой задания 9, а блок усиления 2 выполнен в виде расположенной в его корпусе третьей мембраны 13, соединенной со вторым плунжером 14, свободный конец которого расположен с обеспечением герметичности в полости управления 15, гидравлически соединенной с камерой управления 10, причем площадь третьей мембраны 13 больше площади как первой 7, так и второй 8 мембран, площадь любой из которых больше площади эффективной поверхности как первого 11, так и второго 14 плунжеров, а надмембранная 16 и подмембранная 17 полости блока усиления 2 соединены с источниками сигналов, соответствующих контролируемым параметрам технологического процесса, 1 ил,2 Д ЗО Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования параметров технологических процессов и может быть использовано в различных отраслях нароцного хозяйства для автоматического регулирования таких параметров как расход, уровень раздела фаз, температура, давление.Известны системы для автоматического регулирования расхода, содержащие датчики и регуляторы технологических параметроо, связанные с регулятором расхода(1, 2).Недостатком известных систем для автоматического регулирования расхода является наличие в них большого числа необходимых для функционирования устройств, требующих постоянной подпитки воздухом,Известна систегиэ для автоматического регулирования расхода катализатора процесса полимеризации содержащая датчики параметров технологического процасса,регулятор расхода, усилитель, корректирующие блоки 33Недостатком изоестнол системы является невозможность работы системы без внешнего источника энергии.Целью изобретения яоляется упрощение, расширение области применения и повышение экономичности системы за счет использования для регулирования технологи еского параметра энергии обьекта регулирования,Указанная цель досигаатсяам, что о известной системе для регулирования параметра технологического процесса, содержащей блок задания, блок усиления и корректирующий блок, выполненный е вида клапана, размещенного в корпусе этого блока между входной и выходной камерами и соединенного с первой и второй мембранамл, образующие с этим корпусом соответственно камеру задания и камеру управления, блок задан 1 ля выполнен в виде расположенного о его корпуса первого плунжерэ, свободный конец ко 1 орого размещен с обеспечением герметичности о гюлости задания, которая гидравлически соединена с камерой задания, а блок усиления выполнен о виде расположенной о его корпусе третьей мембраны, соединенной со вторым плунжером, свободныл конец которого расположен с обеспечением герметичности в полости управления, гидравлически соединенной с камерой упраоления, причем площадь третьей мембраны больше площади как первой, так и второй мембраны, площадь любой из которых больше площади эффективной поверхности как первого, так и второго плунжеров, э надмембранная и подмембранная полости корпуса блока уси-. ления соединены с источником сигналов, соответствующих контролируемым параметрам технологического процесса,Благодаря заявленной конструкции блока усиления в системе возможно даже минимальное отклонение величины стабилизируемого параметра от заданной величины использовать как источник энергии для воздействия на интенсивность расхода технологического потока, влияние которой на зту величину - существенно,Конструкция корректирующего блока с идентичными камерами - камерой управления и камерой задания позволяет без демонтэка корректирующего блока (достаточно трудоемкой операции), а поменяв местами подвод управляющего и усиленного блоком усиления сигнала, пропорционального изменению величины стабилизируемого параметра давлений к этим камерам, менять э необходимых случаях положительную обэатную свлзь воздействия системы на обьект регулирования на отрицательную. Вместе с тем такая конструкция позволяет осуществлять дистанционное управление системой с помощью выделенного в отдельный блок (модупь) блока задзния. Осуществление гидравлической связи между полостью управления и камерой управления, а также гидраолической связи мэ кду камерой задания и полостгпо задания позьоляет без потерь (с минимальными потерями) реализовать е блоке коррекции значительное усилие, пропорциональное величине отклонения стабилизируемого параметоа от заданного.Герметичность полостей управления и задания устройства при перемещении плунжероо сводит к минимуму потери давления и позволяет, гидраелически усилив, использовать энергию обьекта регулирования в виде пропорционального воздействия на интенсивность расхода технологического потока, влияющего нэ стэбипизируамый параметр,Соотношение размерое (площадей) мембран и эффективных поверхностей плунжеров, обеспечивает оосприятие системой незначительных отклонений величины стабилизируемого технологического параметра от заданной и реализацию их о виде значительно увеличенных усилий в корректиру 1 ощем блоке.Жесткое соединение мембраны и плункера в блоке усиления позволяет реапизооать перепад давления на мембране е виде сипы, приложенной к плунжеру и пропорциональной как этому перепаду давления, так и площади мембраны; ео второй полостиблока усиления эта сила реализуется в виде давления жидкости, заполняющей полость, пропорционального перепаду давлений на мембране блока усиления и отношению площади плунжера к площадки мембраны блока усиления, В свою очередь давление подмембранной полости блока усиления, гидравлически переданное в камеру управления корректирующего блока, порождает усилие пропорциональное площади второй мембраны корректирующего блока, это уси-. лие сравнивается с заданным и в зависимости от их разницы меняется воздействие на интенсивность расхода технологического потока, влияющего на величину стабилизируемого параметра,Система длл регулирования параметра технологического процесса представлена на чертеже. Система содержит блок задания 1, блок усиления 2 и корректирующий блок 3, выполненный о виде клапана 4, размещенного о корпусе блока 3, между входной 5 и выходной 6 камерами и соединенного с первой 7 и второй 8 мембранами, образующими с этим корпусом соответственно камеру заданил 9.и камеру управления 10, Блок задания 1 выполнен в виде расположенного в его корпусе первого плунжера 11, свободный конец которого размещен с обеспечением герметичности в полости зздания 12, которая гидравлически соединена с камерой задания 9, а блок усиления 2 выполнен в виде расположенной в его корпусе третьей мембраны 13, соединенной со вторым плунжером 14, свободный конец которого расположен с обеспечением герметичности в полости управления 15, гидравлически соединенной с камерой управления 10, причем плошадь третьей мембраны 13 больше площади как первой 7, так и второй 8 мембран, площадь любой из которых больше площади эффективной поверхности как первого 11, таки второго 4 плунжеров, а надмембранная 16 и подмембранная 17 полости корпуса блока усиления 2 соединены с источниками сигналов соответствующими патрубками 18 и 19,Система работает следующим образом.На мембране 13 блока усиления 2 в зависимости от подключения системы к объекту регулирования реализуется:а) перепад давлений на диафрагме расходомера, являющийся для каждой диафрагмы и определенного технологического потока функцией расхода. В этом случае через патрубок 18 и надмембранную полость 16 блока усиления 2 подведена сумма статического и динамического давлений, которая отбираетсл перед диафрагмой расходомера, а через патрубок 19 в под 5 10 15 20 25 30 35 мембранную полость 17 - статическая составляющая давления, отбираемая после диафрагмы расходомера;б) перепад давлений, порожденный столбом нижней фазы, уровень раздела которой с вышележащей стабилизируется системой. В этом случае через патрубок 8 в надмембранную полость 16 блока усиления 2 подведена сумма давлений столба жидкости (нижележащей фазы) и рабочего давления в аппарате (сосуде). отбираемая от нижнего отбора указателя уровня, а через патрубок 19 в подмембранную полость - рабочее давление в аппарате (сосуде), либо вышележащая фаза, отбираемая от верхнего отбора указателя уровня раздела фаз;в) давление рабочего тела из термосифона, расположенного в зоне, где системой стабилизируется температура. Это давление является вполне определенной функцией температуры для каждого рабочего тела, но система за счет усиленил сигнала позволяет значительно расширить область стабилизируемых температур для известных рабочих тел и упростить подбор веществ, применлемых в этом качестве, В этом случае через патрубок 18 в надмембранную полость 16 блока усиления 2 подведено давление рабочего тела из термосифона, а через патрубок 19 подмембранная полость 17 связана с источником постоянного даоления;г) избыточное давление в аппарате, В этом случае давление из аппарата через патрубок 18 подведено в надмембранную полость 16 блока усиления 2, а подмембранная полость 17 через патрубок 19 связана с источником постоянного давления;д) вакуум в аппарате. сосуде). В этомслучае через патрубок 18 надмембраннаяполость 16 блока усиления 2 связана с аппаратом, а подмембранная полость 17 через патрубок 19 связана с источником постоянного давления.В случаях, в, г и д, когда не предълвляются жесткие требования к точности регулирования технологического параметра, источником постоянного давления может служить атмосфсра. 50 Технологический поток, влияя на интенсивность расхода которого система стабилизирует величину технологического параметра, подводится через патрубок во входную или выходную камеры корректирующего блока 3, а из другой камеры - выходной или входной выводится через патрубок.Подучив начальныи задающий управляющий сигнал в виде организованного любым из известных способов дозированного усилия оо внешний торец плунжера 11 блока. задания 1 система реализует его в аиде одной из сил, приложенных к штоку клапана 4 корректиоующего блока 3, пропорциональной этому дозированному усилию и отношению площади мембраны 7 корректирующего блока 3 к площади эффективной поверхности плунжера 11 блока задания 1, Другая равнодействующая, но противоположно направленная сила, приложенная к штоку клапана 4 корректирующего блока 3, пропорциональная перепаду давления, реализованному на мембране.13 блока усиления 2, пропорциональному величине стабилиэируемого системой технического параметра, площади мембраны 13 блока усиления 2 и отношению площадей мембраны 8 корректирующего блока 3, эффективной поверхности плунжера 14 блока усиления 1. Таким образом, до тех пор, пока величина регулируемого системой.параметра технологического процесса не отличается от заданной; на штоке клапана 4 корректирующего блока 3 сохраняется равновесие сил, а пропускная способность . дроссельного устройства, образованного клапаном 4 остается неизменной,При отклонении регулируемого параметра от заданной величины, изменившийся импульс давления. поступая через патрубок 18 в надмембранную полость 16 блока усиления 2. изменит перепад давления на мембране 13, что вслед эа изменением усиления, приложенного к плунжеру 14 и давления в полости задания 15 блока усиления 2 и камере управления 10 корректирующего блока 3 повлечет за собой изменение равнодействующей силц, приложенной к штоку клапана 4 корректирующего блока 3, на величину, пропорциональную величине изменения регулируемого технологического параметра, площади мембраны 13 блока усиления 2 и отношению площадей мембраны 8 корректирующего блока 3 к эффективной поверхности плунжера 14 блока усиления 2. Под действием этого усилия шток клапана 4 корректирующего блока 3 переместится относительно перегородки и жестко связанный со штоком клапан 4.переместившись. изменит величину проходного сечения, через которое осуществляется связь между входной 5 и вцходной б камерами корректирующего блока 3 и, следовательно, изменится интенсивность расхода технологического потока. проходящего через эти камеры, Изменение интенсивности технологического потока происходит пропорционально величине изменения технологического параметра до его совпадения с заданием, что приведет и к равновесию .сил на штоке клапана 4 корректирующего блока 3,Работоспособность системы проверена применительно к стабилизации уровня жидкости (воды в аппарате (сосуде) под атмосферным давлением, воздействием на интенсивность слива жидкости (воды) из аппарата (сосуда). Диаметр мембраны блока усиления - 10 см; Диаметр мембраны корректирующего блока 5 см; Диаметр плунжера - 0;5 см. Площадь мембран корректирующего блока и диаметры плунжеров приняты равными лишь для удобства расчетов и в заявляемой системе это условие не является обязательным. С помощью известных инженерных расчетов определено усилие на штоке клапана 4 корректирующего блока при измерении уровня жидкости (воды) в сосуде (аппарате) на 1 см. которое составляет 7850 г, Система надежно стабилизировала уровень и для этого не потребовалось энергвтических затрат извне. Ф. о рм у л а и з о б р е т е н и яСистема для регулирования параметра технологического процесса. содержащая блок задания, блок усиления и корректирующий блок, выполненный в виде клапана,размещенного в корпусе этого блока между входной и выходной камерами, и соединенного с первой и второй мембранами, образующими с этим корпусом соответственно камеру. задания. и камеру управления, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения; расширения. области применения и повйшения экономичности системы за счет использования для регулирования технологического параметра энергии обьекта регулирования, блок задания выполнен в.виде расположенного в его корпусе первого плунжера, свободнцй конец которого размещен с обеспечением герметичности в полости задания,. которая гидравлически соединена с камерой задания, а блок усиления выполнен в виде расположенной в его корпусе третьей мембраны, соединенной с вторым плунжером, свободный конец кото рого расположен с обеспечением герметичности в полосзм управления, гидравлически соединенной с камерой управления, причем площадь третьей мембраны больше площади как первой, так и второй мембран, площадь любой из которых больше площади эффективной поверхности как первого, так 5 б и второго плунжеров. а надмембрайная иподмембранная полости корпуса блока силения соединены с источниками сигналов,соответствующих контролируемым параметрам технологического процесса.