Устройство для регулирования уровня жидкости в емкости

т-ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоцнапмстическмхРеспубпнк(72) Авторы изобретения А. А. Борисов, Г. В. Мокрый и Ю. Д. Широков Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В ЕМКОСТИИзобретение относится к автоматическомурегулированию и может. быть использовано вмногоступенчатых гидротранспортных перекачных системах и в системах водоснабжения. длякаскадного регулирования уровней гидросмесиили воды с целью обеспечения заданного среднего расхода при переменном случайном прито.ке на входе.Известно устройство для поддержания уров.ня в пульпосборнике в пределах ограничениятоверхнего и нижнего граничных уровней, содержащее задатчики верхнего и нижнего уровней,подключенные выходами на входы элементовсравнения, выход которого соединен со входомрелейного регулятора подачи воздуха во всос.углесоса для изменения его производительности, и дополнительную аварийную емкость дляперелива гидросмеси при притоке, превышающем производительность углесоса, и откачивающий насос ,Недостаток данного устройства - неустойчивая работа углесосов в широком диапазонеизменения режима и невозможность поддержа.ния в системе стабильной подачи при резкопеременном притоке гидросмеси в пульпосборник углесосной станции. Кроме того, неэффективно используется аккумулирующая способность емкости основного пульпосборника, когда излишек притока во избежание перелива принимает дополнительная емкость.Наиболее близким по технической сущности является устройство регулирования уровня жидкости в емкости, содержащее датчик рас. хода, датчик уровня в емкости и задатчик верхнего и нижнего уровней соединенные соответственно с первым и вторым входами первого элемента сравнения, выход которого соединен с блоком управления, связанным с регулирующим органом 2. Недостатком этого устройства является сложность поддержания в системе заданного среднего расхода при резкопеременном (случайном) притоке на входа в транспортную систему. Вследствие отсутствия компенсации запаздывания физического канала возможны значительные автоколебания, приводящие к частым переключениям регулирующих органов,7235273к потере устойчивости и к резкому снижению точности регулирования.Цель изобретения - повышение надежности устройства.Цель достигается тем, что в него введены усреднитель, задатчнк расхода, второй элемент сравнения, корректор и блок прогноза, выход которого соединен с первым входом задатчика расхода, второй вход которого через усредни- тель подсоединен.к выходу датчика расхода, о а первый и второй входы второго элемента сравнения соединены соответственно свыходами усреднителя и задатчика расхода, а выход с первым входом корректора, второй вход ко торого соединен с выходом датчика уровня, 15 а выход - с третьим. входом первого элемента сравнения,На чертеже изображена блок-.схема устройства для регулирования уровня жидкости в емкости. 30Устройство содержит датчик расхода 1, дат.чик уровня 2, задатчик верхнего и нижнего уровней 3, первый элемент сравнения 4, блок управления 5, регулирующий орган 6, усредни- тель 7, задатчнк расхода 8, второй элемент сравнения 9, корректор 10 и блок прогноза 11, Датчик уровня 2 установлен в емкости 12. Датчик расхода 1, например, состоит иэ датчиков притоков 13, 14, 15 подключенным к сумматору притоков 16. Усреднитель 7 служит для получения среднего действительного расхода притока.жидкости в емкость на текущем интервале регулирования. Задатчик расхода 8 служит для получения опорного расхода (притока) жидкос. ти на расчетном интервале регулирования.Корректор 10 служит для преобразования отклонений действительного расхода (притока) от опорного в уставку требуемого уровня в емкости, Блок прогноза 11 моделирует прог 40 нозный график поступления (притока) жидкосУстройство работает следующим образом,Сигналы пропорциональные действительному расходу (притоку) поступают от датчиков притоков 13, 14, 15 на соответствующие входы сумматора притоков 16, на выходе которого формируется сигнал пропорциональный суммар. ному действительному притоку 0 (т), по кото 9 рому в усреднителе 7 вычисляется средний за интервал г действительный приток 0Интервал т численно равен времени движения жидкости (гидросмеси) от забоев по открь 1 тым каналам (желобам). Средний приток О, может быть точно определен на время т вперед интегрированием текущего притока от датчиков, начиная с момента времени т - т. ПрИток 0 принимается эа средний регулировочный прйток 4О. на всем интервале регулирования Ьт, начи- Рная с момента регулирования тИспользование текущего действительного притока 0 (т) за время т для вычисления 0Яна интервале.регулирования значительно новы. шает точность работы устройства, но сравнению с вычислением О на этом же интервале регуРлирования по программному графику.Далее сигнал пропорциональный притоку 0 поступает на первый вход задатчика расхо- Рда 8, на второй вход которого от блока прогноза 11 поступает средний за интервал упреж. дения Ьт. сигнал пропорциональный прогнозуяному притоку О, прогнозируемый с момента упреждения т на интервал ЬтуППо действительному регулировочному притоку 0 и прогнозному упрежденному притоРку 0 задатчика расхода 8 вычисляется средуПнесглаженный на расчетном интервале Ьто = = Ьт + Ь опорньй приток 0 , которьйр уп опт при исправной работе устройства численно равен заданному вреднему расходу транспортной системы. Далее сигналы с выходов усреднителя 7 и задатчика расхода 81 соответственно пропорциональные среднему действительному регулировочному притоку 0 и опорному приРтоку 0 , поступают соответственно на первый и второй входы второго элемента сравнения 9, на выходе которого формируется сигнал отклонения среднего действительного притока 0 от опорного притока 0.При равенстве 0 = 0сигнал отклонения ЬО на выходе элемента 9 отсутствует, т.е, ЬО = О. В этом случае блок управления 5 поддерживает уровень в емкости (пульпосборни. ке) 12 в пределах верхнего и нижнего граничных его значений Ь, установленных задатчиком 3, Так как на обоих интервалах регули. ровочном Ьт и прогнозном Ьтбудут одинаковые притоки 0 = 0 система будет работать с расходом близким к заданному, и нет необходимости на интервале Ьг, начиная с момента т накапливать или расходовать эаРпас (уровень) жидкости (гидросмеси).В случае, если действительный приток 0 на интервале Ьт значительно превышает опорРньй иа интервале Ьто (когда ожидаемьй прог. нозный приток мал), на выходе элемента сравнения 9 появляется положительное значение сигнала отклонения ЬО = Ор - Ооп 0 поступающий на первьй вход корректора 10, на второй вход которого поступает текущий сигнал й с датчика уровня 2 пропорциональный имеющемуся уровню в емкости (пульпосборнике) 12, По сигналам.отклонения ЬО0 и Ь в корректоре 10 вычисляется значение уставки Ьр верхнего уровня для накопления за. паса жидкости (гидросмеси) в емкости (пуль 5 723527 посборнике), который своим выходом подключен к корректирующему входу первого эле. мента сравнения 4, который связан с блоком управления 5, управляющим регулирующим органом 6, установленном на сливе жидкости (гидросмесн) из емкости 12.Установка верхнего уровня рассчитывается в этом случае таким образом, чтобы за интервал Ьт заранее к моменту т , когда прог. нозный приток Останет малым и придется остановить систему, превышения действительного притока ЬО над опорным Онакопилось в виде зачаса (уровня) в емкости (пульпосборнике) с тем, чтобы последующее время Ьту, начиная с т, система так же 15 работала при притоке, равном опорному 0 = 1= Оу+ ЬО, т.е, с заданным расходом,6Сглаживание колебаний притока гидросмеси и стабилизация заданного среднего расхода позволяет значительно уменьшить частоту включения и отключения насосных (углесосных) агрегатов и вследствие этого - их износ, исклю. чить дополнительные потери воды, связанные с заполнением и промывкой трубопровода при остановках и пусках гидросистемы, эффективно испольэовать аккумулирующую способность основного пульпосборника и исключить стро. ительство дополнительных аварийных емкостей для приема излишков гидросмеси при переливе, тем самым снизить энергопотребление гидросистемой, материальные затраты и повысить ее эксплуатационную надежность. Кроме того, уменьшение количества пусков и остановок гидроснстемы снижает накапливающиеся после действия возможных при этом гидроударов.В случае, если действительный регулировочный приток на интервале регулирования Ьтр будет меньше опорного, рассчитанного для интервала Ьте (когда ожидаемый прогнозный приток велик), после сравнения Ор с 0(щ на выходе элемента сравнения 9 появляется отрицательное приращение ЬО ( О. По сигналу д отклонения ЬО ( 0 и текущему значению сигнала уровня Ь аналогичным образом, заранее, начиная с момента тр, корректором 10 вычисляется уставка Ир нижнего уровня, и происходит опорожнение требуемой части. емкости щ (пульпосборника) для приема излишков жидкос ти (пульпы) величиной ЬО на интервале упреждения Ьт, когда приток станет большим, а расход транспортной системы по прежнему должен оставаться равным среднему заданному. ЗзТаким образом, от начала включения устройства регулирования уровня в работу оно управляет запасами гидросмеси (уровнями) по притоку, заранее вычисляя на повышение уров. ня, если ожидается. (прогнозируется) падение 40 притока, и на понижение, если ожидается его увеличение, обеспечивая этим самым сглаживание колебаний притока гидросмеси и непрерывныи заданный средний расход в гидросистеме,В многоступенчатых гидротранспортных си 4 стемах и системах водоснабжения устройства регулирования уровня включаются по каскадной схеме, когда расход предыдущей ступени является притоком к последующей, а устройство выполняет функции, аналогичные описан- Бо ным. Формула изобретения Устройство для регулирования уровня жид. кости в емкости, содержащее датчик расхода, датчик уровня в емкости и задатчнк верхнего и нижнего уровней, соединенные соответственно с первыми и вторыми входами первого элемента сравнения, выход которого соединен с блоком управления, связанным с регулирующиморганом,отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены усреднитель, задатчик расхода, второй элемент сравнения, корректор и блок прогноза, выход которого соединен с первым входом задатчика расхода, второй вход которого через усреднитель подсоединен к выходу датчика расхода, а первый и второй входы второго элемента сравнения соединены соответ. ственно. с выходами.усреднителя и задатчика расхода, а выход - с первым входом корректора, второй вход которого соединен с выхо. дом датчика уровня, а выход - с третьим входом первого элемента сравнения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Спивановский А. О. идр, Автоматизация трубопроводного .транспорта в горной промышленности. М., "Недра", 1972, с. 344.2, Авторское свидетельство СССР К 503216,кл, 6 05 О 9/02, 1976 (прототип),иал ППП "Патент", г. Ужг ЦНИИПИ Заказ 926/1 723.527 56