Устройство для регулирования расходажидкости

кое бюро научнотехимавтоматика е специальное конструкт твенного объединения Н Рязан произв(7) Заявител 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РА ЖИДКОСТИИзо кому р для ре вторым ого счетпоследка под- лектронен с ис- преобраном 2.импульс- ения реозволяет очность, рования бретение относится к автоматичесегулированию, а именно к устройствам гулирования расхода текучей среды, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.Известно устройство для регулирования расхода жидкости, содержащее датчик расхода жидкости, блок сравнения заданного и действительного расхода по числу и частоте импульсов, один вход которого связан через преобразователь с датчиком расхода жидкости, генератор задающей частоты, подключенный к одному из входов блока сравнения через делитель частоты с переменным коэффициентом деления, аналоговый регулятор, соединенный с выходом блока сравнения и с исполнительным органом (1.Это устройство имеет недостаточные точность, качество регулирования и надежность работы.Известно также устройство, содержащее импульскый генератор, подключенный к блоку задания коэффициентов соотношения параме 1 ров, и каналы регулирования, каждый из которых состоит из последовательно соединенных датчиков расходов, схемы антисовпадения, подключеннои входом к блоку задания, реверсивн чика на триггерах, выход триггера него разряда реверсивного счетчи ключен к управляющему входу э ного ключа, вход которого соедин точником питания, а выход через зователь - с регулирующим клапаЭто устройство использует числоные интегрирующие цепи для выдел лейного сигнала управления, что п получить высокую статическую т но ограничивает качество регули расхода. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для регулирования расхода жидкости, содержащее расходомер, последовательно соединенные между собой генератор импульсов, блок задания, счетчик импульсов, блок памяти, формирователь управляющего сигнала и исполнительнмй орган, а также последовательно соединенные между собой синхронизатор, первый и второй элементы задержки, причем первый вход синхронизатора подключен к выходу расходомера, а второй вход - к выходу генератора импульсов, выход первого эле 842728мента задержки соединен с первым входом блока памяти, второй вход которого соединен с выходом счетчика импульсов и со вторым входом блока задания, а выход - со входом формирователя управляющего сигнала, выход второго элемента задержки подключен ко второму входу счетчика импульсов 3.Это устройство имеет статическую точность, зависящую от разрядности счетчика импульсов, но недостаточное качество регу лирования из-за использования в качестве управляющей информации только сигналов знака ошибки рассогласования.Цель изобретения - повышение качества точности регулирования. Поставленная цель достигается темчто в устройство для регулирования расхода жидкости, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, задающий блок, счетчик импульсов, блок памяти, формирователь управляющего сигнала,. исполнительный орган, расходомер и синхронизатор, соединенный другим входом с выходом генератора импульсов, последовательно соединенные первый и второй элементы задержки, выходы которых соответственно соединены с другим входом блока памяти и другим входом счетчика импульсов, введены дешифраторы, элемент И, регистр блоков памяти и третий элемент задержки, включенный между выходом синхронизатора и входом первого элемента задержки, причем первый дешифратор соединен входами с выходом счетчика импульсов и с выходами младших его разрядов, а выходом с другим входом задающего блока, второй дешифратор связан входами с выходами старших разрядов счетчика импульсов, элемент И соединен первым, вторым и третьим входами соответственно с выходом второго дешифратора, выходом первого элемента задержки и выходом счетчика импульсов, регистр блоков памяти подключен первыми входами к выходам младших разрядов счетчика импульсов, а выходами - к другому входу формирователя управляющего сигнала, а второй, третий, четвертый и пятый входы регистра блоков памяти соединены соответственно с выходом элемента И, выходом третьего элемента задержки, выходом счетчика импульсов и выходом первого элемента задержки.На чертеже представлена блок-схема устройства для регулирования расхода жидкости.Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, задающий блок 2, счетчик 3 импульсов, блок 4 памяти, формирователь 5 управляющего сигнала 5, исполнительный орган 6, расходомер 8, соединенный входом с выходом генератора 1. Исполнительный орган 6 и расходомер 7 соединены посредством пото 1 О. 2 О 25 ЗО 35 4 О 45 5 О ка жидкости в трубопроводе 9, в которомони установлены.Устройство также содержит последовательно соединенные элементы 10 и 11 задержки,выходы которых соответственно соединены входом блока 4 и входом счетчика 3,который является его обнуляющим входом,шиной сброса. Злемент 12 задержки включен между выходом синхронизатора 8 и входом элемента 10 задержки. Дешифратор 13соединен своими входами посредством магистрали прямого кода с выходами младших разрядов и выхсдом счетчика 3, а выходом -- с запрещающим входом блока 2.Второй дешифратор 14 соединен своими входами посредстьом магистрали прямого кода с выходами старших разрядов счетчика 3. Элемент И 15 соединен с выходомдешифратора 14, выходом элемента задержки 10 и выходом счетчика 3.Регистр 6 блоков памяти соединен своими сигнальными входами с вь.ходами младших разрядов счетчика 3, а выходами - с од"ними входами формирователя управляющихимпульсов 5. Другой вход формирователя 5является знаковым. Другие входы регистра16 являются шинами записи соответственно логических 1 и О во всех его блокахпамяти, шинами управления записи прямого или ооратного кодов во всех его блоках памяти и разрепгения записи состояниямладших разрядов счетчика 3В качестве блока 2 может быть применен оинарный линеаризированньй умножитель или блок время-импульсного греобразования уставки в частоту следования импульсов.В кач-стве формирователя 5 в простейшем случае может быть использован операционный усилитель с КС-цепью в цепиего прямой передачи и преобразователь кодов величины и зак ошибки раогласования во входной ток операционного усилителя. Формирователь 5 может быть также рое как схема управления, реализующая алгоритм управления системы с переменной структурой, Располагая ошибкойрассогласования в виде двоичного кода,после каждсго периода следования импульсов расходомера, можно, используя промежуточные преобразования, решить уравнение гиперплоскости переключения и обеспечить регулирование в скользящем режиме.Устройство работает следующим образом,Блок 2, возбуждаемый;енер втором 1,выдает последовательность импульсов рав.номерной частоты, величина которой пропорциональна установке задания расхода. Максимальное значение этой частоты несколько больше максимального значения частоты следования импульсов с расходомера 7,умноженного на 2, где и - разрядностьсчетчика 3.На выходе синхронизатора 8 импульсы появляются в момент появления импульсов на его синхронизирующем входе с генератора 1 при наличии импульсов на его сигнальном входе с расходомера 7.Импульсы с синхронизатора 8 задерживаются во времени элементами 12, 10 и 11, Импульс с элементами 12 воздействует на шину записи логических О регистра 16 таким образом, что во всех разрядах записываются логические О. Импульс элемента 10 воздействует на вход разрешения записи блока 4, который запоминает состояние последнего разряда счетчика 3 в этот момент времени. Импульс с элемента 11 сбрасывает в ноль счетчик 3. С этого момента счетчик 3 начинает заполняться импульсами с блока 2.Возможны четыре случая при заполнении счетчика 3 импульсами с блока 3 за период между импульсами с расходомера 7.1. Счетчик 3 переполняется и после переполнения в нем может быть записан код больший, чем максимальный код его младших разрядов, В этом случае при появлении логическихво всех младших разрядах счетчика 3 дешифратор 13 своим выходным сигналом запрещает появление импульсов с блока 2. Происходит ограничение кода счетчика 3 и его последующее переполнение.2. Счетчик 3 переполняется, но в нем после переполнения может записаться код равный или меньшьй, чем максимальный код его младших разрядов.В обоих рассмотренных случаях при появлении импульсов с элементами 10 в блоках памяти регистра 16 записан прямой код младших разрядов счетчика 3 и в блоке 4 - логическая 1, Это происходит по- гому, что в выходном разряде счетчика 3 в момент появления импульсов с элемента 10 разрешения записи кода) записана логическая 1 и регистр 16 переключает входы своих блоков памяти на запись прямого кода.3. Счетчик 3 не переполняется, в его выходном разряде остается записанным логический О а в каком-либо из старших разрядов также записан логическийаОФДешифратор 14 через схему 15 воздействует на входы блоков памяти регистра 16 и во всех этих блоках записаны логические 1. Код счетчика 3 по модулю больше, чем максимальный код его младших разрядов, и в блоках памяти регистра 16 происходит ограничение записи, информация не потеряна. В четвертом случае счетчик 3 не переполняется. в его выходном разряде остается логический О, а во всех его старших разрядах записаны логические 1. Сигнал на выходе элемента И 15 не появ 35 40 45 50 55 5 10 15 го 25 зо ляется, но сигналом с выходного разряда счетчика 3 блоки памяти регистра 16 переключаются на запись обратного кода. При появлении импульса с элемента 10 в блоках памяти регистра 16 записан обратный код младших разрядов счетчика 3, а в блоке 4 - логический О.Таким образом, в блоке 4 записан знак ошибки рассогласования, а в блоках памяти регистра 16 - мантисса этой ошибки с ограничением по модулю. Сигналы с блока 4 и блоков памяти регистра 16 поступают прямым кодом на входы формирователя 5.По входным сигналам формирователь 5 вырабатывает сигнал, управляющий исполнительным органом 6. Воздействие этого сигнала должно быть сфазировано таким образом, чтобы уменьшить рассогласование в значениях отработки периода следования импульсов с расходомера 7 и задания частоты следования импульсов с блока 2.Хотя сравниваются периоды, регулирование ведется по частоте, поскольку измерение частоты следования импульсов с блока 2 вызывает пропорциональное изменение частоты следования импульсов с расходомера 7. Причем, в отличие от других устройств регулирования расходов информация о величине и знаке ошибки рассогласования вырабатывается каждый период, т.е. идет управление по текущему мгновенному значению частоты следования импульсов расходомера 7. Этим и достигается высокое качество регулирования, поскольку информация с расходомера 7 используется с максимально возможным темпом. Точность сравнения задания и отработки определяется разрядностью счетчика 3. При использовании в устройстве элементов с высоким быстродействием эта разрядность может быть выбрана весьма большой, т. е. будет достигнута высокая точность сравнения, причем поскольку для сравнения используются цифровые логические элементы, точность и стабильность сравнения будет соответствовать характеристике цифрового устройства. С целью повышения надежности устройства число разрядов блока 16 ограничено числом младших разрядов счетчика 3, т. е. величина ошибки рассогласования ограничивается относительной величиной суммарного веса младших разрядов счетчика 3 к суммарному весу всех его разрядов. Эта относительная величина выбирается, исходя из возможных технологических флюктуаций расхода, вызванных случайными внешними причинами (прохождением в установившемся режиме работы через трубопровод мягкой пробки, газового пузыря и т. п.). Ошибки рассогласования, значительно превышаю842728 Формула изобретения ТехТираПИ Государстделам изобМосква, Ж -П Патент,ошко едактор аказ 507щие по величине выбранную, ограниченную младшими разрядами счетчика 3, возможны лишь в период вывода работы устройства на заданный расход при включении на закрытый или открытый трубопровод 9. Однако время вывода на заданный расход по сравнению с полным циклом регулирования мало, точного регулирования в этом режиме не требуется, устройство работает практически как релейный регулятор.Предлагаемое устройство планируется использовать в качестве базового элемента перспективной локальной аппаратуры управления компаундированием нефтей и нефтепродуктов, что позволит существенно повысить качество и эффективность изделий,15 Устройство для регулирования расхода жидкости, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, задающий блок, счетчик импульсов, блок памяти, 26 формирователь управляющего сигнала, исполнительный орган, расходомер и синхронизатор, соединенный другим входом с выходом генератора импульсов, последовательно соединенные первый и второй элементы задержки, выходы которых соответственно соединены с другим входом блока памяти и другим входом счетчика импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены дешифраторы, элемент И, регистр блоков памятии третий элемент задержки, включенныймежду выходом синхронизатора и входомпервого элемента задержки, причем первыйдешифратор соединен входами с выходомсчетчика импульсов и с выходами младшихего разрядов, а выходом - с другим входом задающего блока, второй дешифраторсвязан входами с выходами старших разрядов счетчика импульсов, элемент И соединенпервым, вторым и третьим входами соответственно с выходом второго дешифратора, выходом первого элемента задержки и выходомсчетчика импульсов, регистр блоков памятиподключен первыми входами к выходам младших разрядов счетчика импульсов, а выходами - к другому входу формирователяуправляющего сигнала, а второй, третий,четвертый и пятый входы регистра блоковпамяти соединены соответственно с выходомэлемента И, выходом третьего элемента задержки, выходом счетчика импульсов и выходом первого элемента задержки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР373705, кл. б 05 Р 11/13, 1972.2. Авторское свидетельство СССР458811, кл. б 05 В 11(16, 1973.3. Авторское свидетельство СССР по заявке2642397/18-24, кл. б 05 Р 7/00,07.07,78 (прототип). тавитель Л. Птенцоваед А. Бойкас Корректор Еж 940 Подписноевенного комитета СССРретений и от крытий35, Раушская наб., д. 4/5г. Ужгород, ул. Проектная, 4