Система для регулирования температуры газа в проточной камере

О П И С А Н И Е ( )873218ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51)м, кл. с присоединением заявки-6 05 О 23/19 Гееударатюный квинтет СССР вв делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения сов, В. Т. Несвитайло и нов 71) Заявитель СИСТЕМА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗА В ПРОТОЧНОКАМЕРЕ м вентилемтемпера.пиани,оду подо.цени источ" регулирующим, регуляре и источникляющемуовленный Эта скстема позволяет несколько снизитьлняние инерционностк датчика температурыпутем форсирования изменения величины рабого сигнала, однако недостатками ее являютсяобходнмость задания оператором на задатчикеличины костояннои времени объекта регуливания, которая во многих случаях являетсявеличиной переменной к неизвестной; отсутсье учета изменения коэффициента передачиъекта регулирования (проточной камеры)и изменении режима и учета составляющейстого запаздывания по температуре.Цель изобретения - улучшение аэродянамиских характерисшк системы,Поставленная цель достигается эа счет того,о в системе для регулирования температурыза в проточной камере, содержащей баллонную сжатого газа, подключенную через регули-: уст 1Йэобретение относится к экспериментальной .: установленного междуаэрогазодннамике и может быть использовано и сужающим устройствв экспериментальных установках для автомаги туры в проточной камеческого регулирования и стабилизации-темпе., подключенный к упрратуры газовых потоков переменной плотности, гревателя, и шуят, устанИзвестно устройство для регулирования тем- ф ника питания Щ.пературы, содержащее нагреватель, термочувст.вительный датчик к задатчик, соединенные в . вмостовую схему сравнения, усилитель электреческого сигнала и схему управления с отрица четельной обратной связью, воздействующей на ф неисточник потребляемой мощности 1. веНедостатком укаэанного устройства является роограниченная область применения для объектоврегулирования, коэффициент передачи которых виявляется величиной переменкой. обИзвестна система автоматического регулкро првания температуры газа в проточной камере,чксодержащая баллонную сжатого газа, подклю.ченную через регулирующий вентиль, сужающее черойство к подогреватель к проточной камере, регулятор расхода, выход которого подклю- чтчен к управляющему входу регулирующего вен- гагиля, а вход - к выходу датчика давления,873218 10 15 20 25 ЭО 35 40 50 руюший вентиль, сужающее устройство и подо.греватель к проточной камере, регулятор расхода, выход которого подключен к управляющему входу регулирующего вентиля, а вход -к выходу датчика давления, установленногомежду регулирующим вентилем и сужающимустройством, регулятор температуры в проточ.ной камере, источник питания, подключенныйк управляющему входу подогревателя, и шунт,установленный в цепи источника литания, установлен блок деления и квадратор, вход которого подключен к шунту источника питания,а выход - к псовому входу блока деления,второй вход которого соединен с выходом ре.гулятора температуры, причем выход деленияподключен ко входу источника питания,Блок деления состоит иэ последовательновключенного первого широтно-импульсного модулятора, первого ключа, фильтра низкой частоты и дифференциального усилителя, выходкоторого подключен к выходу блока и первому входу широтно-импульсного модулятора,а также решающего усилителя с задатчикомтемпературы в цепи обратной связи, причемвторой вход первого ключа соединен с первымвходом блока деления, а вход решающего усилителя связан со вторым входом блока деле.ния.Кроме того, квадратор состоит из последо.вательно включенных второго широтно-импульсного модулятора, второго ключа и демодулятора, выход которого подключен к выходуквадратора, вход которого связан с входомвторого широтно-импульсного модулятора ивторым входом второго ключа,Действительно, учитывая, что расход газачерез проточную камеру с критическим сопломвыражается, как0 РкРататгдеЧ - температура газа;Р - давление газа в камере;К- площадь критического сечениясопла.Температуру газа можно представить завискмсстью т Рк р ) в:о,ФПРИ УСЛОВИИ, Что Р = Сопят И 8 = СОПЗСеРгТаким образом, температура газа в этомслучае может быть измерена датчиком давления. более чувствительным и менее инерционным,чем датчик температуры.Закон управления устройством компенсацииизменения коэффициента передачи проточнойкамеры с подогревателем выражается в этомслучае зависимостью 1 с,ЧКомо - у ргде 3 = ток нагрузки подогревателя.На чертеже представлена схема предлагаемойсистемы. 4Балонная сжатого газа 1 через регулирующийвентиль 2, критический расхоцометр 3 (сужа.ющее устройство) и омический .подогреватель 4соединена с объектом регулирования - проточной камерой 5. Цепь управления регулирующеговентиля 2 подключена к регулятору расхода газа 6, вход которого связан с датчиком давления 7, установленным между вентилем и расхо.дометром. Подогреватель 4 связан с источником питания 8, цепь управления которым подключена к выходу блока 9 деления величинызаданной температуры на. квадрат тока нагрузкиподогревателя, Один из входов блока 9 черезквадратор 10 подключен к шунту 11 в цепиисточника питания, другой вход соединен с вы.ходом регулятора температуры 12, состоящегоиз датчика давления газа 13 в проточной камере 5, задатчика температуры 14, задатчика 15величины расхода и плошади критического сечения сопла, а также блока управления 16,Блок деления 9 состоит из дифференциального усилителя 17, один вход которого черезрешающий усилитель 18 с задатчиком температуры 19 в цепи обратной связи и резистором20 в прямой цепи соединен с регулятором температуры 12, а другой вход через фильтр низкойчастоты 21 и ключ 22 - с выходом квадратора 10, причем ключ управляется широтно.импульсным модулятором 23, преобразующим сиг.нал, поступающий с выхода дифференциальногоусилителя 17. Квадратор 10 состоит изключа24, демодулятора 25 и широтно-импульсногомодулятора 26, управляемого сигналом с шунта 11, Задатчик 14 регулятора температуры со.единен с задатчиком 15 расхода и площадикритического сечения сопла и с задатчикомтемпературы 19 в цепи обратной связи решающего усилителя 18,Система работает следующим образом,Регулятор расхода газа 6 с помощью регулирующего вентиля 2 поддерживает непосредственно перед критическим расходометром 3заданное давление газа, поступающего из бал- .лонной 1. При постоянстве критического сече.ния расходомера расход газа через подогреватель 4, а следовательно, и через проточную камеру 5 постоянен и пропорционален давлениюгаза, измеренного датчиком 7, При этом тем пература газа в проточной камере 5 Ч = Р 1 .При изменении температуры газа Ч датчикдавления 13 фиксирует зто изменение в видеэлектрического сигнала, который поступает навход блока управления 16 регулятора темпе.ратуры 12, Задатчик 14 и,15 в соответствиис выражеввем РСт Гчвырабатывают5 Орвсигнал, пропорциональный величине давлениягаза в проточной камере 5, соответствующийзаданным величинам расхода Св, плоцади5 8732 критического сечения сопла Е и температурыЧ Этот сигнал также подается на вход блокауправления 16, где и сравнивается с сигналом, поступившим с датчика давления газа 13, Сиг.нал рассогласования с выхода регулятора 12 через блок деления 9 подается в цепь управления источника питания 8, изменяя его выход.ное напряжение, а следовательно, и ток через подогреватель, Для автоматического исключения влияния изменения коэффициента передачи 1 О объекта регулирования токовый сигнал с шунта 11, включенного в цепь подогревателя, по дается в квадратор 10, где. с помощью ключа 24, широтно. импульсного модулятора 23 и де.модулятора 25 возводится в квадрат и подается на один вход блока деления 9, который изменяет свой коэффициент передачи пропорционально отношению К:ЧЭ, осуществляя компенсацию изменения коэффициента передачи объекта регулирования и расширение таким об.разом динамические возможности системы ре.гулирования. Формула изобретения1. Система для регулирования температуры25 газа в проточной камере, содержащая баллонную сжатого газа, подключенную через регулирующий вентиль, сужающее устройство и подогреватель к проточной камере, регулятор расхода, выход которого подключен к управляющему входу регулирующего вентиля, а вход - к выходу датчика давления, установленного между регулирующим вентилем и сужающим уст,ройством, регулятор температуры в проточной камере и источник питания, подключенный к З 5 управляющему входу подогревателя, и шунт,установленный в цепи источника питания, о т.л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения аэродинамйческих характеристик системыв ней установлен блок деления и квадратор,вход которого подключен к шунту источникапитания, а выход - к первому входу блока деления, второй вход которого соединен с выходом регулятора температуры, причем выходблока деления подключен ко входу источникапитания.2. Системз по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что блок деления состоит из последовательно включенного первого широтно-импульсного модуяятора, первого ключа, фильтра низ.кой частоты и дифференциального усилителя,выход которого подключен к выходу блокаи входу первого широтно-импульсного модулятора, а также решающего усилителя с задатчи.ком температуры в цепи обратной связи, причем второй вход первого ключа соединен с пер.вым входом блока деления, а вход решающегоусилителя связан со вторым входом блока деления.3. Система по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что квадратор состоит из последовательновключенных второго широтно-импульсного модулятора, второго ключа и демодулятора, выход которого подключен к выходу квадраторавход которого связан с входом второго широтно-импульсного модулятора и вторым входомвторого ключа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент СЫА йф 3236451, кл. 236-68,опублик, 1966,2, Авторское свидетельство СССР по заявкеИф 2600732, кл. 6 05 О 23/19, 1978 (протогип).