Устройство для регулирования температуры

На чертеже представлена функциональная схема устройства.Устройство содержит датчики 1 и 2 температуры, функциональный преобразователь 3, двухпозиционный регулятор 4, управляющий исполнительными устройствами-клапанами 5 и 6. Лвухпозиционный регулятор содержит задатчик 7, блок Я сравнения, релейный 1 р ,блок 9, блок 10 задержки, блок 11 автоподстройки, в качестве которого используется либо логический элемент И (если функция преобразователя 3 шах), либо логический элемент ИЛИ 15 (если функция преобразователя 3 ш 1 п), усилители 12 и 13 мощности, к которым подключены соответственно прямой и инверсный выходы блока 11.Устройство обеспечивает регулирование температуры продукта в аппарате 14, Продукт перемешивается в процессе нагрева мешалкой с помощью привода 15. Теплоноситель поступает врубашку аппарата по трубопроводу 16,а хладоноситель - по трубопроводу 17,Теплоноситель и хладоноситель удаляется из рубашки аппарата по трубопроводу 18,В случае, если в качестве функционального преобразователя использованблок определения максимума, а в качестве блока автоподстройки- элемент И, то работа устройства происходит следующим образом. Напряженияс выходов датчиков 1 и 2 поступаютна входы Функционального преобразователя 3, Поскольку инерционностьпервой емкости значительно меньше,чем второй (масса продукта), то в 40начале нагрева напряжение 11 возрастает быстрее, чем Б , и на выходепреобразователя 3 формируется сигнал Б , равный по значению Б . Этотсигнал поступает на первый вход блока 8 сравнения регулятора 4, на второй вход которого поступает сигналП от задатчика 7, В начальный момент времени значение сигнала 11меньше значения 114сигнал Иимеет 50положительное значение, а на выходерелейного блока 9 сигнал ивимеетнулевое значение и поступает на входблока 11 автоподстройкн и блока 10задержки, Инверсный выход блока 11автоподстройки находится в единичном состоянии и под воздействием сигнала Б с выхода усилителя мощностиклапан 6 открыт, При достижении тем(2) где К , К 8 - коэффициент усиленияэлементов объекта соответственно массы продукта и рубашки с водой;Т , Т - постоянные времени указанных элементов;- значения запаздыванияв указанных элементах.Температура воды в начале нагрева изменяется по законуОв= (К В, - Вв,)(1 - е в ) +(3) Из (3) при Ов = 9 находят времяЗфф 4нагрева ае= е, = 71+ Т 1 п в(4)Максимальный нагрев продукта завремя нагрева 1тФОс,= 9 + (К В, -О ) (1 - е ) (5) Условием нормального регулированияпроцесса является выражение- в Тс КсВ - (КсВ 1-Эс)е ) пературой на выходе установки заданного значения происходит переключение сигнала Б на выходе релейного элемента в едйничное состояние. Переключение выходов автоподстройки блока происходит с задержкой, определяемой блоком задержки. Величина задержки выбирается таким образом; чтобы отключение клапана 6 и включение клапана 5 на линии подачи хлад- агента происходило после достижения напряжением Б величины БСВеличина задержки может быть определена экспериментально или расчетно следующим образом.Динамические свойства массы продукта и теплоносителя (воды) в рубашке аппарата могут быть приближенйо описаны выражениями видае "РсН(р) =; (1)1594502 6чения, а подключение теплоносителяв момент времени, задержанный относительно момента снижения температуры на выходе установки ниже заданного значения иа время, определяемоеблоком задержки. Время задержки выбирается иэ условия снижения температуры продукта ниже заданного значения и определяется экспериментальноили приближенно расчетным методомследующим образом,Температура продукта в началенагрева изменяется по законус15.ТЕ,= (КсВ 1-Ес)(1 - е) +(7) где Овиши 9 - начальные значения температуры воды и смеси; 5Од - заданное значение температуры;В, - характеристика регулятора. Условия (6) и (7) означают то, что величина задержки должна быть выбрана таким образом, чтобы при отключении подачи теплоносителя по значению температуры на выходе установки в точке "1" с задержкой относительно точки "1" время между моментом отключения и достижением максимального значения температуры продукта В, было, по крайней мере, не меньше запаздывания 3 . При равенстве этого времени ь получают процесс без перерегулирования, в случае, если данное время меньше получают колебания на уровне ниже .заданного.Время достижения температуройводы в рубашке заданного значения(10) 1 ф в 1 364Время достижения продуктом заданного значения 35 в -з(КсВ 1 8 флМаксимальное время задержки блока 19а 5маис- д ми + лВ случае, если в качестве функционального преобразователя использован блок определения минимума, а 5 рв качествеблока автоподстройки -элемент ИЛИ, то работа устройствапроисходит аналогично, но с изменением последовательности срабатывания .релейного блока 9 и блока 11. автопод стройки,В этом случае подключение хладоносителя происходит при превышениитемпературой продукта заданного знасВ= (Е- В,К,)е+ В,К(13) время охлаждения ОВ 1- ВКвк 6- В К(КеВ- В эад ь/ТсКР,-в эад фЯ Минимальное время задержки блока 10 Температура продукта достигает заданного значения Оэд за время которое определяется из (8) 1 фмаксимальная температура продукта завремя нагрева определяется из (1) сучетом (3)лВс 1= КСВ, - (К В, - Оэ)е, (11) максимальная температура воды завремя нагреваЕВ, = 6 + (К В, - О,) (1 - е ),(12) охлаждение воды после достижения бЬ происходит по закону температура воды понизится до 6 эко времени й, которое определяется из (13) Е -ВКТв 1 п. В +(с, + 1 в)(14) 8,- В.Кв- ъЬ.,дС, = Е - С -+ т 1 па 1 В Впродукт охлаждается за время охлаждения до величиные /г(8 -ВК)е +смцн 1 с 1с 1594502менение которого позволяет получитьвысокую точность регулирования вустановившемся режиме при различныххарактеристиках переходного процес 5+ВК.Условием нормального регулирования процесса является выражение108 с мин 1 завсОкоторое с учетом (16) и (15) может быть записано:+Ьаде - В,К,. 3а 1- ВКв -е/гсвМ- ВРвгде В В - значения, выхода блока 9.1 фОпределение времени задержки блока 10 во втором варианте выполнения устройства осуществляется аналогично иэ (18).Минимальное время задержки блока.1030- т 1" " ) -" .с К В - Овад Вс 1Максимальное время задержки блока 10МИДАСмннпри параметрах О, и 6определяемых по выражениям (1 1) и (12), 40Таким образом, применение устройства позволяет обеспечить работоспособность регулятора температуры как регулятора с инверсным гистерезисом при значительной величине отношения 45 инерционностей массы продукта и рубашки аппарата с теплоносителем, приФормула изобретения 1. Устройство для регулированиятемпературы, содержащее датчик температуры продукта в технологическомаппарате, задатчик, подключенный кпервому входу блока сравнения, функциональный преобразователь, релейный блок, подключенный входом квыходу блока сравнения, клапаны подачи тепло- и хладоносителя, датчиктемпературы тепло- и хлапоносителяна выходе технологического аппарата,выход которого подключен к первомувходу функционального преобразователя, к второму входу которого подключен выход датчика температуры продукта, а к выходу - вход блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью расширения области применения и повышения точности регулирования, оно дополнительно содержитблок задержки и блок автоподстройки,причем вход блока задержки подключенк выходу релейного блока, а выходыблока задержки и релейного .блока подключены к входам блока автоподстройки, к выходам которого подключеныклапаны на линиях подачи тепло- ихладоносителя.2. Устройство по.п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что функциональный преобразователь выполнен в видеблока определения максимума, а блокавтоподстройки - в виде элемента И,3. Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что функцио.нальный преобразователь выполнен ввиде блока определения минимума, аблок автоподстройки - в виде элемента ИЛИ,1594502 15 Составитель В. ШефтелТехред Л,Олийнык к ректор ловач едакто аж 6 Зака ВНИИПИ Госуд твенного 113035изводственно-издательский комбинат Патент , г. Ужгород, ул. Гагарина,Г и на 101 омитета по и осква, Ж,Подписноеретениям и открытиям при ГКНТ СЧСРушская наб., д. 4/5