Многопозиционный регулятор уровня

Союз Советски кСоциалистическикРеспублик О П И С А Н И Е930286ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУмв Рае делам нзабретеннй н втлрытнйДата опубликования описания 23,05,82 Н. А. Абдулханов и Б. М. СтепанцевОпытное производственно-техническое предпрйЪтие,.(71) Заявитель 541 МНОГОПОЗИЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ Изобретение относится к автоматике и предназначено для дозированияпоступления сыпучих и жидких материалов в строительной индустрии,Известно устройство для регулиро- .5вания расхода жидкости, содержащеепоплавковый дозатор с входным и выходным патрубками, в котором расположены задатчик расхода и измеритель-,ный элемент, датчик уровня, секундо 1 Омер, мерный сосуд, в котором размещены камера аварийного слива, датчик .уровня, запорный клапан, соединенныйчерез шток с секундомером, и дополни- .тельный патрубок, связанный с поплав-,ковым дозатором и через выходной патрубок с задатчиком расхода 11.Недостатками указанного устройстваявляются сложность конструкции исхемы измерительного устройства, невозможность регулирования расхода сыпучих материаловНаиболее близким по техническойсущности к настоящему изобретению является двухпозиционный регулятор уровня, содержащий двухфазовый исполнительный двигатель - редукторна выходном валу которого установлены крыльчатки верхнего и нижнего уровней. Одна из статорных обмоток двигателя через конденсатор подключена к вторичной обмотке понижающего трансформатора, а другая, через выпрями- тельный мост и опорный диод, подключена к тиристору. Кроме того, в схеме имеется дополнительный трансформатор и коммутирующий элемент, управ-ляющий работой исполнительного реле 21.Недостатком указанного регулятора являются невозможность непрерывного измерения уровня различных сыпучих и жидких материалов по глубине бункера и их дозирования, невозможность настройки регулятора в процессе работы на различные материалы, обладающие различными физическими свойствами и повышенная истираемость крыль 3 93028чаток в процессе работы, ограничиваю=щая диапазон их применения,Эти недостатки существенно сужаютдиапазон применения и использованиярегулятора и создают трудности настройки, регулировки и применения его.Цель изобретения - повышение точности и быстродействия и расширениеобласти применения устройства дляразличных сыпучих и жидких материалов в любом заданном объеме с автоматической перестройкой механизмапри переходе с одного вида материалана другой,Поставленная цель достигается тем,15что устройство, содержащее датчикуровня, установленный через редукторна валу двигателя и исполнительныймеханизм, содержит генератор, управпяемый напряжением, опорный генераторимпульсов и квадратурный Фильтр, причем датчик уровня выполнен в виде шнека, обмотка двигателя соединена совходом генератора, управляемого напряжением, выход которого подключенк одному входу квадратурного фильтра,выход которого связан со входом исполнительного механизма, а другойвход - с выходом опорного генератораимпульсов. Применение шнека в составе первичного преобразователя (датчика) приводит к качественным отличиям и более высокому положительному эффекту и, по сравнению с устройством, содержа 35 щим крыльчатку, позволяет добиться непрерывного, в отличии ат дискретного изменения в двух характерных точках известного, изменения величины40 выходного напряжения первичного преобразователя (датчика) в зависимости от изменения уровня среды резервуара, что создает условия для программного регулирования изменения уровня среды во времени до заданного уровня дози 45 ,рования, повышения точности дозирования, установки широкого диапазона уровня дозирования, непрерывного контроля уровня дозирования и повышения производительности устройства.Более высокое быстродействие настоящего устройства по сравнению с известным, вызванное тем, что скачкообразное изменение реактивного сопротивления статорной обмотки двигателя прототипа не определяет мгновенное одновременное уменьшение напряжения на статорной обмотке до пороговогозначения напряжения, при котором исполнительный механизм отключается, что определяется временем переходного процесса уменьшения резонансной амплитуды до порогового значения выпрямленного напряжения, Более высокое быстродействие заявляемого объекта создает условия для повышения точности дозирования; повышения точности непрерывного контроля уровня среды, менее жесткого энергетического режима работы двигателя.На Фиг. 1 изображена кинематическая схема регулятора; на фиг. 2- структурная схема.Устройство содержит приводной асинхронный двигатель 1 с редуктором (на чертеже объединены), шнек 2, бункер 3. Кроме того, на Фиг. 1 обозначено:ВУ - верхний уровень засыпаемой массы. ПУ - промежуточный уровень засыпал емой массы.НУ - нижний уровень засыпаемой массы.Фиг. 2 содержит стабилизатор 4 сетевого напряжения, опорный генератор 5 импульсов, квадратурный фильтр 6, генератор, управляемый напряжением 7, исполнительный механизм 8 выделитель нуля 9, счетчик 10,Регулятор работает следуоцим образом,Основными типами электродвигателей, используемых для привода производственных механизмов с регулируемой скоростью движения рабочего органа, являются двигатели постоянного тока и асинхронные с Фазным и короткозамкнутым ротором, которые, несмотря на некоторое ограничение возможности регулирования скорости, надежнее, имеют меньшие габариты, вес и стоимость.Известно, что между скоростью вращения магнитного поля статора Ь., 1 об/мин, числом пар полюсов Р и частотой тока ЕГц 1 существует соотношениеПри подключении асинхронного дви гателя через стабилизатор сетевого напряжения 4 к сети переменного тока возникающее вращающееся магнитн поле, пересекая обмотки ротора, нав5дит в них ЭДС, под действием которой в обмотках ротора проходят токи, значения которых определяются величиной этой ЭДС я сопротивлениями обмоток. Взаимодействие тока в проводниках ротора и вращающегося магнитного потока вызывает появление вращающегося момента МвР, приложенного к ротору. При М рМс, где М - момент сопротивления механизма, ротор начинает вращаться. Вращающий момент, развиваемый двигателем при скорости вращения ротора и0, называют пусковым и обозначают Мп,Для оценки величин относительной скорости вращения ротора двигателя и магнитного поля используют понятие скольжения Я Асинхронный двигатель использует вырабатываемую им механическую энергию для привода шнека, причем к его входному валу необходимо приложить МР при заданной скорости вращения, ибо механическая мощность Р определя.ется как, Р =ид/9,55 с 8 т 1 щ н.и об/минД 9,55 Различают механическую"характеристику электрического двигателя, представляющую собой зависимость МР .К(п) и механическую характеристику производственного механизма, представляющую. собой зависимость М = К(п). При ММп двигатель разогнаться неСможет, при М ПМ - двигатель раз" гоняется. С йзменением скорости вращения и разница между МР и МС изменяется, причем при Мс = МР скорость системы двигатель - шнек устанавливается постоянной,Известен номинальный режим работы двигателя, при котором он развивает номинальный момент Мс 1 и вращается с номинальной скоростью и - режим этот длительный. Кратковременно двигатель может работать при М сМо, при этом вводят понятие перегрузочной способности асинхронного двигателя й причем М вр.пах Мьр,ною 40/Ьр ном ьр еахг50определяют эквивалентный вращающий момент Мр экю, ибо двигатель в паузах не отключается и действующее значение магнитного .потока считаем по стоянным,К Н) фар экв где М - критический (максимально К.развиваемый) момент двигателя. 0286 6Для большинства асинхронных двигателей А = 1,7".2,2, а у крановых до.ходит до 3.Обычно асинхронный двигатель рабо5,тает на участке механической характеристики от синхронной йс скоростидо критической и .Вращающий момент асинхронного двигателя Мр пропорционален квадрату0 напряжения, причем в пределах большей части рабочей характеристики этазависимость линейна,При разработке регулятора учитывают максимальный и минимальный объ 15 ем дозируемого рабочего тела, рассчитывают необходимый объем бункера,представляющего собой усеченный конус, объем Ч которого равен 20 1 с и 2. 2ч= - (й +г +кт)3 где Ь - высота усеченного конуса;К - радиус основания;т - радиус окружности сечения.Объем Р дозируемого рабочего тела пропорционален высоте Ь наполнения бункера, значение которой, в свою очередь, пропорциональны М Р двигателя или Мс механизма или квадрату напряжения Ц 2, снимаемого с статорной обмотки двигателя.Далее строят график нагрузки электродвигателя Мр = Х(й) во времени,Определяют объем бункера, тип и мощность двигателя и его перегрузочную способность с учетом снижения сетевого напряжения. При снижении напряжения сети до 0,92 Бк, Я = (0,92) 2 = 0,85, т. е.45 при= 2, 9, = 0,85-1,7По графику и. 4 определяют М и рассчитывают ММ = Д М яох Вр экю 20 25 ЗО 35 Формула изобретения 5 О 55,где 1 - время. работы двигателя; й - время покоя, Сравнивают получившееся значение с М при М М рп 1 ддвигатель устойчив и выбран правильно,Напряжение Ц, снимаемое с ротора трехфазного асинхронного двигателя, при применении асинхронного двигателя с Фазным ротором, либо снимаемое через трансформатор тока со стато- ной обмотки трехфазного асихронного двигателя с короткозамкнутым ротором; пропорциональное объему рабочего тела бункера, поступает на вход генератора управляемогр напряжением , выходной сигнал Б(С) которого стабилизированный по амплитуде и про- порциональнцй Б(й) = 0 соя учерез выделитель нуля 9 приходит соответственно на счетный вход счетчика 10, выходной сигнал которого пропорционален мгновенному объему, занимаемому рабочим телом бункера 3, и на первый вход квадратурного фильтра 6, на второй вход которого поступает сигнал У(1) опорного перестраиваемого генератора импульсов 5, пропорциональныйР. р.) Ц 2со д причем значение опорной частоты пере,страиваемого генератора импульсов 5уСтанавливается в зависимости от требуемой дозировки рабочего тела и отего физических свойств. Оба вышеперечисленных сигнала Б (й) = Ц 1 со 5 са с и2 соз ыпоступают на вход квадратурного фильтра 6, выходной сигнал которого Ц выделения составляющей Ы - , равный ЦЦ соя(и сф 1 при фиксированной частоте С,)опорного перестраиваемого генератора импульсов соответствует определенномууровню наполнения бункера, соответствующему определенному напряжению наобмотке статора двигателя и определенной частоте д, генератора, управляемого напряжением , вблизи частоты(д вызовет скачок амплитуды выходного напряжения в виде резонансной кривой с узкой полосой пропускания, достаточный для срабатывания исполнительного механизма 8, в качестве которого возможно использование исполнительного реле, магнитного пускателя,электромагнитной заслонки и т, д.,прекращающего подачу засыпаемой массы в бункер, или открывающего днобункера или и то и другое, Одновременно выходной сигнал квадратурногофильтра 6 поступает на вход установки нуля счетчика 10, сбрасывая его показания. Перестраивая частоту Сдопорного генератора импульсов 5, возможно устанавливать необходимый уровень заполнения бункера, осуществляя дозировку поступающего рабочего тела с учетом его физических свойств. Достоинствами настоящего изобретения являются повышение точности и быстродействия, а также простота регулирования уровня рабочего тела; возможность непрерывного дозирования рабочего тела и оперативной настройки регулятора в зависимости от физических свойств рабочего тела, а также большая долговечность работы шнека и электронной части регулятора, выполненной на серийных интегральных микросхемах по сравнению с крцльчатками и электронной схемой известного. Многопозиционный регулятор уровня, содержащий датчик уровня, установленный через редуктор на валу двигателя, и исполнительный механизм, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и расширения области применения устройства, оно содержит генератор управляемый напряжением, опорный генератор импульсов и квадратурный Фильтр, причем датчик уровня выполнен в виде шнека, обмотка двигателя соединена с входом генератора, управляемого напряжением, выход которого подключен к одному входу квадратурного фильтра, выход которого связан с входом исполнительного механизма, а другой9 930286вход - с выходом опорного генератораимпульсов. 101. Авторское свидетельство СССРИ 511573, кл. С 05 В 7/06, 1975.2. Авторское свидетельство СССРй 421979, кл. 6 05 П 912 ф 1973ска е аказ 34 илиал ПП ент", г, Ужгород, ул, Прое Источники информации,принятые во внимание при экспертизеТираж 908 ВНИИПИ Государс по делам изоб 3035, Москва, ЖПо венного ком етений и от 35, Раушска