Устройство для управления технологическим процессом

Севэ Советски иСоциалистическиеРеспублик О П И С А Н И Е ( )945852ИЗОБРЕТЕНИЯК, АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 20. 01. 81 (21) 3240946/18-24 (51) М. Кл.3 с присоединением заявки М С 05 О 7/06 ееоударстееииый комитет СССР ао девам иэабретеиий и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ1Изобретение относится к автоматическому регулированию и может бытьиспользовано для управления технологическими процессами в химической,нефтехимической и других отрасляхпромышленности,Наиболее распространенной аппаратурной реализацией технологическихпроцессов в химической и других аналогичных отраслях промышленности яв 1 Оляется технологическая цепочка перерабатывающих аппаратов, разделенныхпромежуточными емкостями. Такие емкости компенсируют рассогласования на.грузок на аппараты за счет аккумулирования избытка или пополнения недостатка материала.Однако предельные уровни материала в емкостях ограничены. Задача регулирования уровня в промежуточных 20емкостях затруднена тем, что изменение поступления или расхода материала могут быть осуществлены только изменением нагрузки на соответствующий 2аппарат. Такие изменения нагрузки переводят аппараты из стабильного режимав режим переходного процесса, чтозначительно снижает экономичность работы аппаратов,Известна система прямого регулирования уровня, содержащая поплавок,выполняющий функции датчика количества материала в емкости, рычаги и клапан, выполняющие функцию оегуляторарасхода Г 11Известна также схема связанногорегулирования постоянства загрузкинефтью колонны АВТ, содержащая поплавок с первичным прибором, выполняющиефункции датчика количества материала в емкости сужащее устройство спервичным прибором выполняющие функции датчика расхода материала в емкость, и регулятор расхода 2.Системы 13 и 2 предназначеныдля поддержания уровня жидкости в резервуаре (емкости ) в заданных пределах и все изменения уровня, возникаю щие за счет случайных возмущений, ком"пенсируют воздействием на нагрузкупредыдущего или последующего аппара"та.Недостатком данных устройств является то, что в случае применения ихдля регулирования. уровня промежуточных емкостей в технологической цепочке они неоправданно часто переводят аппараты из стабильного режима 10в неэкономичный режим переходного процесса,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является устройство для согласования производитель,ности технологических участков, содержащее датчики расхода материала вемкость, задатчики расхода материаласистем автоматической стабилизации,выполняющие функции регуляторов расхода, датчики количества материаловв емкости, блок сравнения, коммутатори сумматоры.Известное устройство формирует задание регулятору расхода в зависимости от запаса времени до переполнения или опорожнения промежуточной емкости 31.Недостатком известного устройстваявляется то, что оно также неоправдан-зоно часто изменяет режим работы потребляющих или вырабатывающих материалаппаратов, Даже при незначительномрассогласовании нагрузок на смежныхучастках, когда имеется изменениеколичества материала в емкости с по 35:тоянной скоростью, запас времени буцет постоянно изменяться. При этомпостоянно изменяется задание регуляторам расхода, те, режим работы апопаратов участков является нестабиль"ным режим переходного процесса ) и,следовательно, менее экономичным, вго время как запас материала в емкости вполне мог бы обеспечить достаточно длительное функционирование аппа 45ратов в стабильном режимеЦелью изобретения является повышение точности устройства.Поставленная цель достигается тем,что устройство, содержащее перерабатывающий аппарат с датчиком расхода,выход которого связан с одним входомрегулятора расхода и с одним входомпервого сумматора, и промежуточнуюемкость с датчиком уровня, выход которого подключен к одному входу первого блока сравнения, другой вход которого связан с первым задатчиком,52 .4а выход - с одним входом коммутатора,другой входкоторого соединен с выходом второго задатчика, а выходы - ссоответствуоцими входами второго сумматора, содержит второй и третий блоки сравнения, третий и четвертый задатчики, элемент И-НЕ, функциональ"ный блок, блок умножения, блок памяти и дифференциатор, вход которогоподключен к выходу датчика уровня промежуточной емкости, а выход - к соответствующему. входу второго сумматора,выход которого через блок умножениясвязан с другим входом первого сумматора, выход которого соединен с другим входом регулятора расхода черезблок памяти, другой вход которого подключен к выходу элемента И-йЕ; входыкоторого связаны соответственно с выходами второго и третьего блоков сравнения и функционального блока, входкоторого подключен к выходу первогоблока сравнения, причем один вход второго и третьего блоков сравнения соединен с выходом датчика уровня промежуточной емкости, а их другой входсоответственно с выходом третьегочетвертого задатчика,На чертеже приведена блок-схемаустройства,Устройство содержит участок технологического процесса 1, включающийперерабатывающий аппарат 2 и промежуточную емкость 3, датчик ч расхода материала в емкость, регулирующийблок 5, включающий регулятор 6 расхода и регулирующий орган 7, датчик Оуровня промежуточной емкости, коммутатор 9, сумматоры 10 и 11, задатчики 12- 15, блоки 16- 18 сравнения, элемент И-НЕ 19, функциональный блок 20,блок 21 умножения, блок 22 памяти,дифференциатор 23,Устройство работает следующим образом.Датчик 8 преобразует мгновенноезначение уровня в емкости 3 в пропорциональный сигнал, который поступаетна положительные входы блоков сравнения 16 и 18 и на отрицательныйвход блока 17 сравнения. На второйвход блока 16 сравнения с задатчика 13 поступает сигнал, соответствующий номинальному значению уровня в емкости, .а на вторые входы блоков сравнения 17 и 18 с задатчиков 1 ч и 15 сигналы, пропорциональные соответственно верхнему и нижнему допустимомупределам изменения уровня.5На выходе блоков сравнения образуются сигналы1 приЬН ) 0 здп дН=О дН=О-1 дН0.Сигнал з 1 дпдН с.блока 16 сравнения поступает на управляющий вход коммутатора 9. Сигнал, пропорциональный скорости восстановления номинального уровня в емкости, посТупает из задатчи ка 12 через коммутатор 9 либо на положительный (при з 1 дпдН = 1), либо на отрицательный (при 51 дпдН = -1) вход сумматора 10. При здпдН = 0 сигнал иЮ задатчика 12 на сумматор не посту пает. Вычисленное в дифференциаторе 23 значение скорости изменения уровня в емкости поступает на положительный вход сумматора 10.Сигнал с сумматора 10, соответствующий необходимому изменению нагрузки на выходе аппарата 2, поступает на вход блока 21 умножения, где умножается на постоянный коэффициент, соответствующий оператору приведения на грузки от выхода к входу аппарата,Значение необходимого изменения нагрузки на входе аппарата поступает .с блока 21 умножения на вход второго сумматора 11. На другой вход суммато ра 11 поступает текущее значение.нагрузки на входе в аппарат с датчика расхода 4, Таким образом, на выходе сумматора 11 появляется сигнал, соответствующий заданию для регулятора 15 расхода 6, Однако выходной сигнал сумматора 11 может быть записан в блок 22 памяти только при положительном сигнале на его управляющем входе, который поступает из элемента И-НЕ 19. 40 Положительный сигнал на выходе элемента И"НЕ может появиться только в тех случаях, когда на любом из его входов сигнал исчезает, что соответствует либо равенству уровня в емкос ти номинальному, либо отклонению его за верхний или нижний допустимый предел. Причем элемент И-НЕ воспринимает исчезновение сигнала с выхода блока 20 только после предыдущего сигнала на любом из остальных входов, что исключает повторные срабатывания при колебании уровня на номинальном значении. Сигналы на входах элемента И-НЕ55 Формируются блоками 17 и 18 сравнения и функциональным блоком 20,функциональный блок 20 формирует сигнал, равный нулю при входном сигнале, рав ном нулю. В остальных случаях на выходе блока 20 Формируется сигнал, равный единице. Таким образом, выходной сигнал блока 20 равен нулю при нулевом сигнале блока 16 сравнения, что соответствует равенству текущего значения уровня материала в емкости но" минальному значению.Блоки 17 и 18 сравнения сравнивают текущее значение уровня, поступающее с датчика 8, с соответственно максимальным и минимальным допустимыми зна" чениями уровня, поступающими с задат" чиков 14 и 15, При нахождении текуще" го значения уровня внутри допустимо" го интервала выходные сигналы блоков 17 и.18 сравнения положительны.Сигнал блока 22 памяти поступает в камеру задания регулятора 5, вход которого соединен с датчиком расхо" да 4. Блок 5 регулирования поддерживает значение расхода на заданном уровне.Устройство может быть реализовано на стандартных элементах пневмоавтоматики, электроники и вычислительной техники.Предлагаемое устройство позволяет удерживать аппараты в стабильном режиме максимальное время за счет .более полногоиспользования промежуточных емкостей, не изменяет нагруз" ки на аппараты при изменениях уров" ня в емкостях до тех пор, пока это изменение не перейдет за допустимые значения, );роме того, при возврате,наноминальное значение уровня, устройство стабилизирует режим работы аппаратов на текущей нагрузке, что увеличивает время нахождения уровня в заданных пределах, и, следовательно, увеличивает стабильность режима работы аппаратов.Повышение стабильности режима работы в конечном счете повышает экономичность работы аппаратов, чувстви" тельных к переходным процессам, т.е. повышает точность устройства, а, сле" довательно, выработку и качество вы" пускаемой продукции.Формула и зобретенияУстройство для управления технологическим процессом, содержащее перерабатывающий аппарат с датчиком рас" хода, выход которого связан с одним входом регулятора расхода и с одним945852 входом первого сумматора, и промежу"точную емкость с датчиком уровня,выход которого подключен к одному входу первого блока сравнения, другойвход которого связан с первым задат"чиком, а выход " с одним входом коммутатора, другой вход которого соединенс выходом второго задатчика, а выходы - с соответствующими входами вто"рого сумматора, о т л и ч а ю щ е е - 10с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит второй и третий блоки сравнения, третийи четвертый задатчики, элемент И-НБ,Функциональный блок, блок умножения, иблок памяти и дифференциатор, входкоторого подключен к выходу датчикауровня промежуточной емкости, а вы"ход - к соответствующему входу вто"рого сумматора, выход которого черезблок умножения связан с другим входомпервого сумматора, выход которого соединен с другим входом регуляторарасхода через блок памяти, другойвход которого подключен к выходу эле-у 8мвнта И-НЕ, входы которого связаны соответственно с выходами второго и третьего блоков сравнения и функционального блока, вход которого подключен к выходу первого блока сравнения, причем один вход второго и третьего блоков сравнения соединен с выходом датчика уровня промежуточной емкости, а их другой вход - соответственно с выходом третьего и четвертого задатчика. лИсточники информации, принятые во внимание при экспертизеКрутов В.И, Анализ работы систем автоматического регулирования. М Иашгиз, 1961, с.,22-30.2. Дианов В.Г. Автоматизация про" изводственных процессов нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М., "Химия", 1968, с,296- 297, с.,299"302.3. Авторское свидетельство СССР % 63 Й 2 Й 5, кл. 6 05 0 7106, 1976 (прототип).Заказ 5331/68ВНИ Г ник 4 30 Патент", Г. Ужгород, ул. Проектная,а Составитель Т, Озероо Техред Е.Харитончик Тира Государс делам изоб Москва М 1венного комитета ретений и открыт 5 Раушская нэб КоррекПодписСССРй4/5