Устройство для регулирования расхода жидкости

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(6) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 040981 Р ) 3335006/18-24 31)М Кп з С 05 9 7/00 с присоединением заявки Но(23) Приоритет Госуларственный комитет СССР по ледам изобретений н открытийОпубликовано 230283, Бюллетень Мо 7 Дата опубликования описания 230283 В.И. Белкин, В.В. Евченко, А,М. Мфй Н,Н. Устинов и А.В. Хунцария,(72) Авторы изобретен и Рязанское специальное конструктофсфЬе;бюро -:фНаучно-производственного объедицЬЙвя.НсРНефтехимавтоматикан и Рязанский;"опытно промышлЩнййзавод Научно-производственного Ьбъедщцания -: ",г(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХ ЖИДКОСТИ2 Изобретение относится к устрой- стваМ для регулирования расхода текущей среды и может быть использФвано в различных отраслях промышленности.Известно устройство для регулирования расхода жидкости, содержащее импульсный генератор, подключенный к блоку задания соотношения параметров, и кайалы регулирования, каждый из которых состоит из последовательно соединенных датчика расхода, схемы антисовпадения, подключенной вторым входом к блоку задания, ревер- сивного счетчика на триггерах, выход триггера последнего разряда реверсивного счетчика подключен к управляющему входу электронного ключа, вход которого соединен с источником питания, а выход - через преобразователь с регулирующим клапаном 11 .Это устройство использует число- импульсные интегрирующие цепи для выделения ретейного сигнала. управления, что позволяет получить высокую статическую точность, но ограни-. чивает качество регулирования расхода. Известно также устройство.для регулирования расхода жидкости, содержащее расходомер, последовательносоединенные между собой генераторимпульсов, блок задания, счетчикимпульсов,.яблок памяти, формирователь управляющего сигнала и исполнительный орган, а также последовательно соединенные между собой синхронизатор, первый и второй элементы задержки, причем первый вход синхронизатора подключен к выходу рас-ходомера, а второй вход - к. выходугенератора импульсов, выход перво 5 го элемента задержки соединен с первым входом блока памяти, второй входкоторого соединен с выходом счетчика импульсов и с вторым входом блока задания, а выход - с входом формирователя управляющего сигнала,выход второго элемента задержки подключен к второму входу счетчика импульсов 21,Это устройство имеет статическую25 точность, зависящую от разрядностисчетчика импульсов, но недостаточное качество регулирования из-эаиспользования в качестве управляющей информации только сигналов знака ошибки рассогласавания.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для регулирования расхода жидкости, содержащее последовательно соединенные генераторимпульсов, синхронизатор, первыйэлемент запержки, второй элемент задержки, счетчик импульсов, дешифратор и регистр блоков памяти, второйвход которого соединен с выходомпервого элемента задержки, третийвход - с выходами младших разрядовсчетчика импульсов, четвертый - свыходом знакового разряда счетчика,а также с вторым входом дешифратораи с первым входом элемента совпадения, вторыми входами соединенного с 15выходами младших разрядон счетчика,а выходом - с первым входом блоказадания, вторым входом соединенного.с выходом генератора импульсов, авыходом - с вторым входом счетчикаимпульсов, и последовательно соединенные формирователь управляющегосигнала, исполнительный орган и расходомер, выходом соединенный с вторым входом синхронизатора 31 .25Это устройство имеет повышенноекачество и точность регулирования,нб сложно в практическом исполнении.Цель изобретения - упрощение устройства и повышение надежности присохранении повышенного качества иточности регулирования.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для регулирования расхода жидкости введены алгеб"раический сумматор, первый и второйпреобразователи кодов, входами соединенные с первым и вторыми выходами регистров блоков памяти, а выходами - со входами алгебраичокогосумматора, выход которого соединен40со входом формирователя управляющего сигнала.На фиг. 1 представлена блок-.схема устройства.для регулирования рас.хода жидкости, на фиг. 2 - сигналы 45на выходе блоков; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства.Устройство содержит генератор 1импульсов, блок 2 задания, счетчик3 импульсов, регистр 4 блоков памяти, формирователь 5 управляющегосигнала, исполнительный орган б,расходомер 7, синхронизатор 8, первый 9 и второй 10 элементы задерж,ки, элемент 11 совпадения, дешифратор 12, первый 13 и второй 14преобразователи кодов, алгебраический сумматор 15,10 Первый и второй входы последовательного счетчика являются соотнет ственно шиной сброса н нуль и счетным входом,Первый и второй входы синхронизатора 8 являются соответственно .аинхронизирующим и сигнальным. Синх ронизатор 8 применяется для того,чтобы считывание информации и обнуление счетчика 3 было всегда разнесено во нремени с помощью соответственно первого и второго элементов9 и 10 от момента воздействия импульсов на счетный вход счетчика 3.Сигналы на выходах генератора 1,блока 2; расходомера 7, синхронизатора 8, первого элемента 9 и нторого элемента 10 представлены соответственно на фиг, 2 ае.Дешифратор 12 является устройством, выдающим сигнал при наличии логического нуля на входе, соединенномс выходом последнего знакового разряда счетчика 3 и при наличии хотябы одного логического нуля на какомлибо из остальных его входах. Первый вход блоков памяти регистра 4является входом принудительной записи логических нулей во все блокипамяти,. кроме знакового блока памяти, второй вход блоков памяти регистра 4 является входом разрешения записи информации, третьи входы - входы записи состояния младших разрядов счетчика 3 во нсе блоки памятирегистра 4, кроме знакового блокапамяти, четвертый вход регистра 4вход записи состояния последнего,знакового разряда счетчика 3 в знаковый блок памяти. Количество блоков памяти регистра 4 равно количеству младших разрядов счетчика 3 плюсодин блок памяти ля записи кодазнака.Устройство работает следующим об;разом,Импульсы с генератора 1 с частотой следования н 2 и (где и - разрядность счетчика 3) раза большей,чем максимальная частота следованияимпульсон с расходомера 7, поступают на блок 2, на ныходе которого(при отсутствии запрещающего сигнала на втором входе) устанавливаетсяравномерная частота следования импульсов, пропорциональная требуемому расходу жидкости через расходомер 7. После обнуления счетчика 3импульсом со второго элемента 10происходит его заполнение импульсами с выхода блока 2,Возможны четыре случая его заполнения,В первом случае фиг. За) за период времени между двумя импульсамис первого элемента 9 (или, что то же,с расходомера 71 на счетчик 3 с блока 2 может гоступить число импульсовЫ = Ие + Х 1 равное или большееИ, + М где Ь = 2 - число импульясов, необходимое для заполнения всехи разряцон счетчика 3, кроме последнего, знакового разряда,й - некоторое дополнительное количество импульсов для рассматриваемого случая, М - число импульсов, необходимое для запопнения всех младших разрядов счетчика 3. Как только на все входы элемента 11 поступят логические единицы со всех мпадших и последнего5 разряда счетчика 3, поступление импульсов с выхода блока 2 прекращается, поскольку сигнал с выхода элемента 11, воздействуя на первый, зайрещающий вход блока 2, запрещает 10 появление импульсов на его выходе. В счетчике 3 до появления импульса сброса с второго элемента 10 фиксируется код, равный И + М, и в момент прихода импульса с первого 15 элемента 9 во все блоки памяти регистра 4 запишутся логические единицы. Этот случай соответствует максимальным отрицательным значениям сигнала рассогласования. Сигнал 20 рассогласования ограничивается на уровне максимального кода младших разрядов счетчика 3.Во втором случае ( фиг. Зб) за упомянутый период времени на счет чик 3 с блока 2 поступает число импульсов И = Ио + Х 1 меньшее И + М, где ИГ - некоторое дополнительное количество импульсов для рассматриваемого случая. Запрещающий сигнал с выхода элемента 10 не выдается. Импульс с первого элемента 9 запишет в первом, знаковом блоке памяти регистра 4 логическую единицу, а в остальные блоки - состояния младших разрядов счетчика 3.Этот случай соответствует отрицательному сигналу рассогласованиябез его ограничения, В пределе, когда сигнал рассогласования равен нулю, в первом, знаковом и в осталь ных блоках памяти регистра 4 запишутся соответственно логические единица и нули.В третьем случае (фиг. Зв) за период времени между импульсами с . 45 первого элемента 9 на счетчик 3 с блока 2 поступает число импульсов И = Ио - ИЗ, где И;3 - некоторое количество импульсов для рассматриваемого случая,М + 1, В момент при хода импульса с первого элемента 9 на второй вход блоков памяти регистра 4 на первый вход этих блоков с выхода дешифратора 12 поступит сигнал принудительной записи логи ческих нулей. Во все блоки памяти регистра 4 будут записаны логические нули, Этот случай соответствует максимальным положительным значениям сигнала рассогласования. Сигнал рассогласования ограничивается на уровне обратного максимального кода яладших разрядов счетчика 3.. В четвертом случае (фиг. Зг 1 заупомянутый период времени на счет чик 3 с блока 2 поступает числоимпульсов И = Ио - И 4, где И 4 - некоторое количество импульсов длярассматриваемого случая, с М + 1.В. момент прихода импульса с первого элемента 9 на второй вход блоковпамяти регистра 4, на первом входеэтих блоков будет отсутствоватьсигнал с дешифратора 12 принудительной записи логических нулей, поскольку все старшие разряды счетчика 3будут находиться в состоянии логи-.ческих единиц. Импульс с первогоэлемента 9 запишет в первом, знаковом блоке памяти регистра 4 логи".ческий нуль, а в остальные блокисостояния младших разрядов счетчика 3. Код младших разрядов счетчика 3 будет равен обратному коду счет чика положительного сигнала рассогласования без его ограничения. Впределе, когда сигнал рассогласова-ния равен нулю, в первом знаковоми остальных блоках памяти регистра4 запишутся соответственно логичес- .кие нуль и единицы. Первый преобра 1зователь 13, второй .преобразователь14 и алгебраический сумматор 15преобразуют полученные комбинациикодов в аналоговый сигнал, воздейст.вующий на формирователь 5. При записанной в первом, знаковом блокепамяти регистра 4 логической единице, отрицательном сигнале рассогласования, выходной сигнал преобразователя 13 равен нулю, и на выходалгебраического сумматора 15 проходит выходной сигнал с преобразователя 14, т.е. преобразованный в аналоговый сигнал прямой код, записан-.ный в блоках памяти регистра 4. Призаписанном в первом, знаковом блоке памяти регистра 4 логическом нуле, положительном сигнале рассогласования, выходной сигнал преобразователя 13 равен максимальному значе.нию выходного, сигнала преобразовате.ля 14. На выход алгебраического сумматора 15 проходит разность выходных сигналов преобразователей 14,и 13, аналоговый сигнал противоположной, чем в предыдущем случае полярности. Здесь технически реализуется известное соотношение, что разность обратного кода и максимального значения его прямого кода равна значению его прямого кода с обратным знаком. Только операция вычитания производится с аналоговымисигналами, эквивалентными упомянутым обратному коду и максимальномузначению его прямого кода. При таком построении в качестве первого преобразователя 13 может быть использована простая цепь из последовательно соединенных источника опорного сигнала и коммутационного элеМента. Таким образом, на выходеалгебраического сумматора 15 имеется аналоговый сигнал прямо пропорциональный сигналу рассогласования в случаях, когда не происходит его ограйичения до уровня полного заполнения младших разрядов счетчика 3. .Ограничение сигнала рассогласования позволяет сократить количество необходимой для реализации предлагаемого устройства аппаратуры без ущер ба для качества регулирования, по О скольку для режимов регулирования, близких к установившемуся, упомянутое ограничение может быть выбрано таким, чтобы сигнал на выходе алгебраического сумматора 15 менялся линейно в зависимости от входных кодов преобразователей 13 и 14, а сигналы рассогласования, превышающие выбранный ограничивающий уровень, возникают лишь во время больших переходных процессов, что происходит, обычно, при включении устройст ва, а это время относительно мало по сравнению с полным временем работы е 25Формирователь управляющего сигнала 5 с учетом свойств исполнительного. органа 6 преобразует и фазирует сигнал алгебраического сумматора 15 таким образом, чтобы в кОнтуре регулирования расхода жидкости действовала отрицательная обратная связь. В установившемся режиме частота,следования импульсов с блока 2, деленная на 2", должна быть равна частоте следования импульсов с расхо. домера 7, в последнем и остальных разрядах регистра блоков памяти 4 записаны либо логические единица и нули, либо логические нуль и единицы, алгебраическая сумма аналоговых 40 сигналов в этом случае равна нулю. При изменении частоты следования импульсов с блока 2, выходной сигнал формирователя 5, воздействующий на.исполнительный орган б, изменя-45 ется таким образом, чтобы частота следования импульсов с расходомера 7 изменялась в том же направлении, что и с блока 2. Наличие интеграл, ной составляющей в законе регули рования, вырабатываемой формирователем 5, сведет сигнал рассогласованйя предлагаемого устройства к нулю, расход жидкости будет соответствовать требуемому расходу. 55Хотя сравниваются периоды, регулирование ведется по частоте, поскольку изменение частоты следования импульсов с блока 2 вызывает пропорциональное изменение частоты бО следования импульсов с расходомера 7. Причем, в отличие от других устройств, регулирования расходов каждый период вырабатывается информация и о величине, и о знаке ошиб- б 5 ки рассогласования т.е. идет управление по текущему мгновенному значению частоты следования импульсов с расходомера 7. Этим и достигается высокое качество и точность регулирования, поскольку информация с расходомера 7 используется полностьюи с максимально возможным темпом.Точность сравнения задания и отработки определяется разрядностью счетчика 3. При использовании в устройства элементов с Высоким быстродействием эта разрядность может быть выбрана весьма большой, т.е. будет достигнута высокая точность сравне;1 ния, причем, поскольку для сравнения используются цифровые логическиеэлемеиты, точность и стабильность сравнения будет соответствовать характеристике цифрового устройства.Очень большой масштаб сигнала рассогласования на выходе алгебраического сумматора 15 по сравнению с обычными устройствами для регулирования расхода жидкости обеспечивает очень высокое соотношение сигнал/шум. Это обстоятельство значительно облегчает дальнейшую обработку управляющей информации формирователем 5 в целях обеспечения высококачественного регулирования: проведение дифференцирования, сравнения и других операций, необходимых для решения уравнений гиперплоскости переключения скользящего режима управления.Предлагаемое устройство используется в качестве базового элемента комплекса управления смешением нефтепродуктов, что позволит существенно повысить надежность и эффективность компаундирования нефтей и нефтепродуктов.Формула изобретенияУстройство для регулирования рас хода жидкости, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, синхронизатор, первый элемент задержки, второй элемент задержки, счетчик импульсов, дешифратор и регистр блоков памяти, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, третий вход,- с выходами младших разрядов счетчика импульсов,. четвертый - с выходом знакового разряда счетчика, а также с вторым входом дешифратора и с первым входом элемента совпадения, вторыми входами соединенного с выходами младших разрядов счетчика, а выходом - с первым входом блока задания, вторым входом соединенного с выходом генератора импульсов, авыходом - с вторым входомсчетчикаимпульсов, и последовательно соединенныеформирователь управляющегосигнала, чсполнительный орган н расходомер, выходом соединенный с вторым входом синхронизатора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюупрощения и повышения надежности устройства, в него введены алгебраический сумматор, первый и второй преобразователи кодов, входами соединенные с первым и вторыми выходамирегистров блоков памяти, а выходамис входами алгебраического сумматора, выход которого соединен с входом формирователя управляющего сигнал.а.Источники информации, 5 принят е во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 458811, кл. 6 05 В 11/16, 1973.2. Авторское свидетельство СССРВ 769500, кл. 6 05 Р 7/00, 1978.3. Авторское свидетельство СССРВ 842728, кл. С 05 П 7/06, 1981- Мтуюьс с 3 лона0 тутс с Хюлм единицу а лосле сжзжмр .У. залитбающии ююисеслусФю/рарвкРа люмен% Итутс г лердого медеи Заказ 1155/71 Тираж 872 . Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по .делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5