Адаптивный измеритель расхода сыпучих материалов
АДАПТИВНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ РАСХОДА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ, включающий ленточный транспортер, датчик скорости транспортера, датчик массы материала на транспортере, пропорционально-интегральный блок и последовательно соединенные задатчик и первый блок сравнения, о т л и ч ающи и с я тем, что, с целью повыщекия точности измерения, в него дополнительно введены, последова тельно соединенные первый фильтр низкой частоты и масштабирующий блок, последовательно соединенные второй блок сравнения и второй фильтр низкой частоты, последовательно соединенные третий фильтр низкой час тоты, блок деления и сумматор, модель ленточного транспортера, включающая последова;тельно соединенные интегратор ,, блок задержки и третий блок сравнения, причем выход датчика ско;рости транспортера соединен с входом первого фильтра низкой частоты, выход датчика массы материала на транспортере соединен с входами второго блока сравнения и третьего фильтра низкой частоты, выход масштабирующего блока соединен с другим входом вого блока сравнения, выход которого соединен с другим входом блока деления и с дополнительным входом блока задержки, выход интегратора соединен с другим входом третьего блбка сравнения , выход которого соединен с другим входЬм второго блока сравнения , выход второго фил.ьтра частоты соединен через пропорционально-интегральный блок с другим входом сумматора, выход которого соединен с входом интегратора.
С0103 СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУВЛИН
Зев С 01F 1 00
ОГГйОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .
Н АВТОРОНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЬ Й HGMNTET СССР
ПО ДЕЛА 4 ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3258907/18-10 ; (22) 09. 03. 81 (46) 30.09.83. Бюл.936 (72 ) В. П. Авдеев, Л. П. Мышляев, Л.А.Сульман,С,Ф.Киселев и А.В.Поляк (7 1 ) Сиб ирс к ий орде на Трудового Красного Знамени металлургический йнститут им. Серго Орджоникидзе и Государственный всесоюзный центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт комплексной автоматизации (53) 681.121.66.027(088.8) (56) 1. Видинеев Ю.Д. Дозаторы непрерывного действия. М., "Энергия", 1978, с.117-119, 166.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 678321, кл. 9 01 8 11/14, 1977. (прототип). (54)(57) АДАПТИВИЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ РАСХОДА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ, включающий ленточный транспортер, датчик скорости транспортера, датчик массы материала на транспортере, пропорционально-интегральный блок и последовательно соединенные задатчик и первый блок сравнения, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью
IIoBbIIgeHHR точности измерения, в него дополнительно введены. последова. тельно соединенные первый фильтр низкой частоты и масштабирующий блок, последовательно соединенные второй блок сравнения и второй фильтр низкой частоты, последовательно соединенные третий фильтр низкой частоты, блок деления и сумматор, модель ленточного транспортера, включающая последовательно соединенные интегратор,. блок задержки и третий блок сравнения, причем выход датчика скорости транспортера соединен с входом первого фильтра низкой частоты, выход датчика массы материала на транспортере соединен с входами второго блока сравнения и третьего фильтра низкой частоты, выход масштабирующего9 блока соединен с другим входом первого блока сравнения, выход которого Ц(ф соединен с другим входом блока деле- у ния и с дополнительным входом блока задержки, выход интегратора соединен с другим входом третьего блбка сравнения, выход которого соединен с другии нходЬи второго блока сравне- )eaeL ния, вьжод второго фильтра низкой частоты соединен через пропорционально-интегральный блок с другим ффйЬ входом сумматора, выход которого соединен с входом интегратора.
Изобретение от носится к и эмерительной технике и может быть исполь- зовано при построении систем автоматического,цоэирования непрерывного действия для сыпучих материалов, например шихтоных материалов агломерационных процессов.
Известны измерители расхода сыпучих материалов L13, содержащие последонательно соединенные лен точный транспортер, датчик массы ма- 1О ,териала на ленточном транспортере и блок умножения.
Передаточная функция ленточного транспортера имеет нид, и(0)= где (,= — — в емя нахождения уатериаl
М
Ь ла на ленточном транспортере. 2Π— длина воспринимающей части транспортера, - средняя скорость движеср ния материала.
Недостаток указанных измерителей низкая точность измерения, обусловленная тем, что измеряется не мгновенное значение расхода материала, поступающего на ленточный транспортер, а усредненное значение расхода на интервале времени, равном времени перемещения материала ленточным транспортером. Кроме того, расход материала и масса находящегося на ленточном транспортере материала связаны однозначной занисимостью при условии постоянства скорости перемещения транспортера„. т.е,М,„=сорб
Однако в реальных ситуациях всегда .имеются различного рода возмущения (изменение частоты питающей сети„ 4Ц проскальзывание ленты на барабанах и другие факторы ), за счет которых отклонения скорости достигают - ;.1,5Ъ.
Наиболее близким к предлагаемому является измеритель расхода сыпучих материалов 12 j входящий в состав весового дозатора непрерывного действия. содержащий ленточный транспортер, датчик скорости транспортера, датчик массы материала на транспортере,. блок умножения, к входам которого подключены выходы датчика скорости транспортера и датчика массы. материала на транспортере.
Расход материала в известном измерителе определяется по выражению
"<,) c(c)V(e) гдето(4 - расход материала. в .-й момент времени, 4)- масс- материала, находящегося на транспортере; )(Ц- скорость транспортера
- длина воспринимающей части транспортера., . едостаток известного измерителя расхода сыпучих материалов заключается также в низкой точности измереHHF. вследствие того, что не учитывают динамические свойства ленточного транспортера, а. ограничиваются тОлько его статистн="еской моделью н нице коэффициента передачи
" ) ч (.) (3) и используют мгновенную скорость транспортерами(Ц,а не усредненную на интервале 5
Цель изобретения — повышение точности измерения.
Поставленная цель достигается тем, что в адаптивном измерителе расхода сыпучих материалов содержащем ленточный транспортер, датчик скорости транспортера, датчик массы материала на транспортере, пропорционально-интегральный блок и последовательно соединенные задатчик и перный блок сравнения, дополнительно введены последовательно соединенные первый фильтр низкой частоты и масштабирующий блох, последовательно соединенные второй блок rpàâкения и второй фильтр низкой частоты, последовательно соединенные третий фильтр низкой частоты, блок деления и .сумматор, модель ленточного транспортера, включающая последовательно соединенные интегратор, блок задержки и третий блок сравнения, причем выход датчика скорости транспортера соединен с входом первого фильтра низкой частоты, выход датчика массы материала на транспортере соединен с входами второго блока сравнения и третьего фильтра низкой частоты, выход масштабирующего блока соединен с другим входом первого блока сравнения,:. выход которого соединен с другим входом блока деления и дополнительным входом блока задержки„ выход интегратора соединен с другим входом третьего блока, сравнения, выход которого соединен с дру.гим входом второго блока сравнения, выход второго фильтра низкой частоты соединен через пропорционально= интегральный блок с другим входом сумматора, выход которого соединен с входом интегратора.
На чертеже представлена блоксхема предлагаемого измерителя.
Адаптивный измеритель расхода сыпучих материалон содержит ленточный транспортер 1, датчик 2 скорости транспортера, первый фильтр 3 низкой частоты, масытабирующий блок 4, эадатчик 5, первый блок 6 сравнения, датчик 7 массы материала на транспортере, третий фильтр Б низкой частоты блок 9 деления, модуль 10 ленточ1044986 ного транспортера, интегратор 11, блок 12 задержки, третий блок 13 сравнения, второй блок 14 сравнения, второй фильтр 15 низкой частоты, пропорционально-интегральный блок
16 и сумматор 17. 5
Адаптивный измеритель расхода сыпучих материалов работает следующим образом.
С помощью датчика 2 скорости транспортера, первого фильтра 3 ниэ- iO кой частоты, масытабирующего блока
4, задатчика 5 и первого блока 6 сравнения определяется время .г нахождения материала на ленточном транспортере
1 по упрощенному выражению 35 Ю= "+К(Ь-К3 (+ e)de (4) о
М где — базовое, например, среднее время, нахождения материала на ленточном транспортере, — пересчетный коэффициентр (,, — длина ленточного транспортера, )(() — скорость транспортера в те кущий 4-й момент времени.
e - переменная интегрирования.
Из выражения (4 ) видно, что „если расчетная длина транспортера К 7(+&)3(9 не равна фактической длине L, т.е. время Г нахождения материала на транспортере не равно t>,то делается корректировка 0 на величйну, пропорциональную отклонению расчетной величины (от фактической.
Для упрощения реализации выраже- 35 ние (4) приводится,к эквивалентному «)=т К -К J H-Â)äÂ=O-К J (-e)de о о (5) 4Q
При реализации этого выражения сигнал с выхода датчика 2 скорости транспортера подается на первый фильтр 3 низкой частоты, представленный, например, последовательным 45 соединением блока сравнения, усилителя с насыщением, интегратора, выход которого соединен с другим входом блока сравнения и является выходом фильтра низкой частоты.
На выходе первого фильтра 3 низкой частоты получается сигнал о величине Г V (+-g)89 который подается на вход масштабирующего блока 4, где умножается на коэффициент )(. Полученный таким образом сигнал поступает 55 на вход первого блока 6 сравнения, где иэ него вычитается сигнал о величине q поступающий с задатчика
5. Выходной сигнал первого блока 6 сравнения о величине 5® подается Сигнал с выхода датчика 7 массы материала на транспортере поступает на вход третьего фильтра 8 низкой час.65 где усредняется за интервал времени и далее подается на блок 9 деления, в котором делится на сигнал о величине 7,(И В результате на выходе блока 9 деления получается сигнал о базовом (низкочастотном) расходе материала g<(q) = (6 ) а CH ) .Ъ где 6 ®- усредненная на интервале времени Т масса материала на транспортере. С выхода датчика 7 массы материала сигнал поступает. также на второй блок 14 сравнения, на второй вход которого подается сигнал с выхода третьего блока 13 сравнения о расчетной массе г, () материала. Сигнал о разности Ц И) =G(t)-G (Ф.), (7) полученной во втором блоке 14,сравнения, идет на второй фильтр 15 низкой частоты предназначенный для подавления высокочастотных помех. Вы« ходной сигнал второго фильтра 15 низкой частоты подается на пропорционально-интегральный блок 16 (ПИ-регулятор), выходной сигнал которого является корректировкой расхода Ь6(+). Этот сигнал в сумматоре 17 складывается с сигналом о базовом расходе материала, в результате чего на выходе сумматора 17 получается сигнал о текущем расходе g(+) материала -(8,) 9® =() (<)+ @(<), который и является выходным сигналом адаптивного измерителя расхода сыпучих материалов. Выходной сигнал сумматора 17 подается на вход модуля ленточного транспортера, а именно на интегратор 11. Сигнал с выхода интегратора 11 задерживается в блоке 12 на времят(), которое адаптируется, и поступает на вход третьего блока 13 сравнения, где вычитается из выходно го сигнала интегратора 11. Выход ной сигнал третьего блока сравнения является выходным сигналом модуля 10 ленточного транспортера 1 и поступает .на вход второго блока сравнения. Тем самым получается замкнутый. через модуль 10 ленточного транспортера 1 контур регулирования с hoMQ/ щью которого производится неявное обращение модуля 10. Прямое (ирное). обращение модели типа (1 3 практически не реализуемо, так как содержит дифференциатор, охваченный запаздывающей положительной обратной связью. Составитель В. Андреев Редактор А, Лежнина Техред М.Гергель КорректорО,Билак Заказ 7534/38 Тираж б43 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Л-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Использование предлагаемого адаптивного измерителя расхода сыпучих материалов позволит повысить точность измерения за счет того, что измеряются мгновенные, а не усредненные значения расхода материала, поступающего на ленточный транспортер. Экономический эффект от внедрения адаптивного измерителя на агломерационной фабрике составит порядка 30 тыс.руб. в год.
