Устройство для регулирования расхода газа

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ГАЗА, содержащее последовательно установленные в газовой магистрали стабилизатор давления, дроссель и регулирующий орган, задатчики давления, выходы которых соединены с входами соответствуюдих первых ключевых элементов, к управляющим входам которых подключены соответствуницие первые выходы программа гора , датчик перепада давления на регулирующем органе, регулятор и электропневмопреобразователь, причем второй выход программатора связан с управляющим входом второго ключевого элемента, подключенного . первым входом к выходам первых ключевых элементов, третий выход программатора связан с управляющим вхо .дом третьего ключевого элемента, а четвертый выход программатора связан с управлякяцим входом четвертого ключевого элемента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения устройства, оно содержит дополнительный задатчик давления и переключёисхцее рэле, управляющий вход которого подключен к выходу четвертого ключевого элемента и к выключающему входу регулятора,первый вход - к выходу третьего ключевого , элемента, второй вход - к выхо-§ 3 ду второго .ключевого .элемента, к ,. первому входу регулятора и к первому входу третьего ключевого элемента , а выход - к входу регулирующего органа, пятый выход программатора связан с входом электропневмопреобразователя , подключенного выходом., к второму входу третьего.ключевого элемента, выход датчика.перепада . давления соединен с вторым входом регулятора, выход которого связан с вторым входом третьего ключевого .элемента , выход дополнительного задатСХ ) чика давления подключен к.входу четСО вертого ключевого элемента. а 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н ABTOPCHO5hY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21),3514174/24-24 (22) 19.1,1.82 (46),15 ° 10 ° 84. Бюл. 9 38 (72),A.A.Агеев, .Б.И..Синчук и A.Á.Ñêèòèí (71) Государственный ордена Октябрьской Революции научно-исследователь-. ский и проектный институт редкометаллической промышленности (53) 62-50 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 232537, кл. G 05 D 7/00, 1967.

2.Авторское свидетельство СССР

Р 951246, кл. G 05 D 7/00, 1980 (прототип) . (54)(57) УСТРОИС1ВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ГАЗА, содержащее последовательно установленные в газовой магистрали стабилизатор давления, дроссель и регулирующий орган, задатчики давления, выходы которых соединены с входами соответствующих первых ключевых элементов, к управляющим входам которых подключены соответствующие первые выходы программатора, датчик перепада давления на регулирующем органе, регулятор и электропневмопреобразователь, причем второй выход программатора связан с управляющим входом второго ключевого элемента, подключенного . первым входом к выходам первых ключевых элементов, третий выход программатора связан с управляющим вхожом третьего ключевого элемента, а четвертый выход программатора связан с управляющим входом четвертого ключевого элемента, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения устройства, оно содержит дополнительный задатчик давления и переключающее реле, управляющий вход которого подключен к выходу четвертого ключевого элемента и к выключающему входу регулятора,первый вход — к выходу третьего ключевого..элемента, второй вход - к выхо- Я ду второго ключевого .элемента, к первому входу регулятора и к первому входу третьего ключевого элемента, а выход — к входу регулирующего органа, пятый выход программатора связан с входом электропневмопреоб- а раэователя, подключенного выходом.. к второму входу третьего .ключевого элемента, выход датчика. перепада давления соединен с вторым входом регулятора, выход которого связан с вторым входом третьего ключевого .элемента, выход дополнительного задатчика. давления подключен к .входу четвертого ключевого элемента.

1118968

Изобретение относится к регулированию расхода газа s потоке текучей среды и может быть использовано в системах автоматического регулирования и управления газовыми потоками-, в частности при получении сложных, . 5 полупроводниковых. структур с .Различным профилем и составом примесей .ле- . гирующих компонентов..

Известно устройство для регулировния расхода газа, содержащее измери- 10 телА расхода газа, стабилизатор давления, программное устройство.с ре- . версивным двигателем, запорные элементы, постоянный дроссель, установленный между стабилизатором давления 35 и измерителем расхода, сопротивление которого значительно превышает комму.никационное сопротивление, а задатчик стабилизатора давления соединен муфтой с реверсивным электродвигате- 2р лем, подключенным к пневмоэлектрическому преобразователю, управляемому пневматическим генератором импульсов с регулируемой скважностью импульсов (1) .

К недостаткам известного устрой- . ства относятся сложность настройки, невозможность получения ступенчатой характеристики по расходу, высокая погрешность регулирования, достигаю- Зо щая 5% при изменении давления в выходной линии на 0,005 МПа, наличие люфтов и затираний в движущихся частях. увеличивает погрешность регулирования до 10%.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для регулирования расхода газа, содержащее последовательно установленные в газовой магистрали стабилизатор давления, дроссель, регулирующий орган и измеритель pacxoha, выход которого подключен к одному входу регулятора, к другому входу которого подключен первый выход программатора, выход регулятора через преобразователь 45 соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к второму выходу программатора, выходы задатчиков давления соединены с первыми входами соот- 5р ветствующих вторых элементов ИЛИ, вторые входы которых связаны с соответствующими третьими выходами программатора, выход датчика перепада давления соединен через пеРвый элемент памяти с первым входом блока суммирования, выходы вторых элементов ИЛИ через второй элемент памяти подключены.к второму входу блока суммирования и через третий элемент ИЛИ вЂ” к входу третьего элемен- 60 та памяти, к выходу первого элемента ИЛИ и к выходу четвертого эле- . мента ИЛИ, первый вход которого связан с выходом блока суммирования, а второй вход — с четвертым выходом 65 программатора, пятый выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, а выход третьего элемента памяти подключен к регулирующему органу (2), Недостатками данного устройства являются сложность .конструктивного исполнения,.обусловленная двумя.самостоятельными узлами .регулирования расхода газа на плавном и ступенчатом.участках программы, а также .ошибки в регулировании расхода газа (3-..

3,5%) при изменении давления в выходной линии на 0,005 МПа, связанные .с особенностями схемы.

Цель изобретения — повышение точности и упрощение устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство для регулирования расхода газа, содержащее последовательно установленные в газовой магистрали стабилизатор давления, дроссель и регулирующий орган, задатчики давления, выходы которых соединены с входами соответствующих первых ключевых элементов, к управляющим входам которых подключены соответствующие первые выходы программатора, датчик перепада давления на регулирующем органе, регулятор и электропневмопреобразователь, причем второй выход программатора связан с управляющим входом второго ключевого элемента, подключенного первым входом к выходам первых ключевых элементов, третий выход программатора связан с управляющим входом третьего ключевого элемента,а четвертый выход программатора связан с управляющим входом четвертого ключевого элемента, содержит дополнительный задатчик давления и переключающее реле, управляющий вход которого подключен к выходу четвертого ключевого элемента и к выключающему входу регулятора, первый вход — к выходу третьего ключевого элемента, второй вход — к выходу второго ключевого элемента, к первому входу регулятора и к первому входу третьего ключевого элемента, а выход - к входу регулирующего органа,.пятый выход программатора связан с входом электропневмопреобразо1 вателя, подключенного выходом к второму входу третьего ключевого элемента, выход датчика перепада давления соединен с вторым входом регулятора, выход которого связан с вторым входом третьего ключевого элемента, выход дополнительного задатчика давления подключен к входу четвертого ключевого элемента.

На чертеже представлена функциональная схема устройства. устройство содержит стабилизатор

1 давления,. дроссель 2, регулирую-. щий орган 3, датчик 4 перепада давления, регулятор 5, второй ключевой

1118968 элемент 6, электропневмопреобразователь 7, программатор 8, первые клю-. чевые элементы 9-11 задатчики давления 12-14, стабилизатор 15 давления и дополнительный задатчик 16 давления, четвертый 17 и третий 18 ключевые элементы, переключакицее реле 19 и исполнительный механизм 20.

Стабилизатор 15 давления обеспечивает питание сжатым воздухом (или 10 азотом) .задатчики.давления 12-14 и

16. Второй вход у первых ключевых элементов .9-11 заглушен, а у четвертого 17.ключевого элемента соединен. с атмосФерой. 15

Устройство позволяет осуществить плавное, ступенчатое или комбинированное регулирование расхода газа.

Для получения резких переходов в полупроводниковых структурах применя-20 ется ступенчатое изменение расхода газа-носителя, подаваемого в источник легирования. В зависимости от числа переходов используется различное количество ступеней расхода ra- 25 за-носителя. Набор любого вида программ осуществля6тся последовательностью включения ключевых элементов

6, 9, 10, 11, 17, 18 н переключающего реле 19. 30

Регулирование расхода газа осуществляется следующим образом.

Технологический гаэ (например Н ) подводится к стабилизатору 1 давления, с помощью которого задается рабочее давление в пределах 0,01—

0,05 МПа. Затем газ через дроссель 2 и регулирующий орган 3 подается к источнику легирования (не показан).

С помощью дросселя 2 задается верхний предел регулирования, а расход 40 газа измеряется датчиком 4 перепада давления.

При плавном изменении расхода газа управлякицне команды с выходов программатора 8 на ключевые элементы 45 6;9,10,11,17 и 18 не подаются и первые входы у них закрыты.

С выхода датчика 4 перепада давления пневмосигнал (0,02-1 МПа) поступает на второй вход регулятора 5 (в камеры Д и Г элементов сравнения

21 и 22 соответственно). На первый вход регулятора 5 (в камеры Б н В элементов сравнения 21 и 22) через второй вход второго ключевого элемента 6 подается выходной пневматический сигнал (0,02-1 ИПа) от аналогового электропневмопреобразователя

7, вход которого связан с пятым аналоговым выходом (0-5 MA).программатора 8, который выдает задание регу- 60 лятору 5.

Сигнал на выходе регулятора 5 изменяется пропорционально отклонению действительного значения расхода от зн чения, определяемого про- 65. грамматором .8. Выходной сигнал .регулятора 5, усиленный усилителем мощности 23, поступает через нижнее ,сопло выключающего реле 24 .в .камеРУ.Б и далее .на выход третьего 18. ключевого элемента,.второй вход которого соединен .с первым входом переключающего .реле 19. С выхода переключающего реле 19 сигнал регулятора

5 подается на вход регулирующего органа 3 — в исполнительный механизм

20, который меняет расход газа в соответствии,с накланным .участком про-. гРаммы легирования.

Для ступенчатого изменения расхода .газа и последующего. поддержания .. его на.задаином уровне,.с соответствующего .первого выхода.программато-. ра 8 подается команда на управляющий вход одного из первых ключевых элементов, например 9, вход которого соединен с выходом задатчика давления 12, При настройке устройства на выходе задатчика 12 устанавливается величина давления, соответствующая данной ступени расхода газа.

С второго, третьего н четвертого выходов программатора 8 подаются команды на управляющие входы второго 6, третьего 18 и четвертого 17 ключевых элементов и они включаются.

Пневмосигнал от задатчика 12 давления через ключевые элементы 9 и 6 подается на первый вход регулятора 5 (в камеры Б и В элементов сравнения

21 и 22), а также на первый вход третьего 18 ключевого элемента и второй вход переключающего реле 19.

Одновременно пневмоснгнал от дополнительного задатчика 16 давления, подключенного к первому входу четвер- того ключевого элемента 17, подается на управляющий вход переключающего реле 19 и выключающий вход регулятора 5 (переключающие реле 25-24).

При этом выход усилителя мощности 23 отключится от камеры Б переключающего реле 24 н от исполнительного механизма 20. После включения ключевых элементов 17 и 18 пневмосигнал задатчика 12 давления с первого входа третьего 18 ключевого элемента подается на его выход и далее через камеру Б и верхнее сопло переключакицего реле 24 н в камеру В элемента сравнения 21 и камеру Д элементов сравнения 22 и 26, а с вто" рого входа переключающего реле 19— на его выход, соединенный с исполнительным механизмом 20, который установит регулирующий орган 3 в положение, соответствующее расходу гара для данной ступени.

На второй вход регулятора 5 (камеры Д и Г элементов сравнения 21 и 22) поступит сигнал от датчика 4 перепада давления, и на выходе усилителя мощности 23 сформируется сиг1118968. нал, пропорциональный . заданной величине расхода.

Поскольку пневмосигнал от задатчика 12 .давления попадает в камеры . положительной .обратной .связк элементов сравнения 21, .22 .и 26, .в них установится давление, равное давлению на исполнительном механизме 20.Это позволит предохранить линию исполнительного механизма 20 от скачка давления при подключении к нему регулятора 5 и переходе на автоматическое управление, так как регулятор. 5 стра. батывает,в. это время давление, отли-.. чающееся от давления на исполнитель-. ном механизме.20.

Через .1-.2 с (время задержки) после включения ключевых элементов 17 и.18 на выходе регулятора 5 сформируется пневмосигнал, близкий к пневмосигналу от задатчика 12 давления на испол-20 нительном механизме 20, определяемый перепадом давления на регулирующем органе 3. Программатор 8 отключит ключевые элементы 17 и 18. Давление с управляющего входа переключающего 25 реле 19 и выключающего входа регулятора 5 через второй вход четвертого ключевого элемента 17, соединенного с атмосферой, сбрасывается. Выход регулятора 5 через второй вход третьего.18 ключевого элемента и первый вход переключающего реле 19 соединяется с исполнительным механизмом 20, и на- горизонтальном участке программы регулятор 5 поддерживает расход газа, определяемый задатчиком 12 дав-З ления.

Так как выход на заданный уровень расхода газа осуществляется без участия регулятора 5 и его настройка не оказывает влияние на переходный про- 40 цесс, то это позволяет повысить точность выхода на заданную программой ступень расхода газа.

При переходе на новую ступень расхода газа-носителя подается ко- 45 манда от программатора 8 на ключевые элементы 17 и 18 и, например, 10.

Второй ключевой элемент 6 остается включенным. Ключевой элемент 9 выключается. 50

Выход дополнительного задатчика

16 давления через четвертый 17 ключа вой элемент подключается к управляющему входу переключающего реле 19 и выключающему входу регулятора 5 (переключающие реле 25,и 24).

При этом выход регулятора 5 отключается от исполнительного механизма 20. Выход задатчика 13 давления через ключевые элементы 10 и 6 подключается к первому входу регулятора 5,через выход третьего ключевого элемента 18 и переключающее реле 24 — к камерам положительной обратной связи элементов 21, 22 и 26 сравнения, а через второй вход переключающего реле 19 — к входу регулирующего органа 3 (исполнительному механизму 20)..

Регулирующий орган 3 устанавливается в положение, соответствующее данной ступени расхода. газа. .Через 1-,2 .с на выходе усилителя

23 мощности регулятора 5 образуется сигнал,.близкий к пневмосигналу на исполнительном .механизме 20..Про- . грамматор 8 .выключает .ключевые элементы 17 и. 18, а регулятор 5 поддерживает значение расхода газа, опре-. ,деляемое задатчиком 13 давления.

Последующий порядок включения ключевых элементов 6, 9, 10, 11, 17, 18 и переключения реле 19.определяется программой технологического процесса, При изменении давления в технологической .линии регулятор 5 обеспечи-. вает поддержание расхода газа на за-. данном уровне .с точностью до.1Ъ.на. всех участках программы, что позволяет упростить схему регулирования.

Таким образом, данное изобретение по сравнению с известными позволяет повысить точность регулирования расхода технологического газа с 3-3 5 до 1% и упростить схему устройства.

Изобретение может быть использовано для автоматического и программного управления расходом газов в различных технологических процессах, где требуется осуществление сложной программы изменения расхода газа в процессе производства.

1118968

Составитель Л.Цаллагова

Редактор A.Påâèí Техред Л.1нкиы КоРРектоР E. Ñèðoõìàí

Заказ 7451/34. ....Тираж.841.... .... .. ..Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета .СССР . .по.делам изобретений.м открытий

113035, Москва,.Ж-35, .Рауыская наб., д.4/5 .Филиал.ППП. .Патент ., г.Ужгород,.ул.Проектная,4.