Система управления нагрузкой в объектах с переменным гидравлическим сопротивлением

 

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НАГРУЗКОЙ В ОБЪЕКТАХ С ПЕРЕМЕННЫМ ГВДРАВ- ЛИЧЕСКИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ, содержащая установленные на линин питания объекта управления исполнительный механизм и датчик давления, выход которого соединен с первым входом сумматора, связанного выходом с входом регулятора давления, выход которого подключен к исполнительному механизму, а также блок задания, отличающаяся тему что,с целью повышения надежности и произ- ; водительности системы, она содеряит последовательно соеднненгеле первый ключевой элемент, функциональный преобразователь, делитель, в торой ключевой элемент, блок памяти, пер- i вый пороговый элемент и элемент ИЛИ, последовательно соединенные дифференцирующий блок, первый блок выделения модуля, второй пороговый элемент и элемент И, последовательно соединенные второй блок вьщеления модуля и третий пороговый элемент,последовательно соединенные четвертый -пороговый элемент и блок сигнализации , а также пятый пороговый элемент, блок регистрации и датчик расхода, установленный на линии питания объекта управления и связанный выходом с вторым входом делителя, причем вход дифференцирующего блока подключен к входу второго блока выделения модуля и выходу сумматора,со (Л единенного вторым входом с выходом первого ключевого элемента, вход которого связан с выходом блока задания , выход датчика давления соединен с входом пятого порогового элемента , выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, связанноО5 го выходом с управляющим входом перli k вого ключевого элемента, выход третьО ) его порогового элемента соединен с «Ч вторым входом элемента И, подключенного выходом к управляющему входу второго ключевого элемента, вход четвертого порогового элемента связан с выходом блока памяти и входом блока регистрации.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (И) 4(51) G С) D 7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTQPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 3591887/24-24 (22) 17.05.83 (46) 30.06.85. Бюл. У 24 .(22) В.Г;.Брусов, В.Г.Брусов и E.À,Ñóõàðåâ (53) 62-50(088.8) (56) Мордкович Б.И. Системы питания технологических линий химических производств. M;. - Химия, 1976,с.65, 66,75.

Казаков А.В., Кулаков В.М., Мелюшев 10.К, Основы автоматики и автоматизации химических производств.

М.: Машиностроение, 1970, с.320, (54) (57) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НАГРУЗКОИ В ОБЪЕКТАХ С HEPENEHHblN ГКЦРАВ-:

ЛИЧЕСКИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ,. содержащая установленные на линии питания объекта управления исполнительный механизм и датчик давления, выход которого соединен с первым входом сумматора, связанного выходом с входом регулятора давления, выход которого подключен к исполнительному механизму, а также блок задания, отличающаяся тем, что,с целью повышения надежности и производительности системы, она содержит последовательно соединенные первый ключевой элемент, функциональный преобразователь, делитель, второй ключевой элемент, блок памяти, пер-.: вый пороговый элемент и элемент ИЛИ, последовательно соединенные дифференцирующий блок, первый блок выделения модуля, второй пороговый элемент и элемент И, последовательно соединенные второй блок выделения модуля и третий пороговый элемент,последовательно соединенные четвертый пороговый элемент и блок сигнализа— ции, а также пятый пороговый элемент, блок регистрации и датчик расхода, установленный на линии питания объекта управления и связанный выходом с вторым входом делителя, причем вход дифференцирующего блока подключен к входу второго блока выделения модуля и выходу сумматора,соединенного вторым входом с выходом первого ключевого элемента, вход которого связан с выходом блока задания, выход датчика давления соедйнен с входом пятого порогового элемента, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, связанного выходом с управляющим входом первого ключевого элемента, выход третьего порогового элемента соединен с вторым входом элемента И, подключенного выходом к управляющему входу второго ключевого элемента, вход четвертого порогового элемента связан с выходом блока памяти и входом блока регистрации.

1 11646

Изобретение относится к автоматическому управлению объектами с переменным гидравлическим сопротивлением и может быть использовано при автоматическом управлении технологиче- скими процессами в химической, нефтехимической и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — повышение надежности и производительности систе- 10

Mbl °

На фиг. 1 показана блок-схема системы; на фиг.2 — циклограмма работы аппарата; на фиг. 3 — объект управления спеременным гидравлическимсопро- 1у тивлением, Блок †схе содержит блок 1 задания, датчик 2 давления, сумматор 3, . регулятор 4 давления, исполнительный механизм 5, объект 6 управления, 2О функциональный преобразователь 7, делитель 8,второй ключевой элемент 9, блок 10 памяти, четвертый пороговый элемент .11, блок 12 сигнализации, датчик 13 расхода, блок 14 регист- 2 рации, дифференцирующий блок 15, первый блок 16 выделения модуля, второй пороговый элемент 17, элемент И 18, первый ключевой элемент 19, первый пороговый элемент 20, элемент ИЛИ 21, второй блок 22 выделения модуля, третий порговый элемент 23 и пятый пороговый элемент 24.

На Фиг.l обозначены: :выход Х, . датчика давления, выход Х датчика расхода, выход Х Функционального преобразователя, выход Х делителя1 выходной сигнал Х> дифференцирующего блока, выходной сйгнал блока задания, выход < первого ключевого элемента, выход а Х сумматора, величины пороговых сигналов A„„3, Aq, и Я ., поступающие на входы соот-. ветственно четвертого, первого, второго, третьего и пятого пороговых элементов. Объект 6..управления пред-.ь ставляет собой гранулятор 25 с оросителем 26.

Система работает следующим обра- зом.

Регулятор 4, на вход которого с сумматора 3 поступает сигнал hX рассогласования заданного значения давления 1 с блока 1 задания, подключенного к сумяатору 3 через ключевой О элемент 1, и текущего значения давления Х с датчика 2 давления, осуществляет регулирований : удавления

71 жидкости в питающем трубопроводе по- средством регулирующего клапана с исполнительным механизмом 5.

Выход (< ключевого элемента 19 равен нулю, если выход элемента

ИПИ 21 отличен от нуля.

Функциональный преобразователь 7 преобразует входной сигнал g заданного значения давления в Х

Э значение расхода продукта, соответствующее заданной величине давления (, при минимальной величине гидравлического, сопротивления объекта 6 управления.

Делитель 8 вычисляет величину отношения Х сигналов К и Х,поступающих соответственно с датчика

13 расхода и функционального преобразователя 7. Сигнал Х характеризует снижение производительности объекта, вызванное увеличением его гидравлического сопротивления.

Сигнал Х с выхода делителя 8 через ключевой элемент 9 поступает на вход блока 10 памяти, причем сигнал

Х проходит на выход элемента 9 при условии, что на другой .вход элемента 9 поступает сигнал.-с выхода элемента. И 18, отличный от нуля.

С выхода блока 10 памяти сигнал Х . подается на блок 14 регистрации и входы пороговых блоков ll и 20, на другие входы которых подаются величины пороговых. сигналов соответствен» но 4 „и . Блок 14 обеспечивает непрерывную регистрацию величины Х, что необходимо для анализа работы аппарата. При выполнении в пороговом элементе 11 условия Х с 1с выхода элемента ll Hà вход.:блока 12

cHrHàëèýàöèH подается управляющий сигнал для осуществления сигнализации °

Предупредительная. сигнализация используется для извещения оператора. о состоянии процесса,а: также дает возможность до-;момента автоматического останова объекта выполнить ряд необходииюх в этой ситуации операций по координации нагрузок стадий технологического процесса, а также, подготовку .и включение в работу резервного объекта вспомо.гательного оборудования.

При выполнении в пороговом элементе 20 условия Xgc4, гдеЯ À1, с выхода, элемента 20 подается сигйал на вход элемента HJIH 2.1, на другой . .

1164671 вход которого подается сигнал с выхода порогового элемента 24.

При поступлении .сигнала хотя бы на один из входов элемента ИЛИ 21 с выхода его на вход:ключевого 5 элемента 19 подается .управляющий сигнал, закрывающий ключевой элемент 19,при этом сигнал ;, становится равным нулю.

На один вход порогового элемента

24 подается сигнал с датчика 2 давления, а на другой вход — величина порогового сигнала %5 . При выполнении в пороговом элементе 24 условия

_#_>>3псигнал с выхода элемента 24 поступает на вход элемента ИЛИ 21.

Это позволяет осуществлять останов объекта управления, если давление в линии питания превышает предельно допустимое значение.

Блоки 15,16 и 22, а также элементы 18,17 и 23 предназначены для идентификации состояния квазистатики объекта управления, при этом анализируется модуль величины отклонения

hX< и модуль скорости изменения 6Xg.

Величина XI с выхода сумматора 3 подается на вход дифференцирующего блока !5, а через блок 22 вьщеления ьГодуля — на один из входов порогового элемента 23. С выхода бло30 ка 15 сигнал Х - скорости изменения йХ подается через блок 16 вьщеления модуля на один вход порогового элемента 17,на другой вход которого поступает величина порогового сигнала ф .

При выполнении в элементе 7 условия,/X>/ Я сигнал с выхода эле мента 17 поступает на вход элемента И 18 . На другой вход элемента 40

23 подается величина порогового сигнала Я+ .

При выполнении в элементе 23 усло вия/ЬХ / A4ñèãíàë с выхода, эле- . 45 мента 23 поступает на вход,элемента И 18. С выхода элемента И 18 при .наличии сигналов на каждом ив его входов подается сигнал на вход . ключевого элемента 9, который от- 50 крывается и пропускает сигнал Х . на вход блока 10 памяти.

Повьппение производительности системы достигается за счет оптимиза- 55 ции числа остановок, которая осуществляется выбором величины порого-,; вого сигнала. %, при которой ве4 личина критерия качества (I ) становится минимальной.

На фнг.2 приведена циклограмма работы объекта управления, где i = 0,1,2..., N 1;

„e(tq t );

Ог

Х - pesrHwHHa расхода продукта

1min при X< = h ;

0 — средняя длительность проведения профилактических работ, t1= 9(Х1, ЯЯ)1 с — некоторая функция.

Для описания .работы функционального преобразователя 7 рассмотрим в качестве объекта 6 управления предлагаемой системы гранулятор с оросителем статического типа, принадлежащий классу аппаратов с переменным гидравлическим сопротивлением.

Как известно, уравнение расхода несжимаемой жидкости (в объемных единицах), вытекающей из сосуда через отверстие в единицу времени имеет вид (фиг.3)

С() = Я ос P(t) (2)

Г где $ - совокупная площадь отверстий оросителя; — коэффициент расхода;

P — - -- плотность жидкости;

P(t) — избыточное давление жидкости в оросителе.

В процессе грануляции с течением времени под:воздействием ряда факторов совокупная площадь отверстий оросителя, как правило, уменьшается.Основными причинами этого являются твердые включения в гранулируемом веществе илй кристаплизация последнего в отверстиях оросителя. Таким образом, совокупная площадь отверстий является функцией времени и формула (2) принимает следующий вид . 2

G(t)s(t).gc †- P(t)=)3. 8()-!Р(с) (3) где P — постоянная для данного продукта, данного оросителя и данного диапазона измерения P(t) величина.

Если в формуле (3) S(t) = $ т.е. гранулятор имеет минимальное при данном P(t) гидравлическое сопротивление, то формулу (3) можно записать с (e) -p. $, (t). (4)

Величина $ вычисляется по асах формуле

NQd

2 (5)

flip f где N u d — соответственно число и диаметр отверстий оросителя, Величина коэффициента ас расхоЛ да определяется в виде оценки ос аналитически или экспериментально.

Окончательно формула .(2) приобретает вид а „() - - -$ „Р(), (6) л где С „(t) - оценка максимального значеййя расхода при данной величине Р(й). .Для обозначений, принятых на фиг.1-3 формула (6) имеет вид

1164671

Хя ($ „)

Х„= — — ---я — -=

Хз($ „„)

Если S(t)àS то Х а1.

При данном значении параметра

Х1 величина $(t) может изменяться в диапазоне 10,$ „), а Хл, следовательно, в диапазоне L0,1) . (8) Используя формулу (6), функциональный преобразователь 7 можно реа5 лизовать различными способами, например, на основе использования стандартных унифицированных функциональных устройств системы СТАРТ. Выходной сигнал Х> функционального бло.ка 7 представляет собой максимально: возможное для данного устройства значение расхода при заданном давлении (<.

t5

Если S(t) =S òî действительный вал расход продукта, измеряемый датчиком 13 расхода, будет максимальным при этом же значении давления среды

Х в оросителе.

26

В этом случае относительная величина Х будет иметь максимальное значение

1164671

Ф O Э

Ф-8

Филд

Составитель Л. Цаллагова

Редактор Ю.Ковач Теасред И.Гергель Корректор И, Эрдейн

Заказ 4186(44 Тираа 863 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

lto делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 ° Раужская,наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент"., г> Ужгород, ул. Проектная, 4