Устройство для программного регулирования температуры инерционных объектов в установках газодинамического нагрева

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАМ гаОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ИНЕРЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ В УСТАНОВКАХ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО НАГРЕВА, содержащее задатчик перепада температуры между объектом и теплоносителем, состоящий из источника питающего напряжения и переменного резистора, подвижньй контакт которого подключен к одному из входов сумматора, второй вход которого подключен к датчику перепада температуры между объектом и теплоносителем , а выход сумматора - к входу первого усилителя, задатчик температуры, выполненный в виде замыкающих контактов по количеству прямолинейных участков .кусочно-линейного напряжения аналогового выхода, включенных параллельно и подключенных к источнику питания через реле, снабженное переключающими контактами, а аналоговый выход задатчика температуры подключен к одному из входов элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика температуры , а выход через второй усилитель к первому входу вычитателя, к выходу которого через первьи переключающий контакт реле задатчга а температуры подключены исполнительный механизм охлаждения и последовательно соединенные регулятор, усилитель мощности, двигатель роторного нагревателя с датчиком скорости на его валу, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования и обеспечения равномерного температурного поля по всей поверхности изделия во всех режимах работы, в том числе в режимах стабилизации температуры и охлаждения изделия, оно снабжено дополнительным сумматором, источником постоянного сигнала, двумя диодами, причем выход первого усилителя подключен к второму входу вьп1итателя через последовательный второйпереключающий контакт реле задатчика температуры, &ш и встречно-параллельно включенные , третий и четйертый переключшощие контакты реле задатчика температуры включены соответственно меноду крайними выводами переменного резистора и выводами источника питающего напряжения задатчика перепада температуры, а дополнительный сумматор включен между выходом регулятора и усилителем мощности, причем к другоь1у входу дополнительного сумматора подключен через контакт датчика скорости двигателя роторного нагревателя источник постоянного сигнала.

ÄÄSUÄÄ 11824

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

»5114 05 D 23/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ " М) 7®»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3724581/24-24 (22) 09.04.84 (46) 30.09.85. Бюл. № 36 (72) С.И.Захарин и Г.Ф.Г1урашов (53) 62 1. 555 . 6 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 953629, кл. 0 05 D 23/19, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 877490, K . G 05 D 23/19, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ИНЕРЦИОННЫХ

ОБЪЕКТОВ В УСТАНОВКАХ ГАЗОЛИНАИИЧЕСКОГО НАГРЕВА, содержащее задатчик перепада температуры между объектом и теплоносителем, состоящий из источника питающего напряжения и переменного резистора, подвижный контакт которого подключен к одному из входов сумматора, второй вход которого подключен к датчику перепада температуры между объектом и теплоносите— лем, а выход сумматора — к входу первого усилителя, задатчик температуры, выполненный в виде замыкающих контактов по количеству прямолинейных участков .кусочно-линейного напряжения аналогового выхода, включенных параллельно и подклоченных к источнику питания через реле, снабженное переключающими контактами, а аналоговый выход задатчика температуры подключен к одному из входов элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика температуры, а выход через второй усилитель к первому входу вычитателя, к выходу которого через первьп» переключающий контакт реле задатчика температуры подключены исполнительный механизм охлаждения и последовательно соединенные регулятор, усилитель мощности, двигатель роторного нагревателя с датчиком скорости на его валу, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования и обеспечения равномерного температурного поля по всей поверхности изделия во всех режимах работы, в том числе в режимах стабилизации температуры и охлаждения изделия, оно снабжено дополнительным сумматором, источником постоянного сигнала, двумя диодами, причем выход первого усилителя подключен к второму входу вьпгитателя через последовательный второй пер екл»очающий контакт реле задатчика температуры и встречно-параллельно включенные диоры, третий и четбертьп» переключающие контакты реле задатчика температуры включены соответственно между крайними выводами переменного резистора и выводами источника питающего напряжения задатчика перепада температуры, а дополнительный сумматор включен между выходом регулятора и усилителем мощности, причем к другому входу дополнительного сумматора подключен через контакт датчика скорости двигателя poTopHoT нагревателя источник постоянного сигнала.

1182495 2

Изобретение относится к средствам ав томатического управления параметрами инерционных объектов в установках -аэодинамического нагрева и может быть использовано для регулирования параметров инерционных объектов в установках, в которых нагревание промежуточной среды, участвующей в теплообмене, и изделия производится с одного уровня температуры (напри- 10

:.;ер, окружающего установку воздуха).

Цель изобретения — повышение точности регулирования и обеспечение равномерного температурного поля по всей поверхности изделия во всех режимах работы, в том числе в режи. х стабилизации температуры и охлаж. дения изделия.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства. 20 е

Устройство для программного регу.лирования температуры инерционных ооъектов в установках газодинамического нагрева содержит задатчик 1 перепада температуры между объектом и теплоносителем, состоящий из источника питающего напряжения 2, третьего и четвертого переключающих, контактов 3 и 4 реле 5 задатчика температуры 6 и переменного резистора 7, подвижный контакт которого подключен к одному из входов сумматора b. второй вхбд которого подклю=;ен к датчику 9 перепада температуры между объектом и теплбносителем, 35

=.îñòîÿöåìó из двух диААеренциально соединенных датчиков 10 и 11 температуры, измеряющих температуру объекта (изделия) и теплоносителя, выход сумматора 8 подключен к пер- 40 вому усилителю 12, выход которого. через второй переключающий контакт

13 реле задатчика температуры и встречно-параллельно включенные диоды 14 и 1 подключен к второму вхо- 45 ду вычитателя 16, задатчик 6 температуры выполнен в виде замыкающих контактов 17 по количеству прямолинейньгх участков кусочно-линейного напряжения, включенных параллельно 50 подклгоченных к источнику питания !

8 через реле 5, снабженное переключающими контактами, аналоговый выход задатчика температуры подключен к одному иэ входов элемента 55 . .р «внения 19« второй вход которого подключен к выходу датчика 20 темпе- атуры, а выход элемента сравнения

19 через второй усилитель .".1 подключен к первому входу вычитателя 16, к выходу которого через первый переключаюгций контакт 22 реле 5 задатчика температуры 6 подключены исполнительный механизм 23 охлаждения и последовательно соединенные регулятор 24, дополнительный сумматор 25, усилитель мощности 26, двигатель роторного нагревателя 27 с датчиком скорости 28 на его валу, роторный нагреватель 29, причем ко второму входу дополнительного сумматора через контакт 30 датчика скорости двигателя роторного нагревателя подключен источник 31 постоянного сигнала.

Устройство работает следующим образом.

Нри росте напряжения, выдаваемого эадатчиком температуры 6, на выходе элемента 19 сравнения появляется сигнал рассогласования, который усиливается в усилителе 21 и поступает на первый вход вычитателя lá. На второй вход вычитателя 16 должен поступить усиленный в усилителе 12 сигнал ошибки, образующийся в сумматоре 8 от суммирования сигналов диЫ еренциального датчика 9 и задатчика 1 перепада температуры.

Гсли перепад температуры меньше значения уставки задатчика 1 перепада температуры по модулю (при нагреве температура теплоносителя больше температуры изделия и перепад температуры — положительная величина, а при охлаждении — температура теплоносителя меньше температуры изделия и перепад температуры — отрицательная величина}, то сигнал, образуюгцийся в сумматоре 8, не проходит на второй вход вычитателя 16 из — за того, что отрицательный сигнал не пропускает пр мо включенный диод

14 (переключающий элемент 13 задатчика температуры 6 находится в поло>кении, как изображено на чертеже).

На регулятор 24 проходит сигнал, усиленный в усилителе 21, пропорциональный рассогласованию напряжения задатчика 6 температуры и сигнала датчика 20 температуры. Нагрев производится с интенсивностью, про.ю порциональной величине U -U, где

U -сигнал задатчика 6 температуры з изделия; Uo — сигнал датчика 20 температуры изделия.

1182495

Интенсивность нагрева здесь выше, чем в известных устройствах на величину, пропорциональную KU„, где

U — сигнал датчика 11 температуры н теплоносителя, К вЂ” коэффициент деления напряжения разности сигналов датчика 11 температуры теплоносителя и датчика 10 температуры на изделии.

При такой интенсивности нагрева нет затягивания переходного процесса.

Если суммарный сигнал задатчика

1 перепада температуры и датчика 9 перепада температуры становится больше нуля, то после усиления в усилителе 8 он проходит через диод

14 и поступает на второй вход вычитателя 16.

Нагрев производится уже с интенсивностью, пропорциональной величине:

20 а

П „. (Цз П ) 1(Ц U>) U+>j (II Uo) т где Пз — напряжение задатчика 1 пест репада температуры.

Выражение можно представить в таком виде:

Uç

Н О

К=1 где 11з = const, т.е. в предлагаемом устройстве для программного регули— рования температуры инерционных объектов в установках газодинамического нагрева К вЂ” величина переменная и резко возрастает при увеличении сигнала датчика 10 температуры тепло-45 носителя по сравнению с сигналом датчика 1 температуры изделия, зависит от инерционности теплоносителя.и изделия. Это .свойство К позволяет уменьшить перерегулирование установления заданного перепада температуры, что повышает точность регулирования.

Так, при нагреве температура теплоносителя повьш ается быстрее тем- 55 пературы изделия, поскольку инерционность первого меньше второго, разность сигналов UII — U> увеличиваЦ, (U3 ° U ) (U 0 ) (1 4

« Т

О

Н О

UH По

Это выражение напоминает аналогичную зависимость известного устройства для авторегулирования, если принять, что коэффициент деления напряжения двух датчиков 35 ется, увеличивается по величине и коэффициент К, вследствие чего нагрев притормаживается. Величина

U — U не увеличивается, а имеет н а тенденцию к снижению. Уменьшается величина перерегулирования переходного процесса установления заданного перепада температуры. Но чем меньше это перерегулирование, тем выше точность регулирования температуры иэделия.

При уменьшении напряжения, выдаваемого задатчиком температуры 6, сигналы датчика и задатчика температуры изделия — положительной полярности, производится принудительное охлаждение. В начальный период пе.— реходного процесса из-за большей инерционности нагрева изделия

Uo «r Б и разность (U3 — U ) — величина отрицательная. С течением времени она еще более уменьшается. И если (Пз — U 1 (П, охлаждение производится с интенсивностью

U - -j Б — U, . Положительный сигнал после сумматора 8 и усилителя 12 не проходит на вычитатель через .обратно включенный диод 15. Затягивания пере— ходного процесса не наблюдается.

При условии U — П + 1Р а 0 воэн о лТ

У можном, когда 0„— U П -,, интенсивность охлаждения будет пропорциональна

U - 1 U - Я - 1 (U„ - U,)(1 +

Пз и — п о о1 н о

- 1" — Uo1

Пз где К = 1

Н о

Чем U1, < U» тем коэффициент К больше и интенсивность охлаждения уменьшается. Величина Un — Uo более не уменьшается, не увеличивается и перерегулирование установления заданного перепада температуры. Точность регулирования температуры изделия повышается. При равенстве U„ - Б +

+ ЬЦ нулю корректирующий контур отключается. Охлаждение будет происходить в зависимости от рассогласования (U — Ц ) и в соответствии с алгоритмом управления исполнительного механизма охлаждения 23, включающего в себя кроме инвертора и собственно исполнительного устройства регулятор.

1182495

ВНИИПИ Заказ 6106/47 Тираж 862 Подписное

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

Поскольку включен исполнительный механизм охлаждения 23, а двигатель 27 роторного нагревателя 17 выключен из замкнутой системы регу5 лирования, то перемешивание теплоносителя казалось бы отсутствует. Но наличие дополнительного сумматора

25 и источника постоянного сигнала

31, который подключается контактом 1п датчика скорости 16 двигателя роторвэго нагревателя, обеспечивает небольшую нагрузку на,двигатель ротор ..;о нагревателя, а следовательно

:еремешивание теплоносителя и режиме принудительного охлаж— .ения.

Коммутация выходных цепей элемен тов 12 и 16 и изменение полярности источника питающего напряжения 2 пе. ременного резистора 7 задатчика 1 перепада температуры устройства производится контактами 3 и 4 реле задатчика температуры 6 °

Использование предложенного устройства позволит полностью исключить брак из-за отклонения температурных режимов в процессах полимеризации, снизить расход электроэнергии за счет оптимального управления на 5Х, повысить физико-механические свойства на 307 за счет стабильности повто ряемости режимов