Пневматическое устройство для управления процессом дозирования

 

° СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

g я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 390369 (21) 3900871/24-24 (22) 23.05.85 (46) 15.11.86. Бюл. У 42 (71) Рязанское специальное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Нефтехимавтоматика" (72) В.С. Рудик (53) 621-525(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 890369, кл. G 05 D 11/02, 1980. (54) ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

УПРАВЛЕНИЯ IIPOIJECOOM ДОЗИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к приборо(19) (И) (Я) 4 С 05 Р 11/02, 0 05 В 11/44 строению и может быть использовано в химической и нефтехимической отраслях промышленности. Изобретение позволит стабилизировать расход жидкости. В пневматическое устройст1 во для управления процессом дозирования по авт. св. N- 890369 вновь введены реле переключения и следящий задатчик, вход которого соединен с выходом датчика уровня дозируемой жидкости, а выход через нормально закрытое сопло реле переключения соединен с атмосферой, а камера управления его через нормально открытое сопло второго триггера — с выходом первого триггера. 5 з ° п. ф-лы, 7 ил.

1270753

Изобретение относится к приборостроению, а именно к пневматическим устройствам для управления дозированием жидкостей, и может быть использовано преимущественно в нефтепере- S рабатывающей и химической промышленности и является усовершенствованием устройства по основному авт. св.

N - 890369.

Цель изобретения — стабилизация расхода жидкости при дозировании.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — принципиальная схема следящего задатчика по первому варианту; на фиг. 3 — структурная схема следящего задатчика по второму варианту; на фиг. 4 — аппроксимируемая кривая заданной функции, общий вид; на фиг. 5 — принципиальная схема блока управления следящего задатчика по второму варианту;, на фиг, 6 — структурная схема алгебраического блока; на фиг. 7 — график функциональной зависимости степени открытия регулирующего клапана от величины уровня в меринке.

Устройство содержит датчик t уровня в мернике 2 дозируемого реа гента, первый элемент 3 памяти, первый элемент 4 сравнения> датчик 5 уровня в емкости 6 исходного реагента, блок 7 умножения, второй элемент

8 памяти, сумматор 9, элемент ИЛИ 10, первый и второй триггеры 11 и 12, 35 пневмопереключатель 13, пневмокнопку 14, следящий задатчик 15, реле 16 переключения, регулирующий клапан 17, датчик 18 качества исходного реагента, второй элемент 19 сравнения, задатчик ?О.

Выход датчика 1 уровня дозвруемого реагента соединен с входом следящего задатчика 15, минусовой камерой первого элемента 4 сравнения н через пер-45 вый элемент 3 памяти с плюсовой камерой сумматора 9, к минусовой камере которого подключены последовательно соединенные датчик 5 уровня исходного реагента, блок 7 умножения и второй SÎ элемент 8 памяти, выход сумматора 9 соединен с плюсовой камерой элемента 4 сравнения, выход которого через элемент ИЛИ 10 подключен к стирающему входу первого триггера 11, уста- 55 новочный вход которого соединен с пневмокнопкой 14, а выход через номально открытое сопло второго тригге- ра 12 с управляющими камерами первого и второго элементов 3 8 памяти и реле 16 переключения, нормально открытое сопло которого соединено с атмосферой, а выход следящего задатчика 15 через номально закрытое сопло реле 16 переключения с выходным каналом на регулирующий клапан.

Входы второго элемента 19 сравнения соединены с выходом датчика 18 качества исходного реагента и задатчиком 20, а выход — с установочным входом второго триггера 12, канал питания которого соединен с выходом пневмопереключатепя 13, а выход — с вторым входом элемента ИЛИ 10.

Следящий задатчик по первому варианту (фиг. 2) содержит следящий пневмопривод 21, на выходном штоке

22 которого установлен программный профиль 23 и выходной пневмопреобразователь 24.

Следящий пневмопривод 21 состоит иэ трехходового клапана 25, шток золотника 26 которого соединен.с мембранной сборкой 27 мембранного блока 28. К полости 29 пневмоцилиидра 30 и нагрузочной полости 31 подключена полость клапана 25 и задатчик 32. В пневмоцилиндре 30 установлен поршень 33, а в блоке 28 - пружина 34.

По второму варианту (фиг. 3) следящий задатчик содержит по числу лиl нейных участков аппроксимируемой кривой заданной функции, общий вид которой представлен на графике, фиг. 4, задатчики уровней 35, пневмоконтакты 36, однотипные алгебраические блоки 37 и на единицу меньшее количество однотипных блоков управления 38.

Первые входы блоков управления 39 соединены между собой, с вторыми входами алгебраических блоков 37 и с входом функционального преобразователя, второй вход блока управления 38 соединен с задатчиком уровня 35 одноименного порядкового номера и с вторым входом соответствующего алгебраического блока 37. Последний задатчик уровня 35 соединен с первым входом последнего алгебраического блока 37. Выходы алгебраических блоков 37 через пневмоконтакты 36 одно- именных порядковых номеров соединены с выходом функционального преобразователя. Вторыми выходами предыдущих

1270753 через третьи входы последующих блоки управления 38 последовательно соединены между собой, а третий вход первого блока управления 38 соединен с каналом питания. 5

Первые выходы блоков управления

38 соединены с камерами управления пневмоконтактов 36 одноименных порядковых номеров, а второй выход последнего блока управления 38 соединен с камерой управления последнего пневмоконтакта 36.

Блок управления следящего задатчика по второму варианту содержит (фиг. 5) элемент 39 сравнения, элемент НЕ 40 и элемент И 41. Плюсовая и минусовая камеры элемента 39 сравнения соединены соответственно с первым и вторым входом блока и через элемент НЕ 40 с первым входом элемента И 41, второй вход которого соединен с третьим входом блока, а выход — с выходом блока.

Алгебраический блок (фиг. 6) содержит первый дополнительный сумматор 42, блок 43 умножения, дополнительный задатчик 44 и второй дополнительный сумматор 45.

Плюсовой вход дополнительного сумматора 42 соединен с первым вхо- 30 дом блока, минусовой вход — с вторым входом блока, а выход через блок 43 умножения соединен с первым плюсовым входом сумматора 45, второй плюсовой вход которого соединен с задатчи- 35 ком 44, а выход — с выходом блока.

Ус гройство работает следующим образом.

Пневмокнопкой 14 (фиг. 1) включается первый триггер 11, выходной 4п единичный сигнал которого через нормально открытое сопла второго триггера 12 поступает в камеру управления реле 16 переключения, которое, срабатывая, коммутирует выход следя- 45 щего задатчика 15 с выходом устройства. Этот сигнал, величина которого зависит от уровня дозируемой жидкости в мернике 2, поступает на регулирующий клапан 17, который, открываясь о пропускает дозируемую жидкость в емкость 6. Одновременно выходной сигнал триггера 12 включает первый и второй элементы 3 и 8 памяти, обеспечивая запоминание на их выходах 15 сигналов датчика 1 и датчика 5 после блока 7 умножения в момент начала дозирования.

Указанные сигналы поступают на сумматор 9 и на его выходе формируется сигнал, соответствующий заданной дозе дозируемой жидкости..

Сигнал датчика 1 уровня дозируемого реагента в меринке 2 поступает также на вход следящего задатчика 15, выходной сигнал которого, а соответственно и степень открытия регулирующего клапана 17 находятся в определенной функциональной зависимости от величины уровня в мернике 2 дозируемой жидкости, график которой в общем виде представлен на фиг. 7.

В начале процесса дозирования, когда уровнь дозируемой жидкости в мернике 2 наибольший, степень открытия регулирующего клапана 17 минимальна. С уменьшением уровня жидкости в меринке 2 согласно заданной функциональной зависимости, отрабатываемой следя.зим задатчиком 15, пропорционально возрастает его выходкой сигнал, который соответственно увеличивает степень открытия регулирующего клапана 17 (фиг. 4 и 7), обеспечивая тем самым постоянство заданной величины расхода дозируемой жидкости в процессе дозирования, Процесс дозирования продолжается до момента достижения равенства текущего значения уровня дозируемой жидкости заданной дозе. В этот момент срабатывает первый элемент 4 сравнения и на выходе элемента ИЛИ 10 появляется сигнал, сбрасывающий первый триггер t1 на ноль, вследствие чего сигнал, поступающий в управляющую камеру реле 16 переключения, уменьшается до нулевого значения.

В результате этого реле 16 переключения возвращается в исходное состояние, выход устройства через нормально открытое сопло реле 16 переключения соединяется с атмосферой, регулирующий клапан 17 закрывается и цикл дозирования завершается.

Регулирующий клапан 17 закрывается также при достижении заданного качества исходного реагента, устанавливаемого задатчиком 20, в емкости 6. При этом срабатывает второй элемент 19 сравнения и единичный сигнал, проходя через нормально открытое сопло второго триггера 12 и элемент ИЛИ 1О, сбрасывает на ноль первый триггер 11, в результате чего регулирующий клапан 17 закрывается

$ 12 аналогично вышеописанному и подача дозируемой жидкости прекращается.

Следящий задатчик по первому варианту (фиг. 2) работает следующим образом. Сигнал от датчика уровня дозируемого реагента поступает в мембранный блок 28, положение мембранной сборки 27 которого и соответственно штока золотника 26 трехходового клапана 25 зависит от величины входного сигнала. При уменьшении, например, входного сигнала мембранная сборка 27 мембранного блока 28 под действием пружины 34 обратной связи переместится влево совместно со штоком золотника 26 трехходового клапана 25. При этом часть воздуха из рабочей полости 29 пневмоцилиндра 30 через трехходовой клапан 25 выйдет в атмосферу и поршень 33 под давлением воздуха нагрузочной полости 31, поступающего от задатчика 32, переместится вправо. Перемещение поршня 33 со штоком

22 будет продолжаться до наступления равенства усилий, развиваемых мембранной сборкой 27 и пружиной 34 обратной связи. Вместе с выходным штоком 22 следящего пневмопривода перемещается установленный на нем программный профиль 23, взаимодействующий со штоком пневмопреобразователя 24, выходной сигнал которого увеличивается в соответствии с заданной функциональной зависимостью, определяемой рабочей поверхностью программного профиля 23, и обеспечивает увеличение степени открытия регулирующего клапана 17 (фиг. 7) в процессе дозирования, сопровождающейся уменьшением уровня дозируемой жидкости.

Следящий задатчик по второму варианту (фиг. 3, 5 и 6) работает следующим образом. Сигнал от датчика уровня дозируемого реагента поступает через вторые входы алгебраических блоков 37 на минусовые входы первых сумматоров 42, на плю— . совые входы которых через первые входы алгебраических блоков 37 поступают от задатчиков 35 сигналы, соответствующие абсциссам конечных точек линейных участков аппроксимируемой кривой заданной функции изменения выходного сигнала следящего задатчика в зависимости от величины уровня дозируемой жидкости (фиг. 4).

70753 б

Первый сумматор 42 алгебраического блока 37 вырабатывает сигнал, пропорциональный (Нк где Н; — сигнал текущего значения уровня дозируемой жидкости;

Н вЂ” сигнал, соответствующий

10 абс цис с е ко нца ли ней но го участка аппроксимируемой кривой.

Блок 43, выполняя функцию умножения этого сигнала на постоянный коэф15 фициент К „ численно равный тангенсу угла наклона данного линейного участка относительно оси абсцисс, вырабатывает сигнал, пропорциональный разности ординаты г; точки i на дан20 ном линейном участке и ординаты Р. конца линейного участка: (н„ вЂ” Н;)К=

=Р; — Р„, который суммируется на втором сумматоре 45 со значением Р„, поступающим от задатчика 44, в результате чего на выходе соответствующего алгебраического блока 37 появляется сигнал Г;, соответстнующий значению ординаты точки z на аппроксимированной кривой и зависящий от значения

30 текущего значения Н.; уровня дозируемой жидкости.

Одновременно сигнал датчика уровня дозируемого реагента поступает через первые входы блоков управления 38 в плюсовые камеры элементов 39 сравнения, в минусоные камеры которых через вторые входы блоков управления 38 поступают сигналы от задатчиков 35.

Пусть, например, значению текущего уровня Н; дозируемой жидкости со40 ответствуют точка г на линейном участке 2-3 аппроксимируемой кривой.

Так как Н,с Н„(Н сН, Н Н„, на выходе элементов 39 сравнения первого и второго по порядку блоков 38 управления появляются единичные сигналы, а остальных — нулевые .

Указанные сигналы поступают на вторые выходы блоков 38 управления и через третьи входы последующих блоков 38 управления на вторые входы элементов И 41. Одновременно сигналы, проходя через элементы HE 40, поступают инвертированными на первые входы элементов И 41 собственных блоков 38 управления. Тогда на входы элементов И 41 нсех блоков 38 управления поступают пары сигналов "0 и 1", за исключением третьего по

7 1270 порядку блока 38 управления, на входы элемента И 41 которого поступают "1" и "1", вследствие чего он срабатывает и на его выходе появляется единичный командный сигнал, 5 который через первый выход третье го пневмоконтакта 36, который срабатывает, коммутирует выход третьего алгебраического блока 37, равный

Р;, с выходом следящего задатчика.

Аналогично происходит работа следящего задатчика по второму варианту при других значениях уровня дози— руемой жидкости, за исключением тех значений, которые соответствуют по- 15 следнему линейному участку аппроксимируемой кривой (от H„ „ go Н„ на фиг. 4). В этом случае на втором выходе последнего блока 38 управления появляется единичный командный сиг- 20 нал, от которого срабатывает последний пневмоконтакт 36, коммутируя выход последнего алгебраического блока 37 с выходом следящего задатчика.

Таким образом, в зависимости от значения текущего уровня доэируемого реагента один из блоков 38 управле- . ния вырабатывает командный сигнал, от которого срабатывает соответствую-З0 щий пневмоконтакт 36, пропуская на выход следящего задатчика выработанный соответствующим алгебраическим блоком 37 сигнал, величина которого находится в заданной функциональной зависимости от величины уровня дозируемой жидкости.

Формула изобретения

1. Пневматическое устройство для управления процессом дозирования по авт. св. У 890639, отличаю— щ е е с я тем, что, с целью стабилизации расхода жидкости, в нем ус- 45 тановлены реле переключения и следящий задатчик, вход которого соединен с выходом датчика уровня дозируемого реагента, а выход через нормально закрытое сопло репе переключения — 50 с выходным каналом на регулирующий клапан, нормально открытое сопло реле переключения соединено с атмосферой, а камера управления его через нормально открытое сопло второго 55 триггера с выходом первого триггера.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, следя7 3 8 щий задатчик выполнен в виде функционального преобразователя.

3. Устройство по п.2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что функциональный преобразователь содержит следящий пневмопривод, на выходном штоке которого установлен программный профиль, связанный со штоком выходного пневмопреобразователя.

4. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, функциональный преобразователь содержит по числу линейных участков аппроксимируемой кривой заданной функции задатчики уровней, пневмоконтакты, однотипные алгебраические блоки и на единицу меньшее количество однотипных блоков управления, первый выход каждого из которых соединен с камерой управления одноименного порядкового номера пневмоконтакта, первые входы блоков управления соединены между собой, с вторыми входами алгебраических блоков и с входом функционального преобразователя, второй вход каждого блока управления соединен с задатчиком уровня одноименного порядкового номера и первым входом одноименного порядкового номера алгебраического блока, выход. которого через пневмоконтакт одноименного порядкового номера соединен с выходом функционального преобразователя, последний эадатчик уровня соединен с первым входом последнего алгебраического блока, вторыми выходами предыдущих через третьи входы последующих блоки управления последовательно соединены между собой, второй выход последнего блока управления соединен с камерой управления последнего пневмоконтакта, а третий вход первого блока управления — с каналом питания.

5. Устройство по п.4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит третий элемент сравнения, плюсовая камера которого соединена с первым входом блока, минусовая — с вторым входом блока, а выход соединен с вторым выходом блока и через элементы НЕ с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с третьим входом блока, а выход — с первым выходом блока °

6. Устройство по п.4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, алгебра9 1 ический блок содержит первый дополнительный сумматор, плюсовой вход которого соединен с первым входом .блока, минусовой — с вторым входом блока, а выход через блок умножения

270753 10 соединен с первым плюсовым входом второго дополнительного сумматора, второй плюсовой вход которого соединен с дополнительным задатчиком, а выход — с выходом блока.

1270753 (Ик) 1270753

ЯД - МЖи ю д1ФЩ

1

3

Ф

Уродстве

Составитель М.Васильева

Редактор М. Бандура Техред В.Кадар Корректор А. Обручар

Заказ 6242/50 Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4