Система для регулирования температуры газового потока

Изобретение относится к устройствам газоснабжения. Система содержит теплообменник, соединенный входом с источником сжатого газа высокого давления, а выходом - с редуктором. Выход редуктора соединен со входом обратного потока теплообменника и с потребителем через расходную шайбу. Выход обратного потока теплообменника соединен через первый регулирующий клапан с атмосферой. На магистрали потребителя установлен датчик температуры, соединенный с первым входом регулятора температуры, второй вход которого соединен с задающим устройством. Первый выход регулятора температуры подключен к приводу первого регулирующего клапана. Магистраль потребителя между редуктором и датчиком температуры разделена на две линии, в которых установлены второй и третий регулирующие клапаны с общим приводом, подключенным ко второму выходу регулятора температуры. В одну из линий, на которые разделена магистраль потребителя, установлен нагреватель. Привод первого регулирующего клапана снабжен сигнализатором закрытого положения клапана, подключенным к регулятору температуры. Привод второго и третьего регулирующих клапанов снабжен подключенным к регулятору температуры сигнализатором закрытого положения клапана, установленного в одной линии с нагревателем. Изобретение обеспечивает расширение диапазона температур выдаваемого газа. 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам газоснабжения и может быть использовано для выдачи газового потока низкого давления с регулируемой температурой.

Известно устройство для регулирования температуры газового потока, содержащее теплообменник, редуктор, выход которого соединен с магистралью потребителя через расходную шайбу, на магистрали потребителя установлен датчик температуры, соединенный с первым входом регулятора температуры, второй вход которого соединен с задающим устройством, а выход - с регулирующим клапаном, причем вход редуктора соединен с выходом прямого потока теплообменника, а выход - со входом обратного потока теплообменника, выход которого соединен через регулирующий клапан с атмосферой (см. А.С. СССР №796807, кл. G 05 D 23/02, прототип).

Однако это устройство обеспечивает выдачу только охлажденного газового потока с регулируемой температурой.

Предлагаемая система позволяет осуществлять выдачу как охлажденного, так и подогретого газового потока, причем переход на заданную температуру (как на минусовую, так и на плюсовую) осуществляется автоматически, после введения величины требуемой температуры в задающее устройство. Это достигается тем, что в систему дополнительно введен электронагреватель, обеспечивающий нагрев газа до определенной, постоянной температуры. Нагреватель установлен в одну из двух линий, на которые разделена магистраль потребителя между редуктором и датчиком температуры, в эти линии установлены регулирующие клапаны с общим приводом, управляемым регулятором температуры, причем привод регулирующих клапанов выполнен таким образом, что когда один из них полностью закрыт, то другой полностью открыт, и при открытии одного из них второй, соответственно, закрывается.

На чертеже представлена схема предлагаемой системы. Система содержит теплообменник 1, вход прямого потока которого соединен с источником 15 сжатого газа высокого давления, а выход прямого потока - с редуктором 2. В качестве хладагента в теплообменнике используется газ, охлажденный за счет дросселирования и поступающий с выхода редуктора на вход обратного потока теплообменника. Выход обратного потока теплообменника соединен через регулирующий клапан 3 с атмосферой. Датчик температуры 4, установленный на выходе системы перед потребителем, соединен с первым входом регулятора температуры 5, второй вход которого подключен к задающему устройству 6. Первый выход регулятора температуры 5 подсоединен к приводу 14 регулирующего клапана 3. Выход редуктора соединен с потребителем через расходную шайбу 7. Магистраль потребителя между редуктором 2 и датчиком температуры 4 разделена на две линии, в которых установлены регулирующие клапаны 8 и 9 с общим приводом 10, подключенным ко второму выходу регулятора температуры. Причем привод 10 регулирующих клапанов 8 и 9 выполнен таким образом, что когда один из них полностью закрыт, то другой полностью открыт, и при открытии одного из них второй, соответственно, закрывается. Кроме того, в одну из линий, на которые разделена магистраль потребителя, установлен электронагреватель 11, обеспечивающий нагрев газа до определенной, постоянной температуры. Привод 14 регулирующего клапана 3 снабжен сигнализатором 12 закрытого положения клапана, причем этот сигнализатор подключен к регулятору температуры 5. Привод регулирующих клапанов 8 и 9 снабжен сигнализатором 13 закрытого положения клапана 8, причем этот сигнализатор также подключен к регулятору температуры 5.

Система работает следующим образом. Подводимый к системе сжатый газ (воздух или азот) высокого давления проходит через теплообменник 1 и поступает затем в редуктор 2, где происходит понижение давления выдаваемого газа до заданного и, соответственно, его охлаждение за счет дросселирования.

В случае, когда требуемая температура выдаваемого газа ниже температуры газа, получаемой за счет дросселирования в редукторе 2 (без предварительного захолаживания в теплообменнике 1) - регулирующий клапан 9 полностью открыт, а регулирующий клапан 8 полностью закрыт. Газ после редуктора разделяется на два потока, один из них идет на выход потребителю через открытый регулирующий клапан 9 и расходную шайбу 7, обеспечивающую заданный расход при определенном давлении, а второй - на вход обратного потока теплообменника 1, где он предварительно захолаживает прямой поток и затем через регулирующий клапан 3 дренируется в атмосферу. Управление регулирующим клапаном 3 производится регулятором температуры 5, на который поступают сигналы от датчика температуры 4 и задающего устройства 6. При рассогласовании этих сигналов регулятор температуры 5 вырабатывает сигнал, пропорциональный величине этого рассогласования. Под воздействием этого сигнала проходное сечение регулирующего клапана 3 и, соответственно, поток газа, поступающий на предварительное захолаживание в теплообменник 1, увеличивается, когда необходимо понизить температуру выдаваемого газа, и уменьшается, когда необходимо повысить температуру выдаваемого газа. При этом изменяется общий расход газа через систему, однако редуктор 2 поддерживает постоянство давления на выходе системы, а значит, и расхода газа через шайбу 7.

В случае, если на задающем устройстве 6 будет задана температура выдаваемого газа выше температуры, получаемой за счет дросселирования в редукторе 2 (без предварительного захолаживания в теплообменнике 1), регулирование температуры осуществляется следующим образом. Регулятор 5 вырабатывает сигнал рассогласования сигналов от задающего устройства 6 и датчика температуры 4. По этому сигналу начинает закрываться регулирующий клапан 3, при этом температура выдаваемого газа начинает увеличиваться. Когда регулирующий клапан 3 полностью закроется, температура выдаваемого газа будет соответствовать температуре, получаемой за счет дросселирования в редукторе 2 (без предварительного захолаживания). Информация о полностью закрытом регулирующем клапане 3 от сигнализатора 12 передается в регулятор 5, после чего он выдает сигнал (при сохранении сигнала рассогласования сигналов от задающего устройства 6 и датчика температуры 4) на привод 10, который начинает открывать регулирующий клапан 8 и закрывать регулирующий клапан 9. При этом часть потока газа, идущего через клапан 8 и, соответственно, через нагреватель 11, увеличивается, а часть потока газа, идущая через регулирующий клапан 9, уменьшается. В итоге, после смешивания этих потоков температура выдаваемого газа будет увеличиваться до тех пор, пока она не достигнет заданного значения, при этом исчезнет сигнал рассогласования в регуляторе 5, и клапаны 8 и 9 остановятся в том положении, при котором обеспечивается заданная температура выдаваемого газа. При отклонении температуры выдаваемого газа от заданной по сигналу от регулятора 5 привод 10 устанавливает рабочие органы клапанов 8 и 9 в положение, при котором температура выдаваемого газа снова будет соответствовать заданной.

В случае, если на задающем устройстве 6 вновь будет задана температура выдаваемого газа ниже температуры, получаемой за счет дросселирования в редукторе 2 (без предварительного захолаживания в теплообменнике 1), происходит обратное - по сигналу от регулятора температуры 5 полностью закрывается регулирующий клапан 8 и полностью открывается регулирующий клапан 9, информация об этом от сигнализатора 13 подается в регулятор 5, после чего он выдает сигнал на открытие регулирующего клапана 3, который открывается до тех пор, пока температура выдаваемого газа не достигнет заданной.

Использование предлагаемой системы позволяет расширить область ее применения за счет обеспечения более широкого диапазона температур выдаваемого газа.

Система для регулирования температуры газового потока, содержащая теплообменник, вход прямого потока которого соединен с источником сжатого газа высокого давления, выход - со входом редуктора, выход которого соединен с потребителем через расходную шайбу и со входом обратного потока теплообменника, выход которого соединен через первый регулирующий клапан с атмосферой, на магистрали потребителя установлен датчик температуры, соединенный с первым входом регулятора температуры, второй вход которого соединен с задающим устройством, а первый выход - с приводом первого регулирующего клапана, отличающаяся тем, что магистраль потребителя между редуктором и датчиком температуры разделена на две линии с установленными в них вторым и третьим регулирующими клапанами с общим для клапанов приводом, соединенным со вторым выходом регулятора температуры и обеспечивающим полное открытие одного из регулирующих клапанов при полном закрытии другого, в одну из двух линий магистрали потребителя установлен нагреватель, привод первого регулирующего клапана снабжен сигнализатором закрытого положения, подключенным к регулятору температуры, а привод второго и третьего регулирующих клапанов снабжен сигнализатором закрытого положения клапана, установленного в одной линии с нагревателем, причем этот сигнализатор также подключен к регулятору температуры.