Автоматический оптимизатор для управления сепаратором

 

282046

О П ..И:.:=C-А Н К Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскиз

Социалистическик

Ресоублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ ГЕЛЬМУТЕ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 18.VI.1969 (№ 1341072/30-15) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 141Х.1970. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 8.XII.1970

Кл. 50d, 3/70

МПК В 07Ь 1/42

G 05b 13, 00

УДК 631.362:633.1 (088.8) Комитет ло делам изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

Автор изобретения

В. Д. Шеповалов

Заявитель

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ОПТИМИЗАТОР

ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СЕПАРАТОРОМ

Изобретение касается автоматической оптимизации управления сепараторами, в частности такими как зерноочистительные машины.

Известны автоматические оптимизаторы, содержащие датчик непрерывного измерения .расхода отводимой от сепаратора фракции, экстремальный регулятор и исполнительный механизм, воздействующий на бесступенчатый привод сепаратора.

В связи с тем, что статические характеристики процесса сепарации весьма пологи в области экстремума, то применение в известных устройствах универсальных экстремальных регуляторов приводит к возникновению автоколебаний с большими амплитудами, что существенно снижает эффективность применения оптимизаторов.

Целью нзооретения является повышение точности поддержания кинематического режима сепарации. 20

Согласно изобретению в предлагаемом оптимизаторе экстремальный регулятор выполнен в виде интегрирующего устройства, сумматора и командо-аппарата, осуществляющего поочередное подключение датчика к плю- 25 совому и минусовому входам интегрирующего устр ой ств а.

При этом в предлагаемом оптимизаторе интегрирующее устройство соединено с сумматором через элемент непрерывной памяти, ко- 30 торый также управляется командо-аппаратом.

Командо-аппарат в предлагаемом устройстве включает в себя наряду с другими элементами и приспособление для выра ботки сигнала пробного возмущения, которое включается в работу одновременно с подключением датчика к плюсовому входу интегрирующего устройства.

С целью повышения точности отыскания экстремума, в предлагаемом оптимизаторе промежутки времени между подключениями датчика к входам интегрирующего устройства приняты ббльшими, чем длительность переходных процессов cånàðàòoðà.

Интегрирующее устройство, сумматор и элемент непрерывной памяти целесообразно выполнять пневматическими. В частности, командо-аппарат выполнен в виде пневматического кранового переключателя, приводимого во вращение от электродвигателя привода сепаратора и включающего в себя пневматические реле и элемент «ИЛИ».

Пневматическим выполняется и интегрирующее устройство. При этом одна из не подключаемых к датчику его минусовая камера сообщается с выходом элемента памяти, а подключаемые к датчику плюсовая и минусовая камеры выполнены соединяемыми между со282О46 бой командо-аппаратом прп завершении цикла работы оптимизатора.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 схематически изображен один из вариантов предлагаемого оптимизатора; на фиг. 2 — циклограмма изменений давления в магистралях оптимизатора.

Предлагаемый оптимизатор включает датчик 1 непрерывного расхода фракции, отводимой от сепаратора 2. Датчик представляет собой весоизмерительный элемент в виде следящей мембранной камеры 8, давление питания в которую подводится через дроссель 4 постоянного сечения.

Командо-аппарат предлагаемого оптимизатора содержит крановый переключатель 5, логический элемент «ИЛИ» б и четыре пневматических реле 7, 8, 9 и 10, à также импульсатор, собранный на базе реле 11 и пневматической емкости 12. Реле 10 выполняет роль приспособления для выработки сигнала пробного возмущения.

Интегрирующее устройство (пневматический интегратор) состоит из элемента 18 сравнения, регулируемого дросселя 14, пневматической емкости 15 и повторителя 16.

Оптимизатор также включает элемент 17 непрерывной памяти, сумматор 18, повторитель 19, делитель 20 давления, собранный на дросоелях, и исполнительный механизм 21, воздействующий на бесступенчатый вариатор

22 привода колебательного вала 28 сепаратора.

Крановый переключатель 5 в процессе работы приводится в равномерное вращение от двигателя 24 привода сепаратора с помощью передачи 25 и имеет две изолированные полости 26 и 27. Полость 26 постоянно соединена с магистралью 28 нагнетания, а полость

27 — с магистралью 29 слива, т. е. постоянно сообщена с атмосферой. Переключатель имеет три окна 1, 11 и П1. В процессе работы эти окна поочередно сообщаются с полостями нагнетания и слива.

На фиг. 2 показана циклотрамма изменения давления в полостях и магистралях предлагаемого оптимизатора, а именно, в полостях окон переключателя и магистралях 80 и 81; при этом точка t< на циклограмме соответствует .положению переключателя, показанному на фиг. l; точка 4 — моменту срабатывания реле 11 и .разобщения им магистрали 81 с магистралью 80, при котором последняя соединяется со сливом; точка t3 — нахождению переключателя в положении, при котором его полость 26 сообщается с окном 11; точка l«вЂ” нахождению переключателя в положении, при котором его полость 27 сообщена с окном 1; точка 4 — сообщению полости 27 с окном II; точка 4 — сообщению полости 26 с окном III;

17 — сообщению полости 27 с окном П1, а полость 26 — с окном 1, что соответствует началу нового цикла.

Процесс работы предлагаемого оптимизатора осуществляется след.ющим образом.

При .положении поворотного крана 5 командо-аппарата в положении, показанном на фиг, 1, давление питания из полости 26 поступает через элемент «ИЛИ» б и магистраль

81 к реле 10. В окнах 11 и Ill в это время атмосферное давление; т. е. давление слива, поэтому сопла реле 7 и 8 закрыты и ситнал от пневматического весоизмерительного элемента датчика расхода выделяемой фракции не поступает к камерам интегратора, В первый момент, пока емкость 12 не за.полнена воздухом, верхнее сопло реле 11 открыто, а нижнее закрыто, и давление из магистрали 81 поступает к управляющим каме 5. рам элемента 17 непрерывной памяти и реле 9. В результате этого на короткий срок (фиг. 2) верхняя плюсовая камера интегратора сообщается с плюсовой камерой сумматора 18 и собственной нижней минусовой камерой, а входные плюсовая и минусовая камеры интегратора соединяются между собой через реле 9. За это время давление в верхней плюсовой и нижней минусовой камерах интегратора равно и, таким образом, у интегратора устраняется ошибка, вызванная дрейфом «нуля». После заполнения емкости 12 сжатым воздухом до давления, о беспечивающего срабатывание реле 11, верхнее сопло этого реле закрывается, а нижнее открывается

Зо

40

60 б5 и магистраль 80 соединяется со сливом (атмосферой). Элемент 17 непрерывной памяти разобщает выход интегратора с сумматором

l8, запомнив одновременно значение бывшего давления на выходе интегратора. Реле 9 возвращается в свое .исходное состояние и разобщает плюсовую и минусо вую камеры интегратора.

При подаче давления к реле 10 (положение поворотного крана, показанное на фиг. 1) последний открывает свое сопло н к делите:по 20 поступает давление литания. С делителя 20 заданная соотношениями его дросселей часть давления питания, которое является сигналом пробного возмущения, поступает в нижнюю плюсовую .камеру сумматора, Таким образом, давление на выходе сумматора 18 равно сумме,давления в элементе 17 памяти и давления пробного возмущения. Это давление через повторитель 19 по магистрали 82 .подается к пневматическому позиционному исполнительному механизму 21, который пропорционально значению давления устанавливает обороты колебательного вала 28 решетного сепаратора за счет соответствующего изменения положения дисков шкивов вариатора 22.

В магистрали 81 давление питания сохраняется до тех,пор, пока окно 1(не сообщится со сливной магистралью через полость 27 и элемент «ИЛИ» б, соединяющий окна 1 и П.

Через время 1З вЂ” t< (фиг. 2), которое больше времени, необходимого для перемещения исполнительного механизма 21 в новое положение и завершения вызываемого этим переходного процесса сепаратора, полость 26 поворотного кранового переключателя 5 сооб55

65 щается с окном Il. Необходимая выдержка времени t> — t> обеспечивается соответствующим выбором скорости вращения поворотного крана.

Как только нагнетательная полость 2б поворотного, крана сообщится с окном II, дав-. ление питания поступает к управляющей камере реле 8. Оно срабатывает, открывает свое сопло, и камера 8 весоизмерительного элемента оказывается подключенной к плюсовой камере интегратора. В промежуток времени, в течение которого к окну 11 подается давление питания, интегрируется сигнал датчика, подключенного к плюсовой камере интегратора.

Как только полость 27 слива поворотного крана оказывается против окна 11, давление в ем падает до атмосферного и реле 8 возвращается в исходное состояние, разобщив камеру 3 датчика с интегратором. На выходе интегратора фиксируется, таким образом, давление, пропорциональное количеству материала, прошедшего через решето за время Т (фиг. 2). Одновременно с этим магистраль 8( оказывается сообщенной с атмосферой (со сливом) и реле 10 закрывает свое сопла, что .ведет к падению давления пробного возмущения до атмосферного. В связи с этим на выходе сумматора 18 давление уменьшается на величину пробного возмущения, т. е. до исходного значения, что, в свою очередь, ведет к уменьшению оборотов колебательного вала сепаратора до исходного значения.

Через время 4 — 1,- (после сообщения окна 11 со сливом), которое больше времени, необходимого для возвращения исполнительного механизма 21 в исходное поло>кение (до нанесения пробного возмущения) и завершения вызываемых этим переходных процессов сепаратора 2, окно III сообщается с полостью 2б нагнетания поворотного крана. При этом давление питания поступает к камере управления реле 7, и оно открывает свое сопло, соединив камеру 8 датчика с минусовой камерой интегратора. Интегрирование сигнала датчика осуществляется, пока окно 111 не сообщается с атмосферой, т. е. в течение такого >ке отрезка времени Т, что и раньше, при подключении датчика к плюсовой камере интегратора. Поскольку теперь датчик подключен к минусовой камере, то результат интегрирования вычитается из результата предыдущего интегрирования. После окончания интегрирования на выходе интегратора давление пропорционально разности, количества материалов, прошедших за время Т при возмущенном и невозмущенном режимах сепарации.

Если система автоматической оптимизации процесса сепарации находится слева от экстремума, то эта разность положительная и в дальнейшем для достижения экстремума следует увеличивать обороты колебательного вала. Если система находится сираева от экстремума, та эта разность отрицательная (т. е. давление на выходе интегратора после двустороннего интегрирования становится мень5

50 ше исходного) и для достижения экстремума обороты колебательного вала следует уменьшать. Все это совершается автоматически на следующем этапе цикла работы оптимизатора.

Как только окно П! поворотного крана сообщается с атмосферой, реле 7 возвращается в исходное положение и разобщает датчик прохода от интегратора. При дальнейшем вращении поворотного крана его нагнетательная полость сообщается вновь с окном 1 и происходит ранее описанное изменение состояния элементов 11, 2б, 9, 18, 10 и 21 .и т. д.

При этом выходное давление интегратора че,рез элемент памяти подается в плюсовую камеру сумматора и минусовую нижнюю камеру интегратора и запоминается там. Одновременно реле 9 соединяет между собой входные каналы интегратора, что приводит к полному выравниванию давлений в верхней плюсовой и нижней минусовой его камерах и устранению тем самым ошибки от дрейфа «нуля» интегратора.

Если результирующее изменение давления иа выходе интегратора после двустороннего интегрирования положительное, то давление в верхней плюсовой камере сумматора 18 увеличивается, следовательно, рабочее значение оборотов колебательного вала увеличивается пропорционально этому изменению давления.

Таким образом, система совершает рабочий шаг в сторону экстремума, -причем величина этого шага пропорциональна удаленности системы от экстремума.

Если результирующее изменение давления па выходе интегратора отрицательное, то давление в верхней плюсовой камере сумматора

18 уменьшается, что ведет к пропорциональному уменьшению рабочего значения оборотов колебательного вала, и система, таким образом, делает рабочий шаг в сторону экстремума.

Если результирующее, изменение давления на выходе интегратора равно нулю, то это свидетельствует о нахождении системы вблизи экстремума. Давление в верхней плюсовой камере сумматора не меняется и рабочее значение оборотов колебательного вала остается п р ежи им.

После этого цикл работы повторяется в изложенном выше порядке.

Предмет изобретения

1. Автоматический оптимизатор для управления сепаратором, содержащий датчик непрерывного измерения расхода отводимой от сепаратора фракции, экстремальный регулятор и бесступенчатый привод сепаратора, отличаюи ийся тем, что,,с целью повышения точности поддержания оптимального кинематического режима сепарации, экстремальный регулятор выполнен в виде интегрирующего устройства, сумматора и командо-аппарата, осуществляющего поочередное подключение датчика к плюсовому и минусовому входам интегрирующего устройства, причем интегрирующее устройство соединено с сумматором через элемент непрерывной памяти, управляемый также командо-аппаратом.

2. Оптимизатор по п, 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности отыскания экстремума, промежутки времени между подключениями датчика к входам интегрирующего устройства приняты большими, чем длительность переходных процессов сепаратора.

3. Оптимизатор по п. 1, отличающийся тем, что командо-аппарат содержит приспособление для выработки сигнала пробного возмущения.

4. Оптимизатор по пп.,1, 3, отличающ шся тем, что приспособление для выработки сигнала пробного возмущения выполнено включаемым при подключении датчика к плюсовому входу интегрирующего устройства.

5, Оптимизатор по п. 1, отличающийся тем, что интегрирующее устройство, сумматор и элемент непрерывной памяти выполнены пневматическими.

5 б, Оптимизатор по пп. 1, 5, отличающийся тем, что одна из не подключаемых к датчику минусовая камера интегрирующего устройства сообщена с выходом элемента памяти, а подключаемые к датчику плюсовая и минусовая

10 камеры выполнены соединяемыми между собой командо-аппаратом при завершении цикла работы оптимизатора.

7. Оптимизатор по пп. 1, 5, отличающийся тем, что командо-аппарат содержит пневмати15 ческий крановый переключатель, приводимый во вращение, например, от электродвигателя привода сепаратора, а также пневматические реле и элемент «ИЛИ».