Устройство для моделирования участка сети трубопроводов
1 ч! МТЕ1! !. . .., <
О П И -6 -"АНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
34l050
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”
Заявлено 29.VI I.1970 (№ 1458025/18-24) М. Кл. 6 06g 7/56 с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 05.VI.1972. Бюллетень № 18
Дата опубликования описания 26.VI.1972
Комитет по делам изобретеиий и открытий при Совете Министров
СССР
УДК 681.333(088.8) Автор изобретения
lO. А. Братанов
Заявитель Среднеазиатский научно-исследовательский институт природного газа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ УЧАСТКА СЕТИ
ТРУБОПРОВОДОВ
Л (Р)",= /гф", ЛР, = t, (Qr), Q; = О; (P)l =-O, Л(/,)" = PJ"r — Р,".,Л/, =
=Р; — Р,,r, 30
Изоб!ретение относится к аналоговой вычислительной технике.
Известны устройства,для электрического моделирования газо!вых, !ве нтиляционных и гидравличес!ких сетей (электрические иодели), со!держащие в качест!ве электрических аналогов эле!ктрон ные лампы (пентоды) или диод!ные функцио!нальные преобразо!ватели, со!противление которых увел!ичи!вает ся IIIQ ñîот!ветст!вующему закону с ростом приложе!иного к ним напряжения.
Однако эти модели (а!ктивные д вухполюсн!и!ки) громоздки и сложны, TBK;KBIK äëÿ них н!ужны автономные стабилизированные источники опорных напряже!ний. Предлагаемая модель !не т!ребует о пор!ных напряжений (!пассивный,двухполю!сник), и при это!м kHo то!ч ности IBос производимой нелинейности и |перек!рытию !по коэффиц!иенту нелиней!ности ве уступает известным устройствам. Кро!ме то го, компа!ктность IH простота схемы уcTpoAlcTBB позволит их комбинировать в последо!вательно параллельные гр!уппы, что может э|нам!ителыно расширить их возможности по перекрытию коэффициента нелипей|ности.
В !предлагаемой модели,для !ис|ключения автономных ста!билизированных источнико!в опорных !напряжений, упрощения схемы и уменьшения габаритов применяют соста!в!ной транзистор (схема, Дарлингтона), !на вход которого через сопротивления обратной связи включен составной диод (диод, состоящий в общем из одного-трех разнотппных полупроводниковых диодо!в) с соответствую!щнм об5 разом,деформиро!ван!ной вольтамперной характерности!кой. Необходимая температурная стабильность во!спроиз водимой:нелиней!ности обеспеч!и!вается, с одной стороны, с !помощью сопротивления, включенного !в цепь эмитте!ра
10 соста!в!ного транзистора, и с другой стороны — ic помощью соста!вного диода,.
Для более эффскти!вной температурной стабилизации и,для устране!ния возможного появления гистерезноной !петли, которая яв15 ляется следст!вием значи тельной р аз!и!ицы между температурой о!кружающей среды н температурой .тела тра!нзнсто!ра, устройст!во следует, выполнить так, чтобы обеспечить максимальный темпсратурный контакт !меж20 ду !корпусами состав!ного диода и транзистора.
Распределение жидкости и газа в .пропзводст!вен!ных сетях !в общем случае определяется системой уравнений !вида:
341050 где AP; — потеря 1да вления на 1-ном уча, стке сети; к4 — коэффициент сопроти влен ия i-го участка сети;
Q4 — ра сход жидкости или таза на
i-IHoM участке сети; т4 и и; —,показатели .степени, зави сящие от физических свойств жидкости или газа,,шероховатости
IcTeIHoK тру бо провода и режима движения жидкости (газа);
1 — номер участка сети;
j — номер узла сети;
Р; — давление в j-IHOM узле сети;
Р;+1 — давление в j+1-ом узле;
f, — некоторая функция, о боз начаюm,ая расходно-напорную характеристи ку источника (раз|н о сти давле|ний), включенного в сеть ,на 1-ном участке. В системе ура вне1ний (1) первое ура в1не ние представляет собой заколи сопротивления при д1виже нии жид костей |или газов по трубопроводам, второе у равнение — хара1ктеристи ку источника разности да вления, третье усло; вие — нераз рыв ность:потомака для узла сети и чепвертае — закон однозначности напора в точке за минутого ко нтура сети.
В электрической модели ра|ссч .-ываемой .сети распределение сил тока и .напряжений долж но о пределять ся системой ура внешний. (2) аналогичной,системе уравнений (1) лу! — J4 i1" . М1, = 4 (1) 111 — О ZA V1 — — О;
AVi — — V. — Ug4 >, (2) где ЛV; — падение напряжения íà i-ом участнике модели;
1; — сила то ка в 1-ом уча стке модели;
R4 — коэффициент сопр оти вления
i Iro у ча ст1ка; и4 — по казатель степенв;
i — номер учасгка модели;
/ —,номер узла модели;
V;+i и V,— элоктриче ские потенциалы в узлах модели;
f4 — фувкция аналогичная характористике истории,ка нату;ры.
В си стюме ура внешний (2) первое урав|нение
1представляет собой, закон со противле ния при протекании тока по элементу,:моделирующему трубопровод, второе — вольтам перную хар а ктери стику электрического источника разно|сти давлений; третье — первый закон
Киркгофа для узла электричесиой це пи; четвертое — второй за)ко и Кир кгофа.
Между гидравлическими величи нами должны существовать зависимости (Р) .лг — щ 1/.
Я;=mqli
К.= mI,R;. (3)
5 где тр, mq, т — масштабяые коэффициенты.
Масштабные коэффициенты связаны между собой соотношением
m> — — mmmm q 4
10 Таким образо м, сопоставив по только что изложенным правилам электрическую модель изучаемой газо|вой (гидравлической) сети и из меряя на сети электрические величины, можно потом по фор мулам (3) определить
15 HIHITepесующие нас величи|ны с натуры.
На чертеже по казана схема, йредназ начен|ная для моделей, ра ботающих на постоя ином токе.
О на со стоит,из cocTBIBIHого, транзистора Т1, 20 Т2, на вход HOTojporo че|рез резисторы Ri u
% об ратиной связи,в ключе и соста в ной диод с соответствующим образ ом дефор миро ванной вольта м перной ха ра ктери стикой входного вьппрямителя В (в соот ветст|вии Ic ура вне25 ние>м И=К,V"<"= > для области, Пде, коэффиUHeIHT у силения,по току icocTBIBIHQI транзи сто ра постоянный, но поскольку в !рабочей
î6JIBIcTIH íåcêoëü êo изме няетс<я, то при иала дке потребуется учесть этот факт).
30 С помо щыо зажимо в а, а схема 1в ключаетIcH |в общую электрическую модель газо в ой сети. Полученный д вухполюcIHHK,служкт coIiIpoTHIBJIeHiHeм, величина которого BIBTOMBTHчес ки из ме няется в зависимости ог на пряже35 вия .на зажимах а, а таким образом, что, обе с печивает ся получение требуемой вольтампер н ой характеристики вида V=KI .
И зменен ие коэффициента сопроти(вления
А — схемы осуществляется резистора ми R>, 40 R4 ИR2
Из предлагаемых элементов (электричеIcKHx моделей уча сткой) можно собрать элект|р ическую;модель любой вентиляционной, газ овой или гид ра влической сети.
Предмет изобретения
У строй ство для модели романия участка се,ти,трубопроводов для тра нс портировки те ку чих сред, содержащее состав ной пра нзист ор, 50 IMolcTHIKcYBbIH вы п рямитель и переме н ные резисторы, отличающ ееея тем, что, Ic целью у прощения ycTp oHICTBB и по выше ния его надежIHoicTH, а также уменьше ния его габаритов, оно вьппол нено в (виде электрической схемы
55 пассивного двухполюсни|ка с со ста в ным диодо м, в котoIpoM на в ход соста в|ного тра нзистоIpa через резисторы обратной связи включен состав ной диод.
341050 а
Составитель Е. Тимохина
Редактор Е. Гончар
Техред Т. Ускова
Корректор Л. Бадылама
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 1928/17 Изд. № 810 Тираж 448 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5
