Устройство для меделирования потока газа

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 515129 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (51) M. Кл. (22) Заявлено 25.03.74(21) 2007361/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 5.05.76pюллетенb №1 1 (45) Дата опубликования описания 08.06.76

006 G 7/48

Гасударственный квинтет

Саввтв й1иннстрав СССР аа делам изааретений и аткрытий (АЗ) УДК681.333 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. В. Богословский, О. А. Оляниши1т и С. Л. Иванова

1 » (71) Заявитель

Институт автоматики (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ FIOTOKA ГАЗА

Ири создании системы автоматического управления промышленными объектами в химической, энергетической и газовой прем мышпенности, в особенности при автоматизации аэродинамических установок, требуется устройство, моделирующее поток газа и позволяющее точно выбрать положение регулирующего органа дпя обеспечения зеданного режима работы.

Известна схема такого устройства, мо депируюшего процесс протекания газа через регулирующий орган н резервуар к нагрузке, содержащая операционный усилитель,, цепь обратной связи, включенную между вхо-1а дом и выходом операционного усилителя и ,входные цепи операционного усилителя, г-Однако зто устройство не учитывает язменения закона истечения газа при перехо- 2О де через критическую точку и не может обеспечить достаточно точную. аппроксимацию требуемого проходного Чечения регупирукшего органа, т.е. не обеспечивает необходимой точности моделирования. 35

Я

t 1редлагае мое устройство отличается от известного тем, что оно содержит блек. задания параметров газа н сечения сопла, Y датчики давления, широтно импульсный мо дулятор, нульорган, ключи и дополнительные цепи обратной связи, причем вход операционного усилителя через последовательно соединенные первый ключ, первую и вторую входные цепи операционного усилителя под»

«лючен к входам второго sl третьего ключей и к дополнительной цепи обратной свя эи, выход второго ключа соединен с входом операционного усилителя, выход третьего ключа через другую дополнительную цепь обратной связи подключен к выходу операционного усилителя, к дополнительной цепи обратной связи и первому входу нуль-органаевторой вход которого соединен с выходом блока задания параметров газа и.сече ния сопла и с первой и второй входными цепями операционного усилителя, выход нуль . органа подключен к управляюшему входу вто» рого ключа, выходы датчиков давления под ключены к, входам широтно импульсного модулятора, первый выход которого подклвр515120:, и ) од. .o gg Ъ

Р а. ,при

1 где P — постоянная, характеризующая газ

К и зависящая от отношения тенлоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном дб объеме; давление до регулирующего органа; давление после регулирующего органа, 60 (р 1.

На учааткедц — аче р фуыаыыа» ltpBtt Р E ставляет собой прямую, проходящую через

М начало координат. Наклон прямой определяется значением критического отношения давлений Ь и зависит от химического

К, состава газа. На участке — «„ фунЙ

Kj) кция 1 у нелинейна.

1 чен к управляющему входу первого ключа, а второй выход - к управляющему входу третьего ключа.

Это позволяет повысить точность моделирования.

Известно, что требуемое положение регулирующего органа определяется химическим составом и температурой газа, величиной проходного сечения сопла 5, величиной давления до регулирующего органа Р1 и за регулирующим органом Р

Проходное сечение регулирующего органа определяется по формуле

Т Р 5 K P А г т Р Р где S — сечение сопла;

Т вЂ” температура газа до регулируюi щего органа;

Т - температура газа за регулирующим органол.", К вЂ” коэффициент, определяемый хими7 ческим составом газа;

А — комплексный коэффициент, учитывающий тип газа, температуру газа и сечение сопла; функция, равная

1 Pg

Р Q 4.- Q QQ P 1-P

Для точной аппроксимации проходного сечения .регулирующего органа переход от линейного участка к нелиl:ейному должен

Р осуществляться в точке где ку

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Блок 1 задания параметров газа и сечения сопла соединен с резисторами 2,3 и с

10 одним из выходов нуль-органа 4, другой вход которого связан с выходом устройства.

Выходы датчиков давления 5 и 6 подключены к входам широтно-импульсного модуJIBTopa 7, выходы которого соединены с управляющими входами аналоговых ключей

8 и 9, управляющий вход аналогового ключа 10 подключен к выходу нуль-органа,. 4.

Выходы ключей 8 и 10 вместе ;с резистором обратной связи 11 и сглаживающей

96 емкостью 12 соединены с входом операционного усилителя 1 3, Ключ 9 с дополнительными цепями об-, ратной связи 14 и 15 включен параллельно цепи обратной связи 16 усилителя черео .

25 ключ 10, Устройство работает следующим образом.

Сигналы Р и Р, пропорциональные

1 давлениям до и после регулирующего органа, от датчиков давления 5 и 6 подаются фб на входы широтно-импульсного модулятора

7, на выходе которого формируются импульсы, относительная продолжительность которых пропорциональна OTHOIUeI IIIQ давлений.

Полученные импульсы 8 и 8 подаются соответственно иа управляющие входы ана" . логовых ключей 8 и 9, определяя замкну

roe или разомкнутое состояние последних..

Ключ 10 управляется нуль-органом 4.,,ф При отношении давлейий1 ; P нуль-орКР1 ган удерживает ключ 10 в разомкнутом сэс . тоянии, причем устройство аппроксимирует" линейный участок функции Ч

При достижении значения напряжения на выходе операционного усилителя, соответ ствующего критическому отношению давлений, нуль-орган 4 переключается. При этом ключ 10 замыкается, подключая вторую> цепь и обе дополнительные цепи обратной связи 14 и 15 к операционному усилителю, причем устройство аппроксимирует нелинеиный участок функции ф, соответствующий

Р отношению р РКР".

1 Кр

Такое построение схемы позволяет моделировать расчетный режим потока газа, формируя на выходе устройства напряжение, 60 пропорциональное при заданных параметрах

515120

Сос ав!!те!!ь Ц. i:! ноB

Редактор Т, 1 !валова Техред! О. Лу!.она: Корректор П. i оно!;"

3 э 1 302/102 Тира!!. 864 11одш!оное акаэ

ИНИИ11И Государственного комитета Совета !!!!!!!с!ров по де;(ам изобретений и открытий

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

Филиал Г1ПП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с и требуемому проходному сечению, при этом сигнал от блока 1 задания парал!етров учитывает коэффициент газа, его температуру и сечение сопла.

Предлагаемое устройство осуществляет аппроксимацию требуемой зависимости со среднеквадратичной погрешностью не более

О, 5%.

Формула изобретения

Устройство для моделирования потока газа, содержащее операционный усилитель, цепь обратной связи, включенную между входом и выходом операционного усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, оно содержит блок задания параметров газа и

1 ечения сопла, датчики давления, широтноимпульсный модулятор, нуль орган, ключи и дополнительные цепи обратной связи, причем вход операционного усилителя через последовательно соединенные первый ключ, пеувую и вторую входные цепи операционного усилителя подключен к входам второго и третьего ключей и к "дополнительной цепи обратной связи, выход второго ключа соединен с входол! операционного усилителя, выход третьего ключа через другую дополнительную цепь обратной связи подключен к выходу операциош!ого ус>!лителя, к дополнительной цепи обратной связи и первому входу нуль-органа, второй вход которого соединен с выходом блока задания параI метров газа и сечения. сопла и с первой и второй входными цепями операционного усилителя, выход нуль-органа подключе!; к управляющему входу второго ключа, выходы датчиков давления подкл>очеш к входам широтно-импульс:но! о < д !.!и!.о1 а, первый выход которого подключен к 3 !!раы!пю.не: у входу первого ключа, а второй. выход — к р !!раБ!июше !„ x()gs Tp :! ьо! о:!!ю !а.