Система для регулирования температуры газа в проточной камере

 

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (t ai 873238 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07Л2.79 (21) 2849519/18-24 (51)М. Кл. с нрисоединением заявки №вЂ”

G 05 О 23/19

1Ъеударатаеный квинтет

СССР

h0 данаи изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 15.10.81. Бюллетень № 38

Яата опубликования описании 15.10.81 (53) УД К621-327 (088.8) (72) Авторы изобретения. Е. Я. Чернов, Ю. К. Фирсов, В. Т. Несвитайло и (71) Заявитель (54) СИСТЕМА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗА В ПРОТОЧНОЙ

КАМЕРЕ йэобретение относится к экспериментальной аэрогазодинамике и может быть использовано в экспериментальных установках для автомаги ческого регулирования и стабилизации-темпе-, ратуры газовых потоков переменной плотности.

Известно устройство для регулирования температуры, содержащее нагреватель, термочувствительный датчик к задатчик, соединенные в мостовую схему сравнения, усилитель электртьческого сигнала и схему управления с отрицательной обратной связью, воздействующей на источник потребляемой мощности (1).

Недостатком укаэанного устройства является ограниченная область применения для объектов регулирования, коэффициент передачи которых является величиной переменной.

Известна система автоматического регулирования температуры газа в проточной камере, содержащая баллонную сжатого газа, подключенную через регулирующий вентиль, сужающее устройство к подогреватель к проточной камере, регулятор расхода, выход которого подключен к управляющему входу регулирующего вентиля, а вход — к выходу датчика давления, установленного между регулирующим вентилем и сужающнм устройством, регулятор температуры в проточной камере и источник питания, подключенный к управляющему входу подогревателя, и шуят, установленный в цени источника питания 12).

Эта сксгема позволяет несколько сннэигь влияние инерционностк датчика температуры путем форсирования изменения величины рабочего сигнала, однако недостатками ее являются необходимость задания оператором на задатчике величины костояннои времени объекта регулирования, которая во многих случаях является величиной переменкой к неизвестной; отсутсь вие учета изменения коэффициента передачи объекта регулирования (проточной камеры) прн изменении режима и учета составляющей чистого запаздывания по температуре.

Цель изобретения- — улучшение аэродинамических характеристик системы.

Поставленная цель достигается эа счет того, что в системе для регулирования температуры газа в проточной камере, содержащей баллонную сжатого газа, подключенную через регули-:

873218

15

25

35

50 рующий вентиль, сужаюшее устройство и подогреватель к проточной камере, регулятор расхода, выход которого подключен к управляюше му. входу регулирующего вентиля, а вход— к выходу датчика давления, установленного между регулирующим вентилем и сужаюшим устройством, регулятор температуры в проточной камере, источник питания, подключенный к управляющему входу подогревателя, и шунт, установленный в цепи источника литания, установлен блок деления и квадратор, вход которого подключен к шунту источника питания, а выход — к псовому входу блока деления, второй вход которого соединен с выходом регулятора температуры, причем выход деления подключен ко входу источника питания.

Блок деления состоит иэ последовательно включенного первого широтно-импульсного модулятора, первого ключа, фильтра низкой частоты и дифференциального усилителя, выход которого подключен к выходу блока и первому входу широтно-импульсного модулятора, а также решающего усилителя с задатчиком температуры в цепи обратной связи, причем второй вход первого ключа соединен с первым входом блока деления, а вход решающего усилителя связан со вторым входом блока деле- ния.

Кроме того, квадратор состоит из последовательно включенных второго широтно-импульсного модулятора, второго ключа и демодулятора, выход которого подключен к выходу квадратора, вход которого связан с входом второго широтно-импульсного модулятора и вторым входом второго ключа.

Действительно, учитывая, что расход газа через проточную камеру с критическим соплом выражаеаая, как Ор.ркра

J ьЕ где Ч вЂ” температура газа; — давление газа в камере;

К вЂ” площадь критического сечения сопла.

Температуру газа можно представить завиЕИМОЕТЬЮ (РК Рея )в о,Ф

При условии, что F = const и 8 = const, Рг

Таким образом, температура газа в этом случае может быть измерена датчиком давления . более чувствительным и менее инерционным, чем датчик температуры.

Закон управления устройством компенсации изменения коэффициента передачи проточной камеры с подогревателем выражается в этом случае зависимостью 1с, „

V сомо - ;ргде 3 = ток нагрузки подогревателя.

На чертеже представлена схема предлагаемой системы.

Балонная сжатого газа 1 через регулирующий вентиль 2, критический расхоцометр 3 (сужающее устройство) и омический подогреватель 4 соединена с объектом регулирования — проточной камерой 5. 11епь управления регулирующего вентиля 2 подключена к регулятору расхода газа 6, вход которого связан с датчиком давления 7, установленным между вентилем и расходометром. Подогреватель 4 связан с источником питания 8, цепь управления которым подключена к выходу блока 9 деления величины заданной температуры на. квадрат тока нагрузки подогревателя. Один из входов блока 9 через квадратор 10 подключен к шунту 11 в цепи источника питания, другой вход соединен с выходом регулятора температуры 12, состоящего из датчика давления газа 13 в проточной камере 5, задатчика температуры 14, задатчика 15 величины расхода и площади критического сечения сопла, а также блока управления 16, Блок деления 9 состоит из дифференциального усилителя 17, один вход которого через решающий усилитель 18 с задатчиком температуры 19 в цепи обратной связи и резистором

20 в прямой цепи соединен с регулятором температуры 12, а другой вход через фильтр низкой частоты 21 и ключ 22 — с выходом квадратора 10, причем ключ управляется широтно-импульсным модулятором 23, преобразующим сигнал, поступающий с выхода дифференциального усилителя 17. Квадратор 10 состоит из ключа

24, демодулятора 25 и широтно-импульсного модулятора 26, управляемого сигналом с шунта 11, Задатчик 14 регулятора температуры соединен с задатчиком 15 расхода и площади критического сечения сопла и с задатчиком температуры 19 в цепи обратной связи решающего усилителя 18, Система работает следующим образом.

Регулятор расхода газа 6 с помощью регулируюшего вентиля 2 поддерживает непосредственно перед критическим расходометром 3 заданное давление газа, поступающего из бал- . лонной 1. При постоянстве критического сечения расходомера расход газа через подогреватель 4, а следовательно, и через проточную камеру 5 постоянен и пропорционален давлению газа, измеренного датчиком 7. При этом тем пература газа в проточной камере 5Ч = Р1 .

При изменении температуры газа Ч датчик давления 13 фиксирует это изменение в виде электрического сигнала, который поступает на вход блока управления 16 регулятора температуры 12. Задатчик 14 и .15 в соответствии е выражеавем рс Гч вырабатывают

5 О, рв сигнал, пропорциональный величине давления газа s проточной камере 5, соответствующий заданным величинам расхода 6 „плоmaди

5 8732! критического сечения сопла F и температуры1

Этот сигнал также подается на вход блока управления 16, где и сравнивается с сигналом, поступившим с датчика давления газа 13. Сигнал рассогласования с выхода регулятора 12 через блок деления 9 подается в цепь управления источника питания 8, изменяя его выходное напряжение, а следовательно, и ток через подогреватель. Для автоматического исключения влияния изменения коэффициента передачи 10 объекта регулирования токовый сигнал с шун- . та 11, включенного в цепь подогревателя, подается в квадратор 10, где. с помощью ключа

24, широтно-импульсного модулятора 23 и демодулятора 25 возводится в квадрат и подается на один вход блока деления 9, который изменяет свой коэффициент передачи пропорционально отношению К =Ч (3 осуществляя компенсацию изменения коэффициента передачи объекта регулирования и расширение таким образом динамические возможности системы регулирования.

Формула изобретения

1. Система для регулирования температуры

25 газа в проточной камере, содержащая баллонную сжатого газа, подключенную через регулирующий вентиль, сужающее устройство и подогреватель к проточной камере, регулятор расхода, выход которого подключен к управляющему входу регулирующего вентиля, а вход— к выходу датчика давления, установленного между регулирующим вентилем и сужающим уст,ройством, регулятор температуры в проточной камере и источник питания, подключенный к управляющему входу подогревателя, и шунт, установленный в цепи источника питания, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения аэродинамйческих характеристик системы в ней установлен блок деления и квадратор, вход которого подключен к шунту источника питания, а выход — к первому входу блока деления, второй вход которого соединен с выходом регулятора температуры, причем выход блока деления подключен ко входу источника питания.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок деления состоит из последовательно включенного первого широтно-импульсного модуяятора, первого ключа, фильтра низкой частоты и дифференциального усилителя, выход которого подключен к выходу блока и входу первого широтно-импульсного модуля тора, а также решающего усилителя с задатчиком температуры в цепи обратной связи, причем второй вход первого ключа соединен с первым входом блока деления, а вход решающего усилителя связан со вторым входом блока деления.

3. Система по п. l, отличающаяся тем, что квадратор состоит из последовательно включенных второго широтно-импульсного модулятора, второго ключа и демодулятора, выход которого подключен к выходу квадратора, вход которого связан с входом второго широтно-импульсного модулятора и вторым входом второго ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент GIIA Р 3236451, кл. 236 — 68, опублик. 1966.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке

У 2600732, кл. G 05 0 23/19, 1978 (протогип).