Способ автоматического выравнивания температур в группах из трех регенераторов

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

900106 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(53)%. Кл. (22) Заявлено 28.09.78 (21) 2673732/24-06 с присоединением заявки J4 (23)Приоритет

Г 28 F 27/00

F 28 Р 17/00 фвудеретеееьй квмвтет

CCCP

° o делам взееретевкв в вткрытв1

Опубликовано 23.01.82. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 23.01,82 (53) УДК 621.565..6(088,8) t

Ш. H. всуе, А. И. Сокнев, B.H. Лысенко Н E.А;-Курыше (72) Авторы изобретения (7() Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫРАВНИВАНИЯ ТЕМПЕРАТУР

В ГРУППАХ ИЗ ТРЕХ РЕГЕНЕРАТОРОВ

Изобретение касается управления тепловым режимом теплообменных аппаратов и относится к способам автоматического управления тепловым режимом регенераторов установок разделения газовых смесей методом глубокого охлаждения.

Известен способ автоматического вы.равнивания температур в группах из трех регенераторов при постоянном периоде продувки путем сдвига nsyx моментов переключений на 1/3 от величины рассогласования температур задающего и сравнивающего регенераторов в сторону опережения или запаздывания в зависвмооти от знака рассогласования.

По данному способу выравнивание температур трех регенераторов группы осушествляют по температурной информапни из середин высот регенераторов путем автоматического сдвига моментов двух переключений внутри постоянного периода на величину, равную 1/З.алгебраичес, кой суммы двух временных интервалов между расчетным и реальным равенством температур регенераторов, сравниваемых попарно(1) .

Недостатком известного способа является невысокая точность выравнивания температур холодных концов, так как имеется неоднозначность реакций сечений в середине по высоте и у холодного конца на изменение тепловой нагру:ьки, из-аа нелинейного характера измене10 ния температуры по высоте регенератора, вследствие чего ухудшаются температурные условия, определяющие незабиваемость регенераторов, меняются их караке теристнки и растет гидравлическое со)S противление. Кроме того, вымораживание примесей воздуха происходит в средней части по высоте регенератора, следовательно, возможно обмерзание датчиков

20 температуры И искажение получаемой информации.

ILen ° изобретения — повыщение точноо1ти выравнивания температур холодных концов регенераторов.

3 000106

Поставле ная цель rroc игается тем, н что первое переключение внутри периота в сдвигают От расчетного на 4/9 От величины рассогласования температур задаю- н щего и сравниваемого регенераторов в сторону опережения илн запаздывания в о зависимости от знака рассогласования. л

На фиг. 1 изображена анаграмма из- т менения температуры холодных концов в трех регенераторов одной группы при tO л расчетном режиме; на фнг. 2 - то же, в при возмушаюшем воздействии и расчет ном времени дутья, на фиг. 3 и 4 — аиа- Р грамма выравнивания величик роста температуры первого и третьего регенера- t5 торов, на фиг. 5 и 6 — диаграмма выи равнивания величин роста температуры о всех регенераторов группы на фиг. 7схема для реализации предлагаемого способа. и

Расчетный режим работы регенераторов (фиг. 1 ) характер.ризуется переключением к потоков в регенераторах группы чегез равные промежутки времени t»t = t t>=

4 t „и кривыми 1-3 хода температуры д холодных концов с одинаковыми велнчи- т нами роста Т =Т =Т1 и началом роста

» 1 р в иаентичные моменты tr,, t5 и t< полупериода прямой продувки через каждый регенера тор. 5© н

Переключениями производится поочереаная смена прямой продувки на обрат ную по всем регенераторам группы. В группе из трех регенераторов в любой ч момент периода продувки по двум регенераторам происходит обратный поток, а по ч одному - прямой. Йолупериод обратной

Ш продувки в asa раза больше, чем прямой.

Так для второго регенератора интервал р времени t»,Ф - полупериоа прямой про- в аувки, à t t - обратной. Это обуслов- Т лено степенью влияния прямого и обрат ного потоков на температурный режим, т которая определяется количеством тепла, н передаваемого данным потоком насадке регенератора за единицу времени. Пере- р ключение в момент 1», которое произд водит смену потоков в первом регенераторе с прямого на обратный, а во второй - с обратного иа прямой, .определяЮ ет период продувки 1,1

При возмутпаюшем воздействии и переключении потоков в расчетные моменты (фиг. 2), характер хода температур хо лодных концов меняется (кривые 4-6).

Величины Т -Т и моменты

1 начала роста температуры регенераторов группы в одном периоде продувки различы, Ть ) Т ) T>, нО Одного регенератора различные периоды равны Tg Т, Из хавактера хода температур холоаых концов видно, что каждой велнчинс оста температуры соответствует вполне преаелснный момент начала роста. Величина и момент начала роста темперауры находятся в пропорциональной заисимости. Поэтсму, при реализации предагаемого способа можно оперировать ременной информацией.

Выравнивание величин роста темпе атуры холодных концов регенераторов остигается изменением времени прямой обратной проаувки путем сдвига двух ереключений внутри периода продувки т расчетных моментов в нужную gzopo у при постоянном периоде. При этом еобхоаимо учитывать, что сдвиг одного ереключения оаинаково изменяет проолжительность прямой и обратной продуви двух переключаемых регенераторов и то степень влияния прямого потока в ва раза больше обратного.

Для автоматического выравнивания емпсратур величина роста температуры егенератора, в котором смена прямого а обратный происходит в расчетный мовнт, принимается заданием для остальых двух. Первое переключение внутри ериоаа производится так, чтобы распреелить имеющиеся рассогласования между семи регенераторами, второе переклюение - между двумя.

Автоматический сдвиг второго переклк ения внутри периода происходит слеауюим образом.

Пусть (фиг. Ý) величина роста темпьатуры задаюшего регенератора меиыпе еличины роста третьего регенератора, -Т= Лт

Рост температуры второго регеиераора (штриховая кривая 8) в рассмотреии не участвует. Для выравнивания величин роста температур данных регенеаторов второе переключение внутри периоа необходимо произвести в такой момент реМеКН t 9, чтобы с eToM CTerteHH влияния потоков и изменений полупериоов продувки сумма возаействий прямоо дТ и обратного Т /3 потоков для обоих регенераторов была равна дТ»

Отсюда воздействие прямого потока

Т = — Т и направлено на уменьшение

» = s величины pocra Т9 .

На фиг. 3 видно, что регулируюшее переключение » произвоаится раньше, чем величина роста аостигнет информационного значения. Поэтому, для реали000106 зации способа удобно использовать временную информацию. В этом случае определяется интервал времени - Ag,ðàcñoãëàсование между моментами начала роста температуры третьего terr и задаюшего1 регенераторов в расчетном полуперноде продувки. Переключение производится со сдвигом в сторону опережения расчетного в момент t так, чтобы изменить полупериоды продувки на величину

Ь4,--, Ь 1 °

В последующем нериоде продувки

1 величины роста температур первого

6 3

Т„, и третьего Т„регенераторов равны, и начало роста наступает в идентич- 1% ные моменты t«a tzr расчетного полупериода прямой продувки.

Когда величина роста температуры задающего регенератора больше величины роста третьего регенератора, Т -Т = 20

- АТ (фиг. 4) по аналогии с предыду« шим. второе переключение периода дутья производится в момент tzs, но в сторону запаздывания от расчетного момента t чтобы воздействие прямого È е потока hk< l/3 bt> было направлено иа увеличение величины роста Т,9 .

По временной информации переключение также производится в момент tzk изменяя полупериоаы прямой и обратной 30 продувки по первому и третьему регенераторам на величину Ь t q =1/3 ь t З

Имея равные величины и идентичные моменты начала роста температур первого и третьего регенераторов, первое переключение внутри периода производится так, чтобы величины роста температур . регенераторов группы в последующем периоде были равны

3 40 т. е. имеющиеся рассогласования неооходимо распределить между всеми регенераторами.

Пусть при равных Т 9 т,} (фиге 5 ) величина роста температуры задающего регенератора Т -Т +Ьт . Штриховая кривая 19 обозначает ход температуры холодного конца третьего регенератора при расчетных моментах переключения.

Для получения в последующем периоде величины роста температуры второго

РегенератоРа Равной Terr З Т =T<9+

+1/3 Ь Т первое переключение внутри периода, учитывая влияние потоков и из— менение полупериодов дутья, производится

SS в момент tS, сдвинутым в сторону опережения расчетного момента . Это переключение уменьшает величину роота температуры второго регенератора на

AT = ЬТ .

По временной информации полуперноды продувки изменяют на Atr, = Ь tS, для чего переключение производится в момент 1.

Переключение потоков в момент t изменит полупериоды продувки и для третьего регенератора. Характер хода температуры представлен кривой 20.

Начало роста температуры наступает в момент - и величина Т =Т + > ЬТ .

А

Между задающим и третьим регенераторами имеется «иссогласование по температуре +ЬТ = « дт и по времени .

-ЬР, которое нужно распределить между этими регенераторами поровну.

Согласно вышеизложенному, это раосогласование отрабатывается вторым переключением внутри периода 1З9, котс рое сдвигается в сторону опережения расчетного момента 1 на ь1 = — Ь|„, г чтобы воздействие прямого потока на величину роста температуры третьего регенератора было дтпл=1/3 AT> .

Таким образом, в последуюшем периог а де дутья t u fy вепичины роста температур всех регенераторов группы равны

Т =Т =Т, и начало роста температуры наступает в идентичные моменты расчетного полупериода прямой продувки

1 О - Ф ц .

В случае (фиг. 6), если величина роста температуры задающего Регенератора больше величины роста температуры втоРоГо Регенератора Т 9 -Tz =- ЬТ9, и равна величине роста третьего, Т =т но аналогии с предыдущим первое переключение внутри Периода производится в момент tk9 . Это переключение сдвинуто в сторону запаздывания от расчетного момента 1 на интервал времени ht

"-"/9д 9и воздействие прямого потока на величину роста температуры второго реГенер тора дно = q а Т9 В поедушем периоде продувки t 1 роста температуры второго регенератора т, =-т„+ ф ьт9.

При этом переключении изменяются полупериоды продувки по третьему регенератору. Между задающим и третьим регенераторами рассогласования + 6t « или Т -Т =-Ьт которое, согласно

34 8 вышеизложенному, отрабатывается вторым переключением внутри периода t < сдвинутым в сторону запаздывания от расчетного момента tk+ на величину

Ь t r= т д 1 так, чтобы воздействие

7 Ж010 прямого потока на величину роста температуры третьего регенератора Т < (З4 было ДТ = у dT

Таким образом, в последующем периоде продувки величины роста температур у всех генераторов грутпы равны, и начало роста наступает в идентичные моМенты расчетного полупериода прямой продувки. дискретное устройство, реализующее gy предлагаемый способ (фнг. 7), выполнено на логических элементах и состоит из датчиков 1-3 температуры, блоков 4-6 контроля начала роста температуры, блоков 7 и 8 управления реверсивными счет- к чиками, реверсивных счетчиков 9 и 10, блоков 11 и 12 выбора частот, д@оичных счетчиков 13 и 14, блока 15 программного переключения клапанов регене раторов и блока 1 6 частот и временных сигналов.

Датчики 1-3 температуры установлены нв холодных концах регенераторов группы. Блоки 4-6 контроля вырабатывают нормированный сигнал начала роста температуры Т, Т и Т . Блоки 7 и выбираются так, чтобы Осуществить сдвиг переключения на соответствующую величину от . рассогласования, Елок 15 осуществляет программу работы принудительных клапанов 17-24 для переключения потоков в регенераторах 25-27. Блок 16 формирует необходимые фиксированные временные сигналы и частоты.

Устройство работает следующим образом.

Для автоматического сдвига первого переключения внутри периода, в строго фиксированный момент времени t,например момент расчетного переключения третьего регенератора, реверсивные счетчики 9 и 10 по управляющему сигналу прямого счете + считают импульсы основной частоты . Когда формируется сигнал Начало роста температур первого регенератора Т прямой счет заканчниается. По идентичному фиксированному сигналу t << - моменту расчетного переключения первого регенератора - реверсивный счетчик 9 по управляюшему сигна,лу обратного счета "-" считывает им8 по фиксированным временным сигналам

1 б и ter и сигналу начала роста температуры Т1б управляют направления» ми счета реверсивных счетчиков 9 и 10.

36

Реверсивные счетчики одновременно начинают прямой счет импульсов частоты „от определенного момента времени Ф и заканчивают по сигналу начала роста температуры первого регенератора Т

36 д

Обратный счет начинается от фиксированwx сигналов t<< и tz> и заканчивается

I по сигналам начального состояния Т и

Т счетчиков 9 и 10. Фиксированные временные сигналы 1 « t <> формиру40 ются в идентичные моменты времени расчетных полулериодов, прямой продувки первого, второго н третьего регенераторов.

Блоки 11 н 12 в зависимости от очередI ности прихода на их входы сигналов Т и Т от вереверсивных счетчиков и curf 43 налов Т и Т начала роста температуры разрешают. прохождение за счет двоичными счетчиками вместо импульсов частоты j импульсов одной из частот частотой - . Двоичные счетчики

13 и 14 служат как измерители времен-! ных интервалов. Выходные сигналы 1 и являются коминдвми На переключение потоков в регенераторих, Счет в опре деленном временном интервале импульсов дру?.Ой частоты позволяет сдвинуть момент переключения в сторону опережения или залаздывания от расчетного. Частоты лульсы основной частоты ) < . Одновреенно через блок 11 на вход двоичного счетчика 13 поступают импульсы основ» ной частоты „. Интервал времени меж ду моментами начала роста температуры второго регенератора Т> и начальным состоянием реверсивного счетчика 9 при обратном счетеи есть искомое рассогла сование. Этот интервал времени счетчик

1 3 считает имлульсы чистоты f. или )

Пусть первым rrpaxonm сигнал начала рос»та температуры второго регенератора Т, .

С этого момента на вход двоичного счетчика 13 из блока 11 вместо импульсов частоты f < начинают поступать импульсы частоты ) . При постижении счетчиком 9 ничальиого состояния на вход счеч

I чика 13 по сигналу Т поступают имЗб пульсы частоты )1 до его заполнения.

Емкость двоичного счетчике 13 для чао» готы б1 соответствует расчетному полупериоду прямой продувки. Смени частот на дозволяет произвести переключение по сигналу t >, сдвинутого на 4/9 величины рассогласования в сторону опере жения расчетного момента переключения

4ч

Когда первым приходит сигнал началь ного состояния реверсивного счетчика 9, двоичный счетчик 1 3 вместо импульсов частоты t< начинает считать импульсы частоты t . По сигналу Т начала рос» та температуры второго регенератора

9O0i ж

10 счетчик 1 3 опять считает импульсы час» тоты „ до своего заполнения, После запопнения счетчик 1 3 выдает командный

I сигнал f . на переключение, сдвинутое на

4/9 величины рассогласования в сторону запаздывания от расчетного переключеП

Для автоматического сдвига второго переключения внутри периода работа устройства аналогична. По сигналу kg> рас- >I четного переключения второго регенератора блок с, формирует сигнал —, по которому реверсивный счетчик 10 считывает импульсы частоты . Одновременно двоичный счетчик 14 считает импульс, И сы частоты, поступаюшие на его вхоп из блока 1 2. В зависимости от того, какой сигнал пришел первым, начало роста температуры третьего регенератора Т или начальное состояние Т реверсивно- 30

ro счетчика 10, счетчик 14 вместо импульсов частоты j считает импульсы час тоты ) или 5 . Время счета импульсов частоты или < определено временным интервалом между приходом сигна- 35

59 36 ти переключейие, сдвинутое в сторону опережения или запаздывания от расчетно го переключения t<< на 1/3 рассогласования. 36

Для получения необходимых сдвигов для первого и второго переключений внутри периода частоты ) - 5 должны быть

-т- j<, .г )<, ) и, соответст а венно. 35

Предлагаемый способ автоматического выравнивания температур холодных концов трех регенераторов в группе позволяет повысить качество регулирования при переменных тепловых нагрузках. Это улучшит температурные условия незабиваемооти регенераторов и повысит эксплуатапионные показатели воздухоразпелнтельной установки.

Формула изобретения

Способ автоматического выравнивания температур в группах из трех регенераторов при постоянном периопе продувки путем сдвига двух моментов переключений, второй иэ.которых сдвигают на 1/Э от величины рассогласования температур задающего и сравниваемого регенераторов в сторону опережения или запаздывания в зависимости от знака рассогласования, о т л и ч а ю m и и с я тем, что, с пвлью повышения точности выравнивания температур холодных конпов регенераторов, первое переключение внутри периода сдвигают от расчетного на 4/9 от вышеуказанных величин, причем задаюший регене ратор переключают в расчетный момент времени, определяюший начало периода, а два пругих, сравниваемых попарно с задаюпим,- с учетом вышеупомянутых ве личин сдвигов

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 355971, кл. В 01 5 53/00, 1971. )001 06

23 и nomox фиа 7

Составитель В. Шаманаев

Редакто Т. Киселева Текред Ж.Кастелевич Корректор Н. Степ

Заказ 12162/57 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по д елам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент . г. Ужгород ул. Проектная, 4