Многопозиционный регулятор уровня

 

Союз Советски к

Социалистическик

Республик

О П И С А Н И Е („)®0286

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l

«» 1 г

° « (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 25. 06. 80 (21) 2946961/18-24 с присоединением заявки М— (23) П риоритет— (5I)M. Кл. (05 D 9/12

Гееударстеенный квинтет

СССР ае делам нзабретеннй н втлрытнй

Опубликовано 23, 05. 82. Бюллетень Р619 (53) УДК 681.128.,9(088.8) Дата опубликования описания 23.05.82

Н. А. Абдулханов и Б. М. Степанцев 1; .Опытное производственно-техническое предпрйЪтие, „

"Энерготехпром" (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (541 МНОГОПОЗИЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ

Изобретение относится к автоматике и предназначено для дозирования поступления сыпучих и жидких материалов в строительной индустрии.

Известно устройство для регулиро- .

5 вания расхода жидкости, содержащее поплавковый дозатор с входным и выходным патрубками, в котором расположены задатчик расхода и измеритель-. ный элемент, датчик уровня, секундо1О мер, мерный сосуд, в котором размещены камера аварийного слива, датчик . уровня, запорный клапан, соединенный через шток с секундомером, и дополни- . тельный патрубок, связанный с поплав-, ковым дозатором и через выходной патрубок с задатчиком расхода (11.

Недостатками указанного устройства являются сложность конструкции и схемы измерительного устройства, невозможность регулирования расхода сыпучих материалов °

Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является двухпозиционный регулятор уровня, содержащий двухфазовый исполнительный двигатель - редуктор,.на выходном валу которого установлены крыльчатки верхнего и нижнего уровней. Одна из статорных обмоток двигателя через конденсатор подключена к вторичной обмотке понижающего трансформатора, а другая, через выпрямительный мост и опорный диод, подключена к тиристору. Кроме того, в схеме имеется дополнительный трансформатор и коммутирующий элемент, управ- ° ляющий работой исполнительного реле $?. .

Недостатком указанного регулятора являются невозможность непрерывного измерения уровня различных сыпучих и жидких материалов по глубине бункера и их дозирования, невозможность настройки регулятора в процессе работы на различные материалы, обладающие различными физическими свойствами и повышенная истираемость крыль3 93028 чаток в процессе работы, ограничиваю= щая диапазон их применения, Эти недостатки существенно сужают диапазон применения и использования регулятора и создают трудности настройки, регулировки и применения его, Цель изобретения — повышение точности и быстродействия и расширение области применения устройства для различных сыпучих и жидких материа- i0 лов в любом заданном объеме с автоматической перестройкой механизма при переходе с одного вида материала на другой.

Поставленная цель достигается тем, 15 что устройство, содержащее датчик уровня, установленный через редуктор на валу двигателя и исполнительный механизм, содержит генератор, управпяемый напряжением, опорный генератор импульсов и квадратурный фильтр, причем датчик уровня выполнен в виде шнека, обмотка двигателя соединена со входом генератора, управляемого напряжением, выход которого подключен к одному входу квадратурного фильтра, выход которого связан со входом исполнительного механизма, а другой вход - с выходом опорного генератора импульсов.

Применение шнека в составе первичного преобразователя (датчика) приводит к качественным отличиям и более высокому положительному эффекту и, по сравнению с устройством, содержа35 щим крыльчатку, позволяет добиться непрерывного, в отличии ат дискретного изменения в двух характерных точках известного, изменения величины

40 выходного напряжения первичного преобразователя (датчика) в зависимости от изменения уровня среды резервуара, что создает условия для программного регулирования изменения уровня среды во времени до заданного уровня дози45 ,рования, повышения точности дозирова ния, установки широкого диапазона уровня дозирования, непрерывного контроля уровня дозирования и повышения производительности устройства.

Более высокое быстродействие настоящего устройства по сравнению с известным, вызванное тем, что скачкообразное изменение реактивного сопротивления статорной обмотки двигателя прототипа не определяет мгновенное одновременное уменьшение напряжения на статорной обмотке до порогового значения напряжения, при котором исполнительный механизм отключается, что определяется временем переходного процесса уменьшения резонансной амплитуды до порогового значения выпрямленного напряжения. Более высокое быстродействие заявляемого объекта создает условия для повышения точности дозирования; повышения точности непрерывного контроля уровня среды, менее жесткого энергетического режима работы двигателя.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема регулятора; на фиг. 2структурная схема.

Устройство содержит приводной асинхронный двигатель 1 с редуктором (на чертеже объединены), шнек 2, бункер 3. Кроме того, на фиг. 1 обозначено:

ВУ вЂ” верхний уровень засыпаемой массы.

ПУ вЂ” промежуточный уровень засыпаемой массы.

НУ - нижний уровень засыпаемой массы. фиг. 2 содержит стабилизатор 4 сетевого напряжения, опорный генератор «импульсов, квадратурный фильтр 6, :генератор, управляемый напряжением 7, исполнительный механизм 8„ выделитель нуля 9, счетчик 10.

Регулятор работает следующим образом.

Основными типами электродвигателей, используемых для привода производственных механизмов с регулируемой скоростью движения рабочего органа, являются двигатели постоянного тока и асинхронные с фазным и короткозамкнутым ротором, которые, несмотря на некоторое ограничение возможности регулирования скорости, надежнее, имеют меньшие габариты, вес и стоимость.

Известно, что между скоростью вращения магнитного поля статора h (об/мин), числом пар полюсов Р и частотой тока Е (Гц1 существует соотношение

При подключении асинхронного двигателя через стабилизатор сетевого напряжения 4 к сети переменного тока„ возникающее вращающееся магнитное поле, пересекая обмотки ротора, наво930286 по-и

$ и,, P = Ид/9,55 (Bxj = (н.и J (об/мин)/

/9,55

M ep.тах

М ьр.нот

/ (bp How Ьр ma>/

50 определяют эквивалентный вращающий момент M>< ><<, ибо двигатель в паузах не отключается и действующее значение магнитного .потока считаем по55 стоянным, Я= МКIМК7 g,p экв

5 дит в них ЭДС, под действием которой в обмотках ротора проходят токи, значения которых определяются величиной этой ЭДС я сопротивлениями обмоток.

Взаимодействие тока в проводниках ротора и вращающегося магнитного потока вызывает появление вращающегося момента М >, приложенного к ротору.

При М . М, где M - момент сопротивления механизма, ротор начинает вращаться. Вращающий момент, развиваемый двигателем при скорости вращения ротора и 0, называют пусковым и обозначают Мп, Для оценки величин относительной скорости вращения ротора двигателя и магнитного поля используют понятие скольжения S

Асинхронный двигатель использует вырабатываемую им механическую энергию для привода шнека, причем к его входному валу необходимо приложить

Мвр при заданной скорости вращения, ибо механическая мощность P определя.ется как

Различают механическую"характеристику электрического двигателя, представляющую собой зависимость М

Р.

-К(п) и механическую характеристику производственного механизма, представляющую. собой зависимость М = f(n).

При М > Мп двигатель разогнаться не

С может, при М0 > М - двигатель раз" гоняется. С йзменением скорости вращения и разница между М р и М изменяется, причем при М = М р скорость системы двигатель - шнек устанавливается постоянной.

Известен номинальный режим работы двигателя, при котором он развивает номинальный момент М и вращается с номинальной скоростью и„ вЂ” режим этот длительный. Кратковременно двигатель может Работать пРи М с МИ, пРи этом вводят понятие перегрузочной способности асинхронного двигателя A причем где М вЂ” критический (максимально

К .развиваемый) момент двигателя.

Для большинства асинхронных двигателей А = 1,7"2,2, а у крановых до ходит до 3.

Обычно асинхронный двигатель рабо .

5,тает на участке механической характеристики от синхронной по скорости до критической и .

Вращающий момент асинхронного двигателя М пропорционален квадрату В напряжения, причем в пределах большей части рабочей характеристики эта зависимость линейна.

При разработке регулятора учитывают максимальный и минимальный объ15 ем дозируемого рабочего тела, рассчитывают необходимый объем бункера, представляющего собой усеченный конус, объем Ч которого равен

20 кп 2 2

v- =— CR + г + RT) 3 1 где h — высота усеченного конуса;

К вЂ” радиус основания; т — радиус окружности сечения.

Объем V дозируемого рабочего тела пропорционален высоте h наполнения бункера, значение которой, в свою очередь, пропорциональны М я > двигателя или Мс механизма или квадрату напряжения Ц2, снимаемого с статорной обмотки двигателя.

Далее строят график нагрузки электродвигателя М = f(t) во времени, Определяют объем бункера, тип и мощность двигателя и его перегрузочную способность с учетом снижения сетевого напряжения. При снижении напряжения сети до

0,92 U>, Я = (0,92) 2 = 0,85, т. е. при Я = 2, 9. = 0,85-1,7.

По графику и . 4 определяют М эр н м

93И86

М = Д .М

ЯОХ &р эк

Формула изобретения

55,где t — время. работы двигателя;

t „— время покоя.

Сравнивают получившееся значение с Мнрп о„при Mп1о„>М ррп1д„двигатель устойчив и выбран правильно, Напряжение U, снимаемое с ротора трехфазного асинхронного двигателя, при применении асинхронного двигателя с фазным ротором, либо снимаемое через трансформатор тока со статофной обмотки трехфазного асихронного двигателя с короткозамкнутым ротором; пропорциональное объему рабочего тела бункера, поступает на вход генератора управляемогр напряжением 7, выходной сигнал U (t) которого стабилизированный по амплитуде и пропорциональный

U (t) = U< - cos

6, на второй вход которого поступает сигнал U (t) опорного перестраиваемого генератора импульсов 5, пропорциональный

Р

U2(t) U2 cos сдг t y причем значение опорной частоты пере,страиваемого генератора импульсов 5 уСтанавливается в зависимости от требуемой дозировки рабочего тела и от его физических свойств. Оба вышеперечисленных сигнала

U<(t) = U

Б (С) = Ugc s g 1 поступают на вход квадратурного Фильтра 6, выходной сигнал которого Ug выделения составляющей Ы - „ ðàBíûé

U (t) U соя(сг сф1 при фиксированной частоте С, ) опорного перестраиваемого генератора импульсов, соответствует определенному уровню наполнения бункера, соответствующему определенному напряжению на обмотке статора двигателя и определенной частоте 4), генератора, управляемого напряжением 7, вблизи частоты

СО вызовет скачок амплитуды выходного напряжения в виде резонансной кривой с узкой полосой пропускания, достаточный для срабатывания исполни тельного механизма 8, в качестве которого возможно использование исполнительного реле, магнитного пускателя, электромагнитной заслонки и т. д., прекращающего подачу засыпаемой массы в бункер, или открывающего дно бункера или и то и другое. Одновременно выходной сигнал квадратурного фильтра 6 поступает на вход установки нуля счетчика 10, сбрасывая его показания.

Перестраивая частоту CQ опорного генератора импульсов 5, возможно устанавливать необходимый уровень заполнения бункера, осуществляя дозировку поступающего рабочего тела с учетом его физических свойств.

Достоинствами настоящего изобретения являются повышение точности и быстродействия, а также простота регулирования уровня рабочего тела; возможность непрерывного дозирования рабочего тела и оперативной настройки регулятора в зависимости от физических свойств рабочего тела, а также большая долговечность работы шнека и электронной части регулятора, выполненной на серийных интегральных микросхемах по сравнению с крыльчатками и электронной схемой известного.

Многопозиционный регулятор уровня, содержащий датчик уровня, установленный через редуктор на валу двигателя, и исполнительный механизм, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и расширения области применения устройства, оно содержит генератор управляемый напряжением, опорный генератор импульсов и квадратурный фильтр, причем датчик уровня выполнен в виде шнека, обмотка двигателя соединена с входом генератора, управляемого напряжением, выход которого подключен к одному входу квадратурного фильтра, выход которого связан с входом исполнительного механизма, а другой

9 930286 вход - с выходом опорного генератора импульсов.

Фиа Е

Составитель Т. Озерова

Редактор А. Шандор Техред A. Бабинец Корректор И. Муска

Тираж 908 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3471/64

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

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 511573, кл. G 05 D 7/06, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

N 421979, кл. G 05 D 9/12, 1973 (прототип)в