Устройство для управления технологическим процессом

 

Сеюэ Советски и

Социалистические республик

O h И C А Н И Е („)945852

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К, АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22)» 8 Ho 20. 01. 81 (2 I ) 3240946/18-24 (51) M. Кл.

3 с присоединением заявки М

С 05 0 7/06

9оудвратееииый комитет

CCCP ао девам иэабретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.07.82. Бюллетень Фт 27

Дата опубликования описания 25 . 07, 82 (53) УД К 681, 121 (088.8) с I (72) Авторы изобретения

В.Д. Рукавицын и О.;. В,- Ануфриева I ! (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ

ПРОЦЕССОМ

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для управления технологическими процессами в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Наиболее распространенной аппаратурной реализацией технологических процессов в химической и других аналогичных отраслях промышленности яв10 ляется технологическая цепочка перерабатывающих аппаратов, разделенных промежуточными емкостями. Такие емкости компенсируют рассогласования нагрузок на аппараты за счет аккумулирования избытка или пополнения недостатка материала.

Однако предельные уровни материала в емкостях of ðàíè÷åíí. Задача регулирования уровня в промежуточных ро емкостях затруднена тем, что изменение поступления или расхода материала могут быть осуществлены только изменением нагрузки на соответствующий

2 аппарат. Такие изменения нагрузки переводят аппараты из стабильного режима в режим переходного процесса, что значительно снижает экономичность работы аппаратов.

Известна система прямого регулирования уровня, содержащая поплавок, выполняющий функции датчика количества материала в емкости, рычаги и клапан, выполняющие функцию регулятора расхода (1$.

Известна также схема связанного регулирования постоянства загрузки нефтью колонны АВТ, содержащая поплавок с первичным прибором, выполняющие функции датчика количества материала в емкости, сужащее устройство с первичным прибором„ выполняющие функции датчика расхода материала в емкость, и регулятор расхода (2).

Системы 1j и 2) предназначены для поддержания уровня жидкости в резервуаре (емкости ) в заданных пределах и все изменения уровня, возникающие за счет случайных возмущений, ком" пенсируют воздействием на нагрузку предыдущего или последующего аппарата.

Недостатком данных устройств явля- 5 ется то, что в случае применения их для регулирования .уровня промежуточных емкостей в технологической цепочке они неоправданно часто перево. дят аппараты из стабильного режима о в неэкономичный режим переходного процесса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для согласования производитель- ts ,ности технологических участков, содержащее датчики расхода материала в емкость, задатчики расхода материала систем автоматической стабилизации, выполняющие функции регуляторов расхода, датчики количества материалов в емкости, блок сравнения, коммутатор и сумматоры.

Известное устройство формирует задание регулятору расхода в зависимости от запаса времени до переполнения или опорожнения промежуточной емкости (3 1.

Недостатком известного устройства является то, что оно также неоправдан-зо но часто изменяет режим работы потребляющих или вырабатывающих материал аппаратов, Даже при незначительном рассогласовании нагрузок на смежных участках, когда имеется изменениеколичества материала в емкости с позз

=тоянной скоростью, запас времени буцет постоянно изменяться. При этом постоянно изменяется задание регуляторам расхода, т ° е. режим работы an о паратов участков является нестабиль". ным режим переходного процесса ) и, следовательно, менее экономичным, в го время как запас материала в емкости вполне мог бы обеспечить достаточно длительное функционирование аппа45 ратов в стабильном режиме °

Целью изобретения является повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее перерабатывающий аппарат с датчиком расхода, выход которого связан с одним входом регулятора расхода и с одним входом первого сумматора, и промежуточную емкость с датчиком уровня, выход которого подключен к одному входу первого блока сравнения, другой вход которого связан с первым задатчиком, 52 . 4 -а выход - с одним входом коммутатора, другой вход которого соединен с выходом второго задатчика, а выходы - с соответствуащими входами второго сумматора, содержит второй и третий блоки сравнения, третий и четвертый задатчики, элемент И-НЕ, функциональный блок, блок умножения, блок памяти и дифференциатор, вход которого подключен к выходу датчика уровня промежуточной емкости, а выход — к соответствующему. входу второго сумматора; выход которого через блок-умножения связан с другим входом первого сумматора, выход которого соединен с другим входом регулятора расхода через блок памяти, другой вход которого подключен к выходу элемента И-йЕ; входы которого связаны соответственно с выходами второго и третьего блоков сравнения и функционального блока, вход которого подключен к выходу первого блока сравнения, причем один вход второго и третьего блоков сравнения соединен с выходом датчика уровня промежуточной емкости, а их другой входсоответственно с выходом третьего четвертого задатчика.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит участок технологического процесса 1, включающий перерабатывающий аппарат 2 и промежуточную емкость 3, датчик 4 расхода материала в емкость, регулирующий блок 5, включающий регулятор 6 расхода и регулирующий орган 7, датчик О уровня промежуточной емкости, коммутатор 9, сумматоры 10 и 11, задатчики 12" 15, блоки 16" 18 сравнения, элемент И-НЕ 19, функциональный блок 20, блок 21 умножения, блок 22 памяти, дифференциатор 23.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 8 преобразует мгновенное значение уровня в емкости 3 в пропорциональный сигнал, который поступает на положительные входы блоков сравнения 16 и 18 и на отрицательный вход блока 17 сравнения. На второй вход блока 16 сравнения с задатчика 13 поступает сигнал, соответствующий номинальному значению уровня в емкости, .а на вторые входы блоков сравнения 17 и 18 с задатчиков 14 и 15сигналы, пропорциональные соответственно верхнему и нижнему допустимому пределам изменения уровня.

945852

На выходе блоков сравнения образуются сигналы

1 придН > О

sIgn AH = 0 йН = О

-1 дН < О ° . S

Сигнал з1цпдН с блока 16 сравнения поступает на управляющий вход коммутатора 9. Сигнал, пропорциональный скорости восстановления номинального уровня в емкости, посТупает из задатчика 12 через коммутатор 9 либо на положительный (при signdH = 1), либо на отрицательный (при з10паН = -1) вход сумматора 10. При signdH = 0 сигнал иЮ задатчика 12 на сумматор не посту- пает. Вычисленное в дифференциаторе 23 значение скорости изменения уровня в емкости поступает на положительный вход сумматора 10.

Сигнал с сумматора 10, соответству-20 ющий необходимому изменению нагрузки на выходе аппарата 2, поступает на вход блока 21 умножения, где умножается на постоянный коэффициент, соответствующий оператору приведения íà- 25 грузки от выхода к входу аппарата.

Значение необходимого изменения нагрузки на входе аппарата поступает . с блока ? 1 умножения на вход второго сумматора 11. На другой вход суммато- M ра ll поступает текущее значение.нагрузки на входе в аппарат с датчика расхода 4. Таким образом, на выходе сумматора 11 появляется сигнал, соответствующий заданию для регулятора расхода 6. Однако выходной сигнал сумматора 11 может быть записан в блок 22 памяти только при положительном сигнале на его управляющем входе, который поступает из элемента И-НЕ 19. ао

Положительный сигнал на выходе элемента И"HE может появиться только в тех случаях, когда на любом из его входов сигнал исчезает, что соответствует либо равенству уровня в емкос- 45 ти номинальному, либо отклонению его за верхний или нижний допустимый предел. Причем элемент И-HF воспринимает исчезновение сигнала с выхода блока 20 только после предыдущего сигнала на любом из остальных входов, что исключает повторные срабатывания при колебании уровня на номинальном значении.

Сигналы на входах элемента И-HE

S5 формируются блоками 17 и 18 сравнения и функциональным блоком 20.функциональный блок 20 формирует сигнал, равный нулю при входном сигнале, рав ном нулю. В остальных случаях на выходе блока 20 формируется сигнал, равный единице. Таким образом, выходной сигнал блока 20 равен нулю при нулевом сигнале блока 16 сравнения, что соответствует равенству текущего значения уровня материала в емкости но" минальному значению.

Блоки 17 и 18 сравнения сравнивают текущее значение уровня, поступающее с датчика 8, с соответственно макси« мальным и минимальным допустимыми зна1 чениями уровня, поступающими с задат" чиков 14 и 15. При нахождении текуще" го значения уровня внутри допустимого и нт е р вала выходные си гн алы блоков 17 и.18 сравнения положительны.

Сигнал блока 22 памяти поступает в камеру задания регулятора 5, вход которого соединен с датчиком расхо" да 4. Блок 5 регулирования поддерживает значение расхода на заданном уровне.

Устройство может быть реализовано на стандартных элементах пневмоавтоматики, электроники и вычислительной техники.

Предлагаемое устройство позволяет удерживать аппараты в стабильном режиме максимальное время за счет более полного использования промежуточных емкостей, не изменяет нагруз" ки на аппараты при изменениях уров" ня в емкостях до тех пор, пока это изменение не перейдет за допустимые значения. );роме того, при возврате,на номинальное значение уровня, устройство стабилизирует режим работы аппаратов на текущей нагрузке, что увеличивает время нахождения уровня в заданных пределах, и, следовательно, увеличивает стабильность режима работы аппаратов.

Повышение стабильности режима работы в конечном счете повышает экономичность работы аппаратов, чувстви" тельных к переходным процессам, т.е. повышает точность устройства, а, сле" довательно, выработку и качество вы" пускаемой продукции.

Формула изобретения

Устройство для управления технологическим процессом, содержащее перерабатывающий аппарат с датчиком рас" хода, выход которого связан с одним входом регулятора расхода и с одним

945852 входом первого сумматора, и промежу" точную емкость с датчиком уровня, выход которого подключен к одному входу первого блока сравнения, другой вход которого связан с первым задат" чиком, а выход " с одним входом коммуу татора, другой вход которого соединен с выходом второro задатчика, а выходы - с соответствующими входами второго сумматора, о т л и ч а ю щ е е - to с я тем,, что,,с целью повышения точности устройства, оно содержит второй и третий блоки сравнения, третий и четвертый задатчики, элемент И-НЕ, функциональный блок, блок умножения, 1з блок памяти и дифференциатор, вход которого подключен к выходу датчика уровня промежуточной емкости, а выход - к соответствующему входу второго сумматора, выход которого через блок умножения связан с другим входом первого сумматора, выход которого соединен с другим входом регулятора расхода через блок памяти, другой вход которого подключен к выходу эле-2

8 мента И-НЕ, входы которого связаны соответственно с выходами второго и третьего блоков сравнения и функционального блока, вход которого подключен к выходу первого блока сравнения, причем один вход второго и третьего блоков сравнения соединен с выходом датчика уровня промежуточной емкости, а их другой вход - соответственно с выходом третьего и четвертого задатчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Крутов В.И. Анализ работы систем автоматического регулирования. М., Иашгиз, 1961, с.,22-30.

2. Дианов В.Г. Автоматизация производственных процессов нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. M., "Химия", 1960, с.296297, с. 299"302.

3. Авторское свидетельство СССР

% 634245, кл. G 05 D 7106, 1976 (прототип).

945052

Составитель Т. Озерова

Редактор A. Гратилло Техред Е.Харитончик Корректор Г.Решетник

Заказ 5331/65 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва М- 5 Раушская нэб. д. 4/5

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