Устройство для регулирования температуры

 

Изобретение предназначено для регулирования температуры в технологических аппаратах в химической и других отраслях промышленности, например, при регулировании температуры продукта в реакторах с рубашками для обогрева теплоносителем. Целью изобретения является расширение области применения и повышение точности регулирования. Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирования температуры содержит датчик температуры продукта в технологическом аппарате, задатчик, подключенный к первому входу блока сравнения, функциональный преобразователь, релейный блок, клапаны подачи теплои хладоносителя, датчик температуры теплоносителя на выходе технологического аппарата, выход которого подключен к первому входу функционального преобразователя, к второму входу которого подключен выход датчика температуры продукта, а к выходу - вход блока сравнения. Устройство содержит также блок задержки и блок автоподстройки, причем вход блока задержки подключен к выходу релейного блока, а выходы блока задержки и релейного блока подключены к входам автоподстройки, к выходам которого подключены клапаны на линиях подачи теплои хладоносителя. При использовании в качестве функционального преобразователя блока определения максимума в качестве блока автоподстройки используется элемент И, а при использовании в качестве функционального преобразователя блока определения минимума в качестве блока автоподстройки используется элемент ИЛИ. Устройство обеспечивает режим работы, эквивалентный в динамическом отношении работе регулятора с инверсным гистерезисом при значительном отношении инерционностей массы продукта и рубашки аппарата. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОО3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 С 05 D 23/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4479151/24-24 (22) 30.08,88 (46) 23.09.90, Бюл, N - 35 (72) В.К. Ширгин и В.В. Макаров (53) 621.555.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1474616, кл. С 05 D 23/19, 1988.

Авторское свидетельство СССР

N - 1405035, кл. С 05 D 23/19, 1987, (54) УСТРОЙСТВО д11Я РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТГМТЕРАТУРЫ (57) Изобретение предназначено для регулирования температуры в технологических аппаратах в химической и других отраслях промышленности, например, при регулировании температуры продукта в реакторах с рубашками для обогрева теплоносителем. Целью изобретения является расширение области применения и повьппение точности регулирования. Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирования температуры содержит датчик температуры продукта в технологическом аппарате, задатчик, подключенный к первому входу блока сравнения, функциональный преобразователь, релейный блок, клапаны подачи теплои хладоносителя, датчик температуры

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и мо.жет быть использовано при регулировании температуры в технологических аппаратах в химической и других отраслях промьппленности, например, при ,регулировании температуры продукта в

„„Я0„„15945О2 А 1

2 теплоносителя на виходе технологического аппарата, выход которого подключен к первому входу функционального преобразователя, к второму входу которого подключен выход датчика температуры продукта, а к выходу — вход блока сравнения. Устройство также содержит блок задержки и блок автоподстройки, причем вход блока задержки подключен к выходу релейного блока, а выходы блока задержки и релейного блока подключены к входам автоподстройки, к выходам которого подключены клапаны на линиях подачи тепло- и хладоносителя. При использовании в качестве функционального преобразователя блока определения максимума в качестве блока автоподстройки используется элемент И, а при использовании в качестве функционального преобразователя блока определения минимума в качестве блока автоподстройки используется элемент ИЛИ.

Устройство обеспечивает режим работы, эквивалентный в динамическом отношении работе регулятора .с инверсным гистерезисом при значительном отношении инерционной массы продукта и рубашки аппарата. 2 s.ï.ô-лы, 1 ил. реакторах периодического действия с мешалками и рубашками для обогрева теплоносителем.

Цель изобретения — расширение области применения и повьппение точности регулирования.

1594502

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит датчики 1 и 2 температуры, функциональный преобразователь 3, двухпозиционный регулятор 4, управляющий. исполнительными устройствами-клапанами 5 и 6. Двухпозиционный регулятор содержит задатчик 7, блок 8 сравнения, релейный 1р ,блок 9, блок 10 задержки, блок 11 автоподстройки, в качестве которого используется либо логический элемент

И (если функция преобразователя 3

max), либо логический элемент ИЛИ 15 (если функция преобразователя 3 min), усилители 12 и 13 мощности, к которым подключены соответственно прямой и инверсный выходы блока 11.

Устройство обеспечивает регулирование температуры продукта в аппарате 14, Продукт перемешивается в процессе нагрева мешалкой с помощью привода 15. Теплоноситель поступает в рубашку аппарата по трубопроводу 16, а хладоноситель — по трубопроводу 17, Теплоноситель и хладоноситель удаляется из рубашки аппарата по трубопроводу 18.

В случае, если в качестве функцио- 30 нального преобразователя использован блок определения максимума, а в качестве блока автоподстройки — элемент И, то работа устройства происходит следующим образом. Напряжения 35 с выходов датчиков 1 и 2 поступают на входы функционального преобразователя 3. Поскольку инерционность первой емкости значительно меньше, чем второй (масса продукта), то в 40 начале нагрева напряжение U возрастает быстрее, чем U, и на выходе преобразователя 3 формируется сигнал U,,равный по значению U . .Этот сигнал поступает на первый вход бло- 45 ка 8 сравнения регулятора 4, на второй вход которого поступает сигнал

U от задатчика 7. В начальный момент времени значение сигнала U меньше значения U4q сиГнал И имеет положительное значение, а на выходе релейного блока 9 сигнал Us èìååò нулевое значение и поступает на вход блока 11 .автоподстройки и блока 10 задержки. Инверсный выход блока 11 автоподстройки находится в единичном состоянии и под воздействием сигнала U с выхода усилителя мощности клапан 6 открыт. При достижении тем-Р "в л

Ь (2) где Кс ф K 8 коэффициент усиления элементов объекта соответственно массы продукта и рубашки с водой;

Т, T. — постоянные времени указанных элементов; ьс,, — значения запаздывания в указанных элементах.

Температура воды в начале нагрева изменяется по закону

4-la

e,= (К В, -8 )(1 - е в ) +

+ 860 (3) Из (3) при Вв = 9 находят время в 4 нагрева

at„=, =,+т ln " (4) в " квв1 - 85„„

Максимальный нагрев продукта за время нагрева t

7.

-+Ф/тс с,= 6с, (K,В, -О ) (1 - е ) (5) Условием нормального регулирования процесса является выражение (6) 8„> e.или с учетом (5) и (4) в Тс

K 8 (KCB „- ec4)e пературой на выходе установки заданного значения происходит переключение сигнала Б на выходе релейного элемента в едйничное состояние. Переключение выходов автоподстройки блока происходит с задержкой, определяемой блоком задержки. Величина задержки выбирается таким образом;чтобы отключение клапана 6 и включение клапана 5 на линии подачи хладагента происходило после достижения напряжением Б, величины Б

Величина задержки может быть определена экспериментально или расчетно следующим образом.

Динамические свойства массы продукта и теплоносителя (воды) в рубашке аппарата могут быть приближенйо описаны выражениями вида е "Р с

Í(p) =,„; (1) 1594502 6 чения, а подключение теплоносителя в момент времени, задержанный относительно момента снижения температуры на выходе установки ниже заданного значения иа время, определяемое блоком задержки. Время задержки выбирается иэ условия снижения температуры продукта ниже заданного значения и определяется экспериментально или приближенно расчетным методом следующим образом.

Температура продукта в начале нагрева изменяется по закону

» с

15. тс

e,= (К В,-6,),(1 — е ) + (7) где Овиши»";» — начальные значения температуры воды и смеси; 5

8,»,» — заданное значение температуры;

В, — характеристика регулятора.

Условия (6) и (7) означают то, что величина задержки должна быть выбрана таким образом, чтобы при отключении подачи теплоносителя по значению температуры на выходе установки в точке "1" с задержкой относительно точки "1" время между моментом отключения и достижением максимального значения температуры продукта 6»,» было, по крайней мере, не меньше запаздывания 3 . При равенстве этого времени получают процесс без перерегулирования, в случае, если данное время меньше получают колебания на уровне ниже .заданного.

Время достижения температурой воды в рубашке заданного значения (8) КсВ» — 6 се

К В вЂ” 9 с » 3«h (9) 25 время нагрева (10) 1»» в» 3ah

Время достижения продуктом заданного значения

35 в з«

— T 1п(КсВ» ew ) л с "к,в,-В,„„

Максимальное время задержки блока 19 45

v «»»,» ми»» +

В случае, если в качестве функционального преобразователя использован блок определения минимума, а 5р в качестве блока автоподстройки— элемент ИЛИ, то работа устройства происходит аналогично, но с изменением последовательности срабатывания релейного блока 9 и блока 11. автопод- 55 стройки.

В этом случае подключение хладоносителя происходит при превышении температурой продукта заданного знаe,= (e»- В,К,М

+ В2К (13) время охлаждения в» В2к6 к

„-вк (15) (КеВ» — В э«а ) ь/1с

КвВ» во эад

Минимальное время задержки блока 10

Температура продукта достигает заданного значения 8з«д за время которое определяется из (8) 1/ » максимальная температура продукта за время нагрева определяется из (1) с учетом (3} и

e„= K » — (K i,-e, „)е, (11) максимальная температура воды sa время нагрева

8„= 8, + (К,В,-6„}(1 — e ),(12) охлаждение воды после достижения 6

ba происходит по закону температура воды понизится до 6з ко времени t<, которое определяется из (13) Е,— ВК и = Тв1п. +(»-» + (» ) (14)

3ah-, В2КВ

Дй2 = t — t +i+ T 1п в в продукт охлаждается за время охлаждения до величины

-zE /г, (8 -ВК)е + смен cg с

+ В К.

1594502 менение которого позволяет получить высокую точность регулирования в установившемся режиме при различных ! характеристиках переходного процес5 са, Формула изобретения

Условием нормального регулированйя процесса является выражение

8смнн1

<О которое с учетом (16) и (15) может быть записано:

"с /

Вг с + (К,В,(1 — е. +

-c P< т

«Я е — В К,.) ОВ1 В Кв - в/ с (8) вы- ВФв где   — значения, выхода блока 9, t 3I 1

Определение времени задержки блока 10 во втором варианте выполнения устройства осуществляется аналогично из (18)..

Минимальное время задержки блока.

T 1М -0 ) - -.. с К В вЂ” Овад В

C 1

Максимальное время задержки блока 10 ьс мнн при параметрах Дв,и 6 „ определяемых по выражениям (11) и (12), 40

Таким образом, применение устройства позволяет обеспечить работоспособность регулятора температуры как регулятора с инверсным гистерезисом при значительной величине отношения 45 инерционностей массы продукта и рубашки аппарата с теплоносителем, при1. Устройство для регулирования температуры, содержащее датчик температуры продукта в технологическом аппарате, задатчик, подключенный к первому входу блока сравнения, функциональный преобразователь, релейный блок, подключенный входом к ( выходу блока сравнения, клапаны подачи тепло- и хладоносителя, датчик температуры тепло- и хлапоносителя на выходе технологического аппарата, выход которого подключен к первому входу функционального преобразователя, к второму входу которого подключен выход датчика температуры продукта, а к выходу - вход блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности регулирования, оно дополнительно содержит блок задержки и блок автоподстройки, причем вход блока задержки подключен к выходу релейного блока, а выходы блока задержки и релейного -блока подключены к входам блока автоподстройки, к выходам которого подключены клапаны на линиях подачи тепло- и хладоносителя.

2. Устройство по.п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что функциональный преобразователь выполнен в виде блока определения максимума, а блок автоподстройки - в виде элемента И, 3, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что функцио» .нальный преобразователь выполнен в виде блока определения минимума, а блок автоподстройки - в виде элемента ИЛИ, 1594502

Составитель В. Шефтель

Техред Л,Олийнык .

Редактор О. Головач

Корректор- Л. Бескид Заказ 2828 Тираж 656 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ C/CP

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, !! !!

Г и на 101