Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР С ОГРАНИЧЕНИЯМИ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА - Патент РФ 2050574
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР С ОГРАНИЧЕНИЯМИ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА
ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР С ОГРАНИЧЕНИЯМИ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР С ОГРАНИЧЕНИЯМИ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к приборостроению, а именно к пневматическим устройствам регулирования технологических процессов. В предлагаемом регуляторе, содержащем связанные между собой пропорциональный блок и интегрирующий блок, емкость которого связана через первый постоянный дроссель с соплом первого одномембранного повторителя со сдвигом и непосредственно с соплом второго одномембранного повторителя со сдвигом, управляющая камера которого соединена с выходным каналом регулятора, подключенным к выходу пропорционального блока, два задатчика верхнего и нижнего уровней ограничения выходного сигнала регулятора, выход задатчика нижнего уровня через второй постоянный дроссель подключен к проточной камере второго повторителя со сдвигом, а также входные каналы, подключенные к пропорциональному и интегрирующему блокам, дополнительно установлен трехвходовый сумматор, минусовый вход которого подключен к выходному каналу регулятора, а два плюсовых входа сумматора соединены с выходом задатчика верхнего уровня и проточной камерой первого повторителя со сдвигом, управляющая камера которого подключена к выходу трехвходового сумматора. Пневматический регулятор с ограничениями выходного сигнала может найти широкое применение в химической, нефтехимической, машиностроительной и других отраслях промышленности, где необходимо регулировать технологические параметры. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2050574
Класс(ы) патента: G05B11/50
Номер заявки: 5043401/09
Дата подачи заявки: 16.05.1992
Дата публикации: 20.12.1995
Заявитель(и): Тульский государственный технический университет
Автор(ы): Говоров А.А.
Патентообладатель(и): Тульский государственный технический университет
Описание изобретения: Изобретение относится к приборостроению, а именно к пневматическим регуляторам с интегральной составляющей в законе управления, с ограничениями выходного сигнала и защитой от насыщения.
Известны пневматические регуляторы с ограничениями выходного сигнала и с защитой от насыщения, содержащие связанные между собой и выходным каналом пропорциональный блок и интегрирующий блок, емкость которого связана с соплом первого повторителя с положительным сдвигом, задатчик опорного давления и входные каналы, подключенные к пропорциональному и интегрирующему блокам.
Недостатками известных регуляторов являются неудобство их эксплуатации, а также низкая динамическая точность. Настройки верхнего и нижнего уровней выходного сигнала регулятора зависят от давления общего задатчика, что не позволяет подавать эти уровни от внешних устройств или устанавливать их независимо друг от друга. При этом на двух повторителях приходится настраивать довольно значительные положительные значения сдвигов, что сложно реализовать на стандартных элементах и приводит к колебательному режиму ограничения выходного сигнала регулятора особенно при больших значениях коэффициента передачи пропорционального блока. Кроме того, давление емкости интегральной части поступает в глухую (управляющую) камеру одного повторителя со сдвигом, их которой довольно часто наблюдаются утечки воздуха, которые необходимо периодически проверять и тщательным образом устранять. Все это снижает удобство эксплуатации регулятора и его динамическую точность.
В предлагаемом пневматическом регуляторе с ограничениями выходного сигнала, содержащем связанные между собой пропорциональный и интегрирующий блоки, первый одномембранный повторитель со сдвигом, управляющая камера которого подключена к выходу трехвходового сумматора, один плюсовой вход которого связан с выходом первого задатчика, его минусовой вход с выходным каналом регулятора и выходом пропорционального блока, а также входные каналы, подключенные к пропорциональному блоку и интегрирующему блоку, один из выходов (емкость) которого связан с соплом второго одномембранного повторителя со сдвигом, установлены два постоянных дросселя и второй задатчик, выход которого через второй постоянный дроссель соединен с проточной камерой второго повторителя со сдвигом, управляющая камера которого подключена к выходному каналу регулятора, выход первого задатчика соединен также с другим плюсовым входом трехвходового сумматора и с проточной камерой первого повторителя со сдвигом, сопло которого через первый постоянный дроссель соединено с другим выходом (емкостью) интегрирующего блока.
На чертеже приведена принципиальная схема регулятора.
Регулятор содержит пропорциональный блок 1, интегрирующий блок 2, выполненный на основе сумматора 3, дросселя 4 и емкости 5; устройство 6 для ограничения и защиты от насыщения (УЗН) выходного сигнала, содержащее первый 7 и второй 8 одномембранные повторители с положительными сдвигами, первый постоянный дроссель 9 (диаметр 0,18 мм) и второй постоянный дроссель 10 (диаметр 0,18 мм или 0,32 мм), два задатчика 11 и 12 верхнего и нижнего уровней ограничения выходного давления Рвых, трехвходовый сумматор 13, входные каналы Рn, Р3 и выходной канал Рвых.
Глухая (управляющая) камера второго повторителя 8 соединена выходным каналом Рвых, а сопло повторителя 8 соединено с емкостью 5 интегрирующего блока 2 и через первый постоянный дроссель 9 с соплом первого повторителя 7. Проточная камера второго повторителя 8 через второй постоянный дроссель 10 подключена к выходу задатчика 12 нижнего уровня ограничения Рн. Проточная камера первого повторителя 7 непосредственно подключена к выходу задатчика 11 верхнего уровня ограничения Рв и двум плюсовым входам сумматора 13. Минусовой вход сумматора подключен к выходному каналу Рвых, а выход сумматора соединен с глухой (управляющей) камерой первого повторителя 7.
Регулятор работает следующим образом.
Предварительно на одномембранных повторителях 7, 8 устанавливаются соответственно положительные Δв и Δн сдвиги. Величины этих сдвигов могут быть максимальными (по абсолютной величине), при этом область нормальной работы регулятора будет шире. На задатчиках 11, 12 устанавливаются выходные давления соответственно равные Рв* Рв Δв, Рн* Рн + Δн, где Рн, Рв соответственно нижний и верхний требуемые уровни ограничения выходного давления регулятора; Рн*, Рв* выходные давления задатчиков 12, 11. Значения сдвигов Δн, Δв можно выбрать и таким образом, чтобы давления задатчиков Рн*, Рв* были равны; в этом случае можно обойтись одним задатчиком вместо двух. Повторители 7 и 8 в узле УЗН выполняют функции пневматических диодов, сопла которых закрыты, если выходной сигнал Рвых изменяется внутри заданного диапазона (Рн, Рв), т. е. Рн ≅ Рвых≅ Рв. При этом регулятор работает в линейном режиме и реализует стандартный пропорционально-ин- тегральный закон регулирования.
Действительно, если Рвых ≅Рв, то давление в проточной камере повторителя 7, поступающее от задатчика 11 и равное Рв Δв, будет меньше суммарного давления пружины и Рс от сумматора 13 в управляющей камере этого повторителя 7:
Рв Δв ≅ Рс + Δв, (1) где Рс 2(Рв Δв) Рвых. (2). Представляя в неравенство (1) выражение (2) для Рс, получаем равносильное неравенство Рвых ≅Рв. В силу справедливости неравенства (1) сопло повторителя 7 будет закрыто.
Аналогично можно убедиться, что при условии Рвых ≥Рн сопло повторителя 8 также будет закрыто, так как суммарное давление пружины (Δн) и Рвых в его управляющей камере превышает давление Рн* Рн + Δн(от задатчика 12) в его проточной камере. Таким образом, емкость 5 интегрального звена регулятора отсечена от элементов схемы УЗН закрытыми соплами повторителей 7, 8.
Если выходной сигнал Рвых, изменяясь, становится больше верхнего граничного уровня Рв, то давление в проточной камере повторителя 7 Рв* Рв Δв от задатчика 11 станет больше суммарного давления Рс + Δв в его управляющей камере:
Рв Δв>> Рс + Δв. (3) Подставляя в это неравенство (3) выражение (2) для выходного давления Рссумматора 13, убеждаемся, что оно равносильно неравенству Рвых > Рв. Следовательно, при Рвых > Рв в силу справедливости неравенства (3) сопло повторителя 7 откроется. Благодаря этому начинается уменьшение (через постоянный дроссель 9) давления в емкости 5 и соответственно выходного сигнала Рвых до восстановления равенства Рвых Рв.
При этом давление в емкости 5 уменьшается за счет выходного давления задатчика 11 и поэтому ограничение сверху на уровне Рввыходного сигнала Рвых регулятора будет возможно до тех пор, пока не потребуется уменьшить давление в емкости 5 ниже уровня Рв Δв. После этого давление в емкости 5 будет зафиксировано задатчиком 11 на уровне Рв*, меньшем верхнего уровня Рв ограничения выходного давления регулятора на заданную величину Δв. Таким образом, если выходной сигнал Рвых регулятора достиг верхнего уровня Рв, то давление Рv в емкости интегратора будет находиться вблизи этого верхнего уровня Рв.
При уменьшении выходного сигнала Рвых ниже граничного уровня Рндавление в проточной камере повторителя 8 (Рн + Δнн* от задатчика 12) будет больше суммарного давления Рвых и пружины (Δн) в управляющей камере, и сопло этого повторителя 8 откроется. В результате давление в емкости 5 и сигнал Рвых на выходе регулятора будет увеличиваться до выполнения условия Рвых Рн.
При этом аналогично давление в емкости 5 увеличивается за счет выходного давления задатчика 12, и поэтому ограничение снизу на уровне Рн выходного сигнала регулятора будет возможно до тех пор, пока не потребуется увеличить давление в емкости 5 выше уровня Рн + Δн. После этого давление в емкости 5 также будет зафиксировано задатчиком 12 на уровне Рн*, большем нижнего уровня Рн ограничения выходного сигнала регулятора на заданную величину Δн, что также повышает динамическую точность регулятора.
В отличие от известных регуляторов процесс ограничения выходного сигнала не сопровождается автоколебаниями и более устойчив, так как отсутствует цепь положительной обратной связи. Кроме того, для улучшения динамики процесса ограничения выходного сигнала установлены со стороны большего давления в узлах сопло заслонка повторителей 7, 8 первый 9 и второй 10 постоянные дроссели (диаметрами 0,18 и 0,32 мм). Для типовой ПИ-части (регулятор ПРЗ.31 системы "СТАРТ") второй постоянный дроссель 10 обычно можно не устанавливать, при этом динамика процесса ограничения Рвых снизу (на уровне Рн) не ухудшается.
Для упрощения конструкции УЗН (при необходимости) вместо двух задатчиков 11, 12 можно использовать один задатчик опорного давления Ро. При этом значения сдвигов выбираются из условия равенства давления задатчиков опорному давлению Ро Рв* Рв Δв= Ро и Р*н Pн+ Δ н= Ро, откуда Δв Рв Ро, Δн Ро Рн. Давление емкости интегратора подключено только к соплам герметичных узлов "сопло заслонка" повторителей, что исключает утечки воздуха из маломощного выходного канала интегральной части регулятора (из емкости). На базе сумматора 13 с помощью переключающих реле (не показаны на чертеже) легко организовать в режиме ручного (дистанционного) управления дополнительный интегратор, который будет так изменять давление в емкости 5, чтобы выход регулятора Рвых отслеживал давление на исполнительном механизме, т.е. можно реализовать безударное переключение режимов работы регулятора.
Формула изобретения: ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР С ОГРАНИЧЕНИЯМИ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА, содержащий связанные между собой пропорциональный и интегрирующий блоки, первый одномембранный повторитель со сдвигом, управляющая камера которого подключена к выходу трехвходового сумматора, один плюсовой вход которого связан с выходом первого задатчика, его минусовой вход с выходным каналом регулятора и выходом пропорционального блока, а также входные каналы, подключенные к пропорциональному блоку и интегрирующему блоку, один из выходов которого связан с соплом второго одномембранного повторителя со сдвигом, отличающийся тем, что в нем установлены два постоянных дросселя и второй задатчик, выход которого через второй постоянный дроссель соединен с проточной камерой второго повторителя со сдвигом, управляющая камера которого подключена к выходному каналу регулятора, выход первого задатчика соединен также с другим плюсовым входом трехвходного сумматора и с проточной камерой первого повторителя со сдвигом, сопло которого через первый постоянный дроссель соединено с другим выходом интегрирующего блока.