SU744495A1 - Регул тор давлени потока газа - Google Patents

Description

(54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ПОТОКА ГАЗА

1

Изобретение относитс  к автоматическим системам регулировани  давлени  газа и может быть использовано в автоматизированных системах управлени  технологическими процессами и экспериментальными исследовани ми , где требуетс  высока  точность стабилизации давлени  и изменение величин расходов в широких пределах (на пример 10-10000 л/ч или 0,1 - 100 л/ч).

Известен регул тор давлени  пр мого действи , содержащий глухую и проточную камеры, разделенные чувствительным элементом , и имеющий широкий диапазон расходов .

В проточной камере регул тора расположены сопло и св занна  с чувствительным элементом заслонка. Регул тор соединен с нагрузкой газовой линией Ц.

Точность такого регул тора невысока, так как у него значительна  статическа  неравномерность, вызванна  перемещением чувствительного элемента и пружины, и, кроме того, на малых расходах возникает погрешность , обусловленна  внедрением сопла в эластичную заслонку. Кроме того, в случае необходимости изменени  значени 

регулируемого давлени  при малых величинах расходов возникают переходные процессы с недопуст : мо большой длительностыр.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  регул тор давлени  газа, содержащий элемент сравнени , одна из камер которого подключена к каналу задани , регул тор давлени  пр мого действи , состо щий из глухой и проточной, подключенной к входному каналу , камер, разделенных чувствительным элементбм с заслонкой сопла, размещенного в

10 проточной камере, и газовую магистраль 2J.

Цель изобретени  - повышение точности н расширение рабочего диапазона регул тора .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в

15 регул торе давлени  потока газа установлены переменные и посто нный дроссель н переключатель, а элемент сравнени  подключен другой камерой к нагрузке и через первый переменный дроссель, установленный 2Q на газовой магистрали, к проточной .камере регул тора давлени  пр мого действи , ка .меры элемента сраннсни , распо-поженные между мембранами с меньшей эффективной плащадЬю и корпусом, соединены между собой через второй переменный дроссель и непосредственно через переключатель с глухой камерой регул тора давлени  пр мого действи , причем одна из указанных камер элемента сравнени  соединена через сопло с атмосферой и через посто нный дроссель с каналом питани , а друга  камера выполнена глухой, а также тем, что в нем установлен подпружиненный конденсатор, один из входов которого соединен с глухой камерой регул тора давлени  пр мого действи , а другой с газовой магистралью между первым переменным дросселем и нагрузкой.

На чертеже представлена принципиальна  схема регул тора давлени .

Регул тор содержит регул тор давлени  1 пр мого действи  с глухой 2 и проточной 3 камерами, разделенными чувствительным элементом 4. В проточной камере 3 регул тора 1 расположены сопло 5 и, св занна  с чувствительным элементом 4, заслонка б, а таки.е настроечна  пружина 7. Он снабжен элементом 8 сравнени , имеющего камеру 9 задани , подключенную к каналу задани  РЗ, камеру 10, подключенную к газовой магистрали 11 за переменным дросселем 12. Элемент 8 сравнени  имеет также глухую 13 и проточную 14 камеры. Проточна  камера 14 соединена через сопло 15 с атмосферой и через посто нный дроссель 16 с каналом питани . Камеры 13 и 14 подключены к двум клеммам переключател  17 и соединены между собой переменным дросселем 18. Треть  клемма переключател  17 подсоединена к глухой камере 2 регул тора 1 .

Регул тор I давлени  снабжен также подпружиненным конденсатором 19, имеющим два фланца 20 и 21, разделенные мембранной перегородкой 22. Одним из входов (полостью, заключенной между мембранной перегородкой 22 и верхним фланцем) подпружиненный конденсатор 19 подключен к линии, соедин ющей переключатель 17 с глухой камерой 2 регул тора 1. Другим входом (полостью, заключенной между мембранной перегородкой 22 и нижним фланцем 21) подпружиненный конденсатор 19 подключен к газовой магистрали 11 за переменным дросселем 12.

Регул тор давлени  газа работает следующим образом.

Газ подаетс  на входной штуцер регул тора 1 пр мого действи  и после прохождени  через переменный дроссель 12 поступает на нагрузку. На элементе 8 срайненн  происходит сравнение величин давлени  задани  и давлени  газа в линии, соедин ющей переменный дроссель 12 и нагру.зку. В зависимости от знака рассогласовани  величин давлени  задани  и давлени  газа происходит перемещение мембранной сборки элемента 8 сравнени  вверх или вниз. При этом в камере 14 элемента 8 сравнени , котора  через сопло 15 св зана с атмосферой , а через посто нный пневматический дроссель 16 - с источником питани  сжатым воздухом, происходит соответственно уменьщение или увеличение давлени  сжатого воздуха до такого значени , при котором силы, действующие на мембранную сборку элемента 8 сравнени ,уравновес тс . Пневматический выходной сигнал с элемента 8 сравнени  через переключатель 17 поступает в глухую камеру 2 регул тора 1 пр мого действи ,  вл ющуюс  задающей

камерой регул тора. Давление газа на выходе регул тора 1 пр мого /хействи  равно сумме давлений задани  и посто нной величины , устанавливаемой настроечной пружиной 7.

В зависимости от положени  переключател  17 в регул торе регулировани  давлени  реализуетс  ПИ или И - закон регулировани . Так, если переключатель 17 находитс  в нижнем положении реализуетс  ПИ - закон регулировани . При по влении

0 на входах в элементе 8 сравнени  скачкообразного возмущени  в виде разности давлений задани  и переменной uPg, на выходе элемента 8 сравнени  возникает скачкообразное изменение выходного сигнала Af

J , где К F/f (Fyf- эффективные площади соответственно большой и малой мембраны элемента 8 сравнени ).

Затем выходной сигнал АРвм продолжает мен тьс  со скоростью, определ емой настройкой переменного дроссел  18 до нового равновесного положени  всей системы регулировани . Переменный дроссель 18 играет роль дроссел  изодрома.

В случае, если коэффициент К окажетс 

недопустимо велик, его значение можно

уменьшить путем перекрыти  переменного

дроссел  12, имеющего роль дроссел  диапазона дросселировани .

В случае, если переключатель 17 находитс  в верхнем положении, реализуетс  И - закон регулировани . При этом регул тор

0 подходит к равновесному положению плавно , без скачков, однако-врем  переходного процесса увеличиваетс , по сравнению со временем переходного процесса при ПИ-регулировани .

В случае изменени  нагрузки ( уменьшение или увеличение расхода) на элементе 8 сравнени  по вл етс  разность значений давлений газа и задани , это приводит к изменению давлени  сжатого воздуха в камере 2 регул тора 1 пр мого действи , что

JJ вызывает изменение давлени  газа на входе в дросселе 12. Это вызывает соответственно изменение расхода через дроссели 12, пока не установитс  новое равновесное положение . Равновесие возникает, когда давление газа перед нагрузкой равно давлению задани  сжатого во.эдуха в камере 9 элемента 8 сравнени .

Подпружиненный конденсатор 19 при малых динамических выбегах не принимает

S

участи  в работе системы регулировани  давлени . Усилие пружины конденсатора 19 выбираетс  таким образом, что в установившемс  режиме его мембрана 22 находитс  в крайнем нижнем положении, так что объем между мембраной 22 и нижним фланцем 21 равен нулю.

Рассмотрим работу предлагаемого регул тора при скачкообразном изменении давлени  задани  от I кГс/см до 0,2 кГс/см. При этом в камере 2 регул тора 1 пр мого действи  и в вер.хней камере конденсатора 19 давление падает до О,регул тор 1 пр мого действи  закрываетс . Мембрана 22 подпружиненного конденсатора 19 занимает крайнее верхнее положение, так что объем между мембраной 22 и нижним фланцем 21  вл етс  максимальным. Давление газа в линии 11 перед нагрузкой резко падает. Максимальный объем конденсатора 19 выбираетс  таким, чтобы отношение этого объема к суммарному объему линии 11 между переменным дросселем 12 и нагрузкой и вредным объемом конденсатора 19 (объем конденсатора при крайнем нижнем положении мембраны 22) равн лось отношению значений абсолютных давлений при максимальнй допустимых скачках давлени  задани .

Таким образом, если необходимо, чтобы давление газа перед нагрузкой могло скачкообразно мен тьс  1,0--0,2 кГс/см достаточно , чтобы максимальный объем конденсатора 19 вдвое превышал суммарный объем линии 11 между сопротивлением дроссел  12 и нагрузкой и вредный объем конденсатора 19. Отсутствие конденсатора 19 в регул торе приводит к существенному увеличению времени переходного процесса.

Так, при расходе 0,1 л/ч и при объеме газовой линии II, равном 10 см, давление перед нагрузкой падает от 1,0 доО,2кГс/см за врем  пор дка 5 мин, а при наличии конденсатора 19 H3MefieHHe давлени  осуществл етс  практически мгновенно.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   I. Регул тор давлени  потока газа, содержащий элемент сравнени , одна из камер которого подключена к каналу задани , регул тор давлени  пр мого действи , состо щий из глухой и проточной, подключенной к входному каналу, камер, разделенных чувствительным элементом с заслонкой сопла, размещенного в проточной камере, и газовую магистраль, отличающийс  тем, что, с

   0 целью повышени  точности и расширени  рабочего диапазона регул тора, в нем установлены переменные и посто нный дроссели и переключатель, а элемент сравнени  подключен другой камерой к нагрузке и через

   первый переменный дроссель, установленный на газовой магистрали, к проточной камере регул тора давлени  пр мого действи , камеры эле.мента сравнени , расположенные между мембранами с меньшей эффективной площадью и корпусом, соединены

   0 между собой через второй переменный дроссель и непосредственно через переключатель с глухой камерой регул тора давлени  пр мого действи , причем одна из указанных камер элемента сравнени  соединена через

   . сопло с атмосферой и через посто нный дроссель с каналом питани , а друга  камера выполнена глухой.
2. 2. Регул тор по п. 1, отличающийс  тем, что в нем установлен подпружиненный конденсатор , один из входов которого соединен

   с глухой камерой регул тора давлени  пр мого действи , а другой с газовой магистралью между первым переменным дросселем и нагрузкой.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Техническое описание регул тора РПД-1М, 5Б2.573.090 ПС.

   2.Фудим Е. Б. Пневматическа  вычислительна  техника. М., «Наука, 1973,

   с. 227 (прототип).