способ автоматического регулирования температуры с уменьшенной динамической ошибкой в аппарате с обогревающей рубашкой

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования температуры с уменьшенной динамической ошибкой в аппарате с обогревающей рубашкой, имеющей теплоноситель, заключающийся в том, что измеряют температуру реакционной массы в аппарате, сравнивают ее с заданной, измеряют количество электроэнергии, затраченное в цикле регулирования температуры, длительности циклов, фактическую мощность нагревателя, время от начала цикла до текущего момента, вычисляют эквивалентную мощность нагревателя, заданное количество электроэнергии, эквивалентной мощности нагревателя, сравнивают фактическую мощность нагревателя с эквивалентной заданной, фактическое количество электроэнергии - с заданным, формируют по результатам сравнения управляющие сигналы на изменение мощности и количества электроэнергии, для исходного состояния в исходный момент времени t₀ = 0 в аппарате с обогревающей рубашкой измеряют температуру паров над реакционной массой, температуру среды, окружающей аппарат вблизи него, температуру жидкостного теплоносителя внутри обогревающей рубашки, имеющей нагреватель, температуру паров жидкостного теплоносителя, температуры внутренних и наружных поверхностей всех стенок, днищ и крышек аппарата, по заранее известным графическим зависимостям определяют коэффициенты теплоотдачи внутренних и наружных поверхностей всех стенок, днищ и крышек аппарата в зависимости от измеренных температур, вычисляют полезный тепловой поток по формуле

_n= _{n бок}+ _{n дно},

где - исходный полезный тепловой

поток через первую стенку аппарата, отделяющую теплоноситель от реакционной массы,

- исходный полезный тепловой поток через днище первой стенки,

где Т_Т - температура жидкостного теплоносителя внутри обогревающей рубашки, имеющей нагреватель,

Т _Р - температура реакционной массы в аппарате,

_В1, _Н1 - коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей первой стенки соответственно,

_С1 - коэффициент теплопроводности первой стенки,

d_H1 - наружный диаметр первой стенки,

_B1 - внутренний диаметр первой стенки,

b ₁ - толщина днища и крышки первой стенки,

Н - высота активной части аппарата, и исходный тепловой поток рассеивания в окружающую среду по формуле

_р= _{р бок1}+ _{р бок2}+ _{р дно}+ _рк1+ _рк2,

где - исходный тепловой поток рассеивания через часть второй стенки аппарата, отделяющей теплоноситель от первого слоя теплоизоляции,

- исходный тепловой поток рассеивания через часть второй стенки аппарата, отделяющей пары теплоносителя от первого слоя теплоизоляции,

- исходный тепловой поток рассеивания через днище второй стенки аппарата,

- исходный тепловой поток рассеивания через крышку первой стенки аппарата, отделяющую пары над реакционной массой от первого слоя теплоизоляции,

- исходный тепловой поток рассеивания через крышку второй стенки аппарата, отделяющую пары теплоносителя от первого слоя теплоизоляции,

где Т_ПТ - температура паров теплоносителя,

Т_ПР - температура паров над реакционной массой,

T₀(t) - температура среды, окружающей аппарат вблизи него, в момент времени t, для краткости обозначается Т ₀, единица измерения - градусы Цельсия,

_В11 - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности крышки первой стенки аппарата,

_В22 - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности крышки и внутренней поверхности части второй стенки аппарата, отделяющих пары теплоносителя от первого слоя теплоизоляции,

_В2 - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности части второй стенки, отделяющей теплоноситель от первого слоя теплоизоляции,

_НО - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности n-й стенки, отделяющей последний (n-1)-й слой теплоизоляции от окружающей среды,

_ci - коэффициент теплопроводности 1-й стенки,

d_B2 - внутренний диаметр второй стенки,

d _Hi - наружный диаметр i-й стенки,

d_HO - наружный диаметр n-й стенки,

b_i - толщина днища и крышки i-й стенки,

h - расстояние от верхнего уровня теплоносителя и реакционной массы до крышки второй стенки,

i - порядковый номер стенки,

n - предельный порядковый номер наружной стенки, наружного днища и наружной крышки, наружная поверхность которых соприкасается с окружающей средой,

суммируют вычисленные тепловые потоки, получая таким образом величину полного расчетного теплового потока по формуле

_пр= _n+ _р,

эквивалентную начальной величине заданной мощности Р_зад, выделяемой в нагревателе, и связанную с величиной полного расчетного теплового потока формулой

Р=Р_зад=K( _n+ _p),

затем определяют коэффициент пропорциональности К по формуле

для исходных условий теплоотдачи для начальной температуры окружающей среды Т_он, при уменьшении температуры окружающей среды до Т_ом в начальный момент времени 1_н повторяют определение коэффициентов теплоотдачи _B11, _b22, _B2, _HO, в зависимости от измеренных температур T_ПТ, Т_Р, T_ПР и Т₀ вычисляют новое текущее значение теплового потока рассеивания, _рм, соответствующее новым, изменившимся по отношению к начальным условиям теплоотдачи, то есть уменьшению температуры окружающей среды, по формуле

_рм= _{р бок1м}+ _{р бок2м}+ _{р дном}+ _рк1м+ _рк2м,

- тепловой поток рассеивания через часть второй стенки аппарата, отделяющей теплоноситель от первого слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,

- тепловой поток рассеивания через часть второй стенки аппарата, отделяющей пары теплоносителя от первого слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,

- тепловой поток рассеивания через днище второй стенки аппарата, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,

- полезный тепловой поток через крышку первой стенки аппарата, отделяющую пары над реакционной массой от первого слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,

- тепловой поток рассеивания через крышку второй стенки аппарата, отделяющую пары теплоносителя от первого слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,

где _B11м, _b22м, _B2м, _НОм - текущие значения коэффициентов теплоотдачи _B11, _b22, _B2, _HO, соответствующие изменившимся условиям теплоотдачи, вычисляют новое значение полного расчетного теплового потока _прм и новое значение эквивалентной мощности Р _{зад м} для _прм по формуле Р_{зад м}=К( _n+ _прм) сопоставляют новое значение эквивалентной мощности Р_{зад м} с начальным значением Р_зад, а сигнал, пропорциональный разности по формуле

P=P _{зад м}-P_зад,

подают на регулятор мощности, вырабатывающий дополнительный сигнал, воздействующий на нагреватель по заданному закону, а при увеличении температуры окружающей среды до Т_O , повторяют определение коэффициентов теплоотдачи _B11 , _b22 , _B2 , _HO в зависимости от измеренных температур Т_Т, Т_ПТ, Т_ПР и T_О в момент времени t_OH вычисляют новое текущее значение теплового потока рассеивания _p , соответствующее увеличенной температуре Т _об окружающей среды, по формуле

_р = _{р бок1} + _{р бок2} + _{р дно} + _рк1 + _рк2 ,

- тепловой поток рассеивания через часть второй стенки аппарата, отделяющей теплоноситель от первого слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,

- тепловой поток рассеивания через часть второй стенки аппарата, отделяющей пары теплоносителя от первого слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,

- тепловой поток рассеивания через днище второй стенки аппарата, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,

- тепловой поток рассеивания через крышку первой стенки аппарата, отделяющую пары над реакционной массой от второго слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,

- тепловой поток рассеивания через крышку второй стенки аппарата, отделяющую пары теплоносителя от первого слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,

где _B11 , _b22 , _B2 , _HO - текущие значения коэффициентов теплоотдачи _B11, _b22, _B2, _HO, соответствующие изменившимся условиям теплоотдачи, вычисляют новое значение эквивалентной мощности Р_зад для _р , сопоставляют новое значение эквивалентной мощности Р _зад с начальным значением Р_зад, а сигнал, пропорциональный разности в соответствии с формулой, подают на регулятор мощности, вырабатывающий дополнительный сигнал, воздействующий на нагреватель по заданному закону, отличающийся тем, что дополнительно при постоянной температуре Т_о, среды, окружающей аппарат вблизи него, скачкообразным увеличением мощности нагревателя определяют время запаздывания Т_р аппарата по каналу возмущения "мощность нагревателя -температура жидкостного теплоносителя" от момента увеличения мощности нагревателя до начала увеличения температуры Т_T, жидкостного теплоносителя, скачкообразным уменьшением температуры Т_o, среды, окружающей аппарат вблизи него, при неизменной мощности нагревателя, равной эквивалентной мощности Р_зад.м., определяют время запаздывания _T аппарата по каналу возмущения "температура среды, окружающей аппарат вблизи него - температура жидкостного теплоносителя" от момента уменьшения температуры Т_о среды, окружающей аппарат вблизи него, до начала уменьшения температуры жидкостного теплоносителя Т_T, из времени запаздывания аппарата по каналу возмущения "температура среды, окружающей аппарат вблизи него - температура жидкостного теплоносителя" вычитают время запаздывания аппарата по каналу возмущения "мощность нагревателя - температура жидкостного теплоносителя", получая таким образом разность времен запаздывания _рт, то есть

_рт= _т- _р,

и в качестве величины Т_о при вычислении тепловых потоков рассеивания используют ее значение T_op (t), определяемое в соответствии с функциональной зависимостью T_op(t)=T_o(t- _рт).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области автоматического управления технологическими объектами химической, металлургической и других промышленностей и может быть применено для автоматического управления температурой.

Широко известны способы автоматического регулирования процесса в объекте управления, заключающиеся в измерении текущего значения управляемой величины, сравнении ее с заданной, выработке по установленному закону в зависимости от разности фактической температуры и заданной, скорости ее изменения и воздействия через исполнительный блок на регулируемый процесс или объект управления [1].

Известен также способ автоматического регулирования процесса в объекте управления с уменьшенной динамической ошибкой в установившемся режиме, заключающийся в дополнительном вводе в систему автоматического регулирования (CAP) по "отклонению" корректирующих блоков, уменьшающих с помощью внутренних обратных связей постоянные времени звеньев, входящих в замкнутый контур CAP по "отклонению" и тем самым повышающих качество регулирования [1].

Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является способ [2], заключающийся в измерении температуры в аппарате, сравнении ее с заданной, измерении количества электроэнергии, затраченного в цикле регулирования температуры, длительности циклов, фактической мощности нагревателя, времени от начала цикла до текущего момента, вычислении эквивалентной мощности нагревателя, заданного количества электроэнергии эквивалентной мощности нагревателя, сравнении измеренной температуры с заданной, фактической мощности нагревателя с эквивалентной заданной, фактического количества электроэнергии с заданным, формировании по результатам сравнения управляющих сигналов на изменение мощности и количества электроэнергии, измерении температуры среды, окружающей аппарат, в непосредственной близости от него, температуры жидкостного теплоносителя внутри обогревающей рубашки, имеющей нагреватель, температур внутренних и наружных поверхностей всех стенок аппарата, по заранее известным графическим зависимостям определении коэффициентов теплоотдачи внутренних и наружных поверхностей всех стенок аппарата в зависимости от измеренных температур, вычислении полезного теплового потока и теплового потока рассеивания, суммировании вычисленных тепловых потоков, получении таким образом полного расчетного теплового потока, эквивалентного начальной величине заданной мощности, выделяемой в нагревателе, определении коэффициента пропорциональности для исходных условий теплоотдачи, при изменении условий теплоотдачи, в частности, при изменении температуры среды, окружающей аппарат вблизи него, повторении определения коэффициентов теплоотдачи, вычислении новых значений теплового потока рассеивания и полного расчетного теплового потока и нового значения эквивалентной мощности, сопоставлении его с начальным заданным значением, сигнал, пропорциональный разности, полученной в результате сопоставлений, подают на регулятор, вырабатывающий сигнал, воздействующий на нагреватель по заданному закону.

Однако применение этого способа не обеспечивает высокое качество регулирования при резком, скачкообразном изменении температуры Т₀ среды, окружающей аппарат с обогревающей рубашкой, чертеж которого приведен на фиг.1, то есть приводит к значительному отклонению температуры теплоносителя Т_т от заданной Т_зад, к появлению значительной динамической ошибки Т _д, как показано на фиг.2.

Способ [2] предусматривает автоматическое изменение температуры теплоносителя сразу, то есть без учета запаздывания.

Если произойдет резкое уменьшение температуры Т_о, то система автоматического регулирования температуры, реализованная по способу [2], воспринимает резкое уменьшение температуры Т_о, как соответствующее резкое значительное увеличение потоков рассеивания, и приводит к резкому увеличению мощности нагревателя, в конечном итоге - к значительному повышению температуры теплоносителя Т_Т, то есть к ухудшению качества регулирования в течение времени .

Технической задачей изобретения является повышение точности поддержания температуры на заданном уровне, повышение качества регулирования при резком, скачкообразном изменении температуры среды, окружающей аппарат вблизи него.

Техническая задача решается тем, что в способе автоматического регулирования температуры в аппарате с обогревающей рубашкой, конструкция которого показана на фиг.1, с помощью датчика температуры производят измерения текущего значения температуры Т_Р в аппарате. Текущее значение температуры сопоставляют с заданным значением Т _зад.

Сигнал Т, пропорциональный алгебраической разности

подают на регулятор температуры.

С помощью регулятора температуры вырабатывают сигнал и подают его на устройство сравнения выходных сигналов.

Производят измерение длительности t _1ц первого цикла и текущего времени t₂ второго цикла регулирования. Одновременно измеряют мощность нагревателя Р.

По известной длительности первого цикла t_1ц и мощности Р нагревателя производят вычисление количества электроэнергии, затраченной в первом цикле регулирования

Затем производят вычисление эквивалентной мощности первого цикла

которую принимают в качестве заданной мощности для второго цикла регулирования

Р₁=Р_зад.

Используя время от начала второго цикла t₂ и заданную мощность Р_зад, производят вычисление заданной электроэнергии во втором цикле к текущему моменту времени t₂ по формуле

Производят измерение количества электроэнергии W₂ , затраченной во втором цикле регулирования к моменту времени t₂.

Сигнал, пропорциональный алгебраической разности

подают на блок формирования дополнительного управляющего сигнала.

Формирование дополнительного управляющего сигнала производят следующим образом.

Если W₂>W _зад, то нагреватель отключают от электрической сети на время паузы

Если же W₂<W_зад, нагреватель дополнительно подключают на полное напряжение электрической сети на время

Дополнительный управляющий сигнал подают на устройство сравнения выходных сигналов.

Производят измерение мощности Р₂ в текущий момент времени t₂ второго цикла регулирования. Сигнал, пропорциональный разности заданной мощности Р_зад и мощности Р₂

подают на регулятор мощности. С помощью регулятора мощности, в зависимости от величины и знака P, формируют управляющий сигнал и подают его на устройство сравнения выходных сигналов.

Сигналы, поступающие с регулятора температуры, блока формирования управляющего сигнала и регулятора мощности алгебраически суммируют и получают результирующий сигнал:

который подают на вход блока управления тиристорами, подключающими нагреватель к напряжению сети.

Для стабилизации температуры Т_Р реакционной массы в аппарате 1 (фиг.1) при изменении температуры Т₀(t) среды, окружающей аппарат, вблизи него, формируют дополнительный сигнал, который подают на регулятор мощности, воздействующий на нагреватель, где Т₀(t) - температура среды, окружающей аппарат вблизи него, в момент времени t, для краткости обозначается Т₀, единица измерения - градусы Цельсия.

Формирование дополнительного сигнала производится следующим образом.

Производят измерение температуры Т_Р реакционной массы 2, температуры Т ₀ среды, окружающей аппарат, вблизи него, а также температуры Т_Т жидкого теплоносителя 3 внутри обогревающей рубашки.

Измеряют температуру внутренних Т_Bi и наружных Т_Hi поверхностей всех стенок аппарата и по заранее известным графическим зависимостям определяют коэффициенты теплоотдачи внутренних _Bi и наружных _Hi поверхностей всех стенок аппарата.

По известным температурам Т_T и Т_P, высоте активной части Н, внутреннему d_Bi и наружному d_Hi диаметрам первой стенки 8, толщине b₁ днища 4 первой стенки, отделяющей реакционную массу от теплоносителя, коэффициенту теплопроводности _c1 первой стенки и коэффициентам теплоотдачи внутренней _B1 и наружной _H1 поверхностей первой стенки и днища первой стенки вычисляют полезный тепловой поток по формуле:

где

- полезный тепловой поток через первую стенку аппарата,

- полезный тепловой поток через днище первой стенки.

Под высотой активной части аппарата подразумевается расстояние от днища первой стенки до верхнего уровня реакционной массы и теплоносителя.

Используя значения температуры Т_Т теплоносителя, температуры Т₀ среды, окружающей аппарат, температуры Т_ПР паров над реакционной массой, температуры Т_ПТ паров теплоносителя, коэффициента теплоотдачи _В11 внутренней поверхности крышки 13 первой стенки, коэффициента теплоотдачи _В22 внутренней поверхности крышки 12 и внутренней поверхности части второй стенки 9, отделяющей пары теплоносителя от первого слоя теплоизоляции, коэффициента теплоотдачи _В2 внутренней поверхности части второй стенки, отделяющей теплоноситель от первого слоя теплоизоляции, коэффициента теплоотдачи _Н0 наружной поверхности n-й стенки 11, отделяющей последний (n-1)-м слой 7 теплоизоляции от окружающей среды, коэффициента теплопроводности _Ci i-й стенки 10, внутреннего диаметра d_B2 второй стенки, внутреннего d_Bi и наружного d _Hi диаметров i-й стенки, толщины b_i днища и крышки i-й стенки, расстояния h от верхнего уровня теплоносителя и реакционной массы до крышки 12 второй стенки, наружного диаметра d_H0 n-й стенки и высоты активной части Н аппарата вычисляют тепловой поток рассеивания в окружающую среду по формуле:

- исходный тепловой поток рассеивания через часть второй стенки аппарата, отделяющей теплоноситель от первого слоя теплоизоляции,

- исходный тепловой поток рассеивания через часть второй стенки аппарата, отделяющей пары теплоносителя от первого слоя теплоизоляции,

- исходный тепловой поток рассеивания через днище 5 второй стенки аппарата,

- исходный тепловой поток рассеивания через крышку первой стенки аппарата, отделяющую пары над реакционной массой от второго слоя теплоизоляции,

- исходный тепловой поток рассеивания через крышку второй стенки аппарата, отделяющую пары теплоносителя от первого слоя теплоизоляции.

Вычисленный таким образом полезный тепловой поток _n и тепловой поток рассеивания _p суммируют и получают величину полного расчетного теплового потока по формуле:

Величина полного расчетного теплового потока _пр связана с начальной величиной заданной мощности P_зад, выделяемой в нагревателе, формулой:

Для исходных условий теплоотдачи для начальной температуры окружающей среды Т_ОН определяют коэффициент пропорциональности к по формуле:

При уменьшении температуры окружающей среды до Т_ОМ в начальный момент времени t_Н повторяют определение коэффициентов теплоотдачи _В11, _В22, _В2, _Н0. В зависимости от измеренных температур Т_ПТ , Т_Т, Т_ПР и Т_ОМ вычисляют новое текущее значение теплового потока рассеивания, _рм, соответствующее новым, изменившимся по отношению к начальным условиям теплоотдачи, то есть уменьшению температуры окружающей среды, по формуле:

где

- тепловой поток рассеивания через часть второй стенки аппарата, отделяющей теплоноситель от первого слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,

- тепловой поток рассеивания через часть второй стенки аппарата, отделяющей пары теплоносителя от первого слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,

- тепловой поток рассеивания через днище второй стенки аппарата, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,

- тепловой поток рассеивания через крышку первой стенки аппарата, отделяющую пары над реакционной массой от первого слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,

- тепловой поток рассеивания через крышку второй стенки аппарата, отделяющую пары теплоносителя от первого слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи, где _В11м, _В22м, _В2м, _Н0м - текущие значения коэффициентов теплоотдачи _В11, _В22, _В2, _Н0, соответствующие изменившимся условиям теплоотдачи.

Вычисляют новое значение полного расчетного теплового потока _прм

и новое значение эквивалентной мощности Р_задм

Затем сопоставляют новое значение эквивалентной Р _задм с начальным значением Р_зад и сигнал, пропорциональный разности:

подают на регулятор, вырабатывающий дополнительный сигнал, воздействующий на нагреватель по заданному закону.

При увеличении температуры окружающей среды до T_об повторяют определение коэффициентов теплоотдачи _В11, _В22, _В2, _Н0 в зависимости от измеренных температур в момент времени t_ОН.

Вычисляют новое текущее значение теплового потока рассеивания _рб, соответствующее увеличенной температуре T _об окружающей среды, по формуле:

где

- тепловой поток рассеивания через часть второй стенки аппарата, отделяющей теплоноситель от первого слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,

- тепловой поток рассеивания через часть второй стенки аппарата, отделяющей пары теплоносителя от первого слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,

- тепловой поток рассеивания через днище второй стенки аппарата, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,

- тепловой поток рассеивания через крышку первой стенки аппарата, отделяющую пары над реакционной массой от первого слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи,

- тепловой поток рассеивания через крышку первой стенки аппарата, отделяющую пары теплоносителя от второго слоя теплоизоляции, соответствующий изменившимся условиям теплоотдачи, где _В11 , _В22 , _В2 , _Н0 - текущие значения коэффициентов теплоотдачи _В11, _В22, _В2, _Н0 соответствующие изменившимся условиям теплоотдачи.

Вычисляют новое значение полного расчетного теплового потока _пр

Вычисляют новое значение эквивалентной мощности P _зад , соответствующее _пр

Сопоставляют новое значение эквивалентной мощности P _зад с начальным значением Р_зад и сигнал, пропорциональный разности

подают на регулятор мощности, вырабатывающий сигнал, воздействующий на нагреватель по заданному закону, дополнительно при постоянной температуре Т₀ среды, окружающей аппарат вблизи него, скачкообразным увеличением мощности нагревателя определяют время запаздывания _Р аппарата по каналу возмущения "мощность нагревателя - температура жидкостного теплоносителя" от момента увеличения мощности нагревателя до начала увеличения температуры жидкостного теплоносителя Т_Т, скачкообразным уменьшением температуры среды Т₀, окружающей аппарат вблизи него, при неизменной мощности нагревателя, равной эквивалентной мощности Р_задм , определяют время запаздывания _Т аппарата по каналу возмущения "температура среды, окружающей аппарат вблизи него - температура жидкостного теплоносителя" от момента уменьшения температуры Т₀ окружающей среды до начала уменьшения температуры жидкостного теплоносителя Т_Т, из времени запаздывания аппарата по каналу возмущения "температура среды, окружающей аппарат вблизи него - температура жидкостного теплоносителя" вычитают время запаздывания аппарата по каналу возмущения "мощность нагревателя - температура жидкостного теплоносителя", получая, таким образом, разность времен запаздывания _рт, то есть

которую учитывают при определении расчетной величины температуры Т_ор среды, окружающей аппарат вблизи него, применяя функциональную зависимость

то есть заменяя величину Т₀ на вычисленное новое значение T_op(t), которое используют при вычислении тепловых потоков рассеивания и коэффициентов теплоотдачи, подставляя в формулы для вычисления тепловых потоков вместо Т_о вычисленное новое значение Т_ор(t), где T_op (t) - температура среды, окружающей аппарат вблизи него, в момент времени t, единица измерения - градусы Цельсия, T₀ (t- _рт) - температура среды, окружающей аппарат вблизи него, в момент времени (t- _рт), при t _рт, то есть со сдвигом во времени на величину _рт>0, единица измерения - градусы Цельсия.

Определение времени запаздывания _р, времени запаздывания _т показано на фиг.3.

Термодатчик, измеряющий температуру Т_Т теплоносителя в обогревающей рубашке, находится на меньшем расстоянии от нагревателя, чем от среды, окружающей аппарат с обогревающей рубашкой (фиг.1).

Кроме того, термодатчик, измеряющий Т_Т, отделяет от нагревателя только слой теплоносителя (по вертикали) с хорошими теплообменными свойствами, а термодатчик, измеряющий температуру среды, окружающей аппарат вблизи него, - часть слоя теплоносителя, две стенки (минимум) и теплоизоляционный слой, имеющий малую теплопроводность, поэтому

_Т> _Р,

где _Т - время запаздывания аппарата по каналу возмущения "температура среды, окружающей аппарат вблизи него - температура жидкостного теплоносителя", _Р - время запаздывания аппарата по каналу возмущения "мощность нагревателя - температура жидкостного теплоносителя".

Поэтому для реализации предлагаемого способа автоматического регулирования температуры в аппарате с обогревающей рубашкой в структурную схему регулирования введен блок запаздывания 91, как показано на фиг.4, с передаточной функцией

где р - оператор Лапласа, и блок вычитания 92, реализующий разность (41). В результате применения предлагаемого способа значительные отклонения температуры теплоносителя от заданной при резких скачкообразных изменениях температуры среды, окружающей аппарат вблизи него, исключаются, то есть динамическая ошибка исключается.

Структурная схема реализации предлагаемого способа автоматического регулирования температуры представлена на фиг.4.

Перечень элементов

1. сумматор сравнения температуры

2. термодатчик

3. термозадатчик

4. регулятор температуры

5. сумматор выходных сигналов сравнения

6. блок измерения времени

7. блок измерения электроэнергии

8. блок вычисления заданной мощности

9. блок вычисления заданной электроэнергии

10. сумматор сравнения количеств электроэнергии

11. блок формирования закона управляющего сигнала

12. сумматор сравнения мощностей

13. блок измерения мощностей

14. регулятор мощности

15. блок управления тиристорами

16. блок тиристоров

17. нагреватель

18. аппарат с обогревающей рубашкой

19. блок вычитания

20. блок умножения

21. сумматор потоков рассеивания

22. блок деления

23. блок деления

24. блок деления

25. блок деления

26. блок логарифмирования

27. блок умножения

28. сумматор

29. блок умножения

30. сумматор

31. блок сравнения

32. блок возведения в квадрат

33. блок умножения

34. блок деления

35. блок деления

36. сумматор

37. блок умножения на четыре

38. блок деления

39. блок деления

40. блок деления

41. блок сравнения

42. блок деления

43. блок деления

44. блок возведения в квадрат

45. блок умножения

46. блок деления

47. сумматор

48. блок умножения на четыре

49. сумматор

50. делитель

51. блок деления

52. блок деления

53. блок деления

54. блок деления

55. блок деления

56. блок деления

57. блок деления

58. блок деления

59. блок логарифмирования

60. блок логарифмирования

61. блок логарифмирования

62. блок деления

63. блок деления

64. блок сравнения

65. блок умножения

66. блок умножения

67. блок умножения

68. сумматор

69. блок деления

70. сумматор

71. блок деления

72. блок сравнения

73. блок возведения в квадрат

74. блок возведения в квадрат

75. блок деления

76. блок деления

77. блок деления

78. блок сравнения

79. сумматор

80. блок деления

81. сумматор

82. блок деления

83. блок деления

84. блок деления

85.блок деления

86. сумматор

87. блок деления

88. блок сравнения

89. блок сравнения

90. блок деления

91. блок запаздывания

92. блок вычитания

Источники информации

1. Воронов А.А. Основы теории автоматического управления. Автоматическое регулирование непрерывных линейных систем. М.: Энергия, 1980, 312 с.

2. Патент RU №2167449, кл. G 05 D 23/19. Бюл. №14, 20.05.2001 г.